CN102619536A - 煤矿深井巷道注浆体养护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤矿深井巷道注浆体养护方法，涉及一种煤矿深井巷道支护施工技术领域。本发明解决目前煤矿深井巷道对围岩松动圈注入的水泥浆而形成的注浆体难以达到预期强度等问题。该煤矿深井巷道注浆体养护方法包括初喷、布置锚杆并铺一层钢丝网、复喷、钻渗水孔、打养护孔、打注浆孔，对围岩松动圈注浆结束后继续对养护层通过养护孔进行注水，养护期为20至26天。本发明的煤矿深井巷道注浆体养护方法通过对注浆体养护极大地提高了巷道支护体强度，节省了维修费用，极大地缓解了井下采掘矛盾。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤矿深井巷道支护施工，特别是涉及一种煤矿深井巷道注浆体养护方法。
背景技术
煤炭仍为我国重要能源之一，随着经济的快速发展，煤炭的需求量越来越大，而目前地层浅部煤炭资源已近枯竭，煤炭开采的趋势是向地层深部扩展，开采深度已超过1100米。事实上，在地层浅部属低围压、常温，围岩体呈线性力学特点，矿井巷道采用传统的支护技术基本能满足施工要求。煤炭开采进入地层深部后，围岩环境存在高地应力、高地温、高压岩溶水及高压瓦斯，而且上部开采产生的动压平衡存在对下深部巷道干扰等，围岩力学性质呈非线性变化，围岩物理性质呈弹塑性或塑性，甚至呈现流变或蠕变特点。由于深井围岩的特殊性，巷道支护工作非常困难，经常出现施工好的巷道即被压毁，需要前掘后修；有的底鼓严重影响巷道使用，卧底工程量超过掘进工程量；更有不少巷道其维修费用超过新施工费用。
目前我国煤炭开采正由地层浅部向地层深部过渡，新型主动支护理论与技术中的关键工序是对围岩松动圈注浆，也逐步被施工单位所采用。对围岩松动圈注浆的目的是，通过对围岩松动圈注入浆液后改变围岩松动圈的化学成份，从而改变其物理性质，把软弱、松散、破碎的围岩松动圈胶结成整体的、均质的、同性的固结性岩体，提高其自身抗拉、抗压、抗剪强度，能达到抵抗围岩松动圈内部传递来的最大集中应力而自身不变形或发生形变在技术允许范围内。
事实上，煤矿深井巷道在施工时，对干燥的围岩松动圈注入水泥浆后大部分水分被里层围岩松动圈吸走，水泥浆在缺水的情况下凝固，则注浆围岩松动圈自然难以达到预期强度。只有围岩松动圈内水分处饱和状态时对围岩松动圈注入浆液，水泥浆处自然充水状态下凝固才能达到提高围岩松动圈强度的目的。但是目前人们对围岩松动圈注浆只是在人工选料、用料的配合比、注浆时机选定、单孔注浆量、注浆压力、注浆时间等参数作选择，忽视对注浆后岩体强度的系统跟踪监查。因此，没有对注浆体作出相应的养护，则对围岩松动圈注入的水泥浆而形成的注浆体难以达到预期强度，因而支护体强度小于注浆体外的围岩压力，而引起注浆体发生炸皮或开裂缝，只能被动去补注浆、反复注浆来应对，既造成返工又延误生产。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种大大降低煤矿深井巷道在服务期内的维修费用且能有效地提高巷道围岩松动圈注浆体强度的煤矿深井巷道注浆体养护方法。
为实现上述目的，本发明提供一种煤矿深井巷道注浆体养护方法，包括下述步骤：
(1)在煤矿深井巷道掘进断面的围岩松动圈表面进行初喷，形成初喷的喷浆层达7至8厘米；接着在初喷的喷浆层上布置锚杆并铺一层钢丝网；然后在钢丝网上进行复喷，形成复喷的喷浆层达14至15厘米；
(2)沿深井巷道基部两侧的围岩松动圈钻渗水孔，相邻渗水孔间的间距为5米，每个渗水孔的深度不低于5米；
(3)复喷后对围岩松动圈进行打养护孔，养护孔的深度不低于5米，围岩松动圈上的养护孔与养护孔间的纵向间距及横向间距均为2.0至2.6米；用水泵对围岩松动圈注水前需要对每个养护孔用树脂锚固剂进行封孔，同时对封孔后的养护孔注水管作拉拔实验，对达不到要求的则对养护孔重新封孔并重新作拉拔实验直至符合要求，对养护孔符合安全要求后则可向养护孔内注水；
(4)对围岩松动圈进行打注浆孔，注浆孔的深度不大于2.5米，围岩松动圈上的注浆孔与注浆孔间的纵向间距及横向间距均为1.3至1.8米；待围岩松动圈内的水分达到饱和状态后，使用注浆泵对围岩松动圈进行注浆；
(5)对围岩松动圈注浆结束后继续对养护层通过养护孔进行注水；
(6)从对围岩松动圈注浆到对养护层注水结束为养护期，养护期间内根据渗水孔的渗水情况决定各个养护孔的注水量，以渗水孔向外渗流或滴水为准，渗水孔向外渗水量大时则调小拱基线以上养护孔的注水量，渗水孔不向外渗水或滴水则需要向养护孔继续进行注水；
(7)养护层注水后期，巷道顶部即拱基线的最上端养护孔进水量以维持渗水孔渗流或滴水为准，直至养护期满停止注水；
(8)养护层的养护期一般为20至26天，养护期结束后，养护孔均用水泥浆或砼封闭。
所述初喷和复喷的浆液主要成份均为水泥、水、沙子、石子的混合物，所述水泥、水、沙子、石子的混合物中水泥、水、沙子、石子的重量比为0.8～1.2∶0.8～1.2∶1.6～2.2∶1.6～2.2；所述围岩松动圈的注浆的浆液为水泥和水的混合物，水泥和水的重量比为0.8～1.2∶1.8～2。
所述围岩松动圈上的养护孔与养护孔间的纵向间距及横向间距均为2米；围岩松动圈上的注浆孔与注浆孔间的纵向间距及横向间距均为1.5米。
本发明有益效果是：本发明的煤矿深井巷道注浆体养护方法通过对注浆体养护极大地提高了巷道支护体强度，使得巷道在服务期内基本上不需要维修，节省了维修费用，降低了生产成本，加快生产进度，极大地缓解了井下采掘矛盾；注浆养护技术简单，易推广，应用前景广阔。
下面结合附图对本发明的煤矿深井巷道注浆体养护方法作进一步说明。
附图说明
图1是本发明巷道掘进断面示意图；
图2是本发明巷道注浆养护断面示意图。
图中：1、喷浆层，2、注浆层，3、养护层，4、注浆孔，5、养护孔，6、围岩松动圈，7、拱基线，8、渗水孔。
具体实施方式
实施例一如图1、图2所示，本实施例的煤矿深井巷道注浆体养护方法步骤：
(1)在煤矿深井巷道掘进断面的围岩松动圈6表面进行初喷，形成初喷的喷浆层达7厘米；接着在初喷的喷浆层上布置锚杆并铺一层钢丝网；然后在钢丝网上进行复喷，形成复喷的喷浆层达14厘米。由初喷的喷浆层、钢丝网及复喷的喷浆层组成围岩松动圈6的喷浆层1。初喷和复喷的浆液主要成份均为水泥、水、沙子、石子的混合物，所述水泥、水、沙子、石子的混合物中水泥、水、沙子、石子的重量比为0.8∶0.8∶1.6∶1.6。
(2)沿深井巷道基部两侧的围岩松动圈6钻渗水孔8，相邻渗水孔8间的间距为5米，每个渗水孔8的深度不低于5米。
(3)复喷后对围岩松动圈6进行打养护孔5，养护孔5的深度不低于5米，围岩松动圈6上的养护孔5与养护孔5间的纵向间距及横向间距均为2米；用水泵对围岩松动圈6注水前需要对每个养护孔5用树脂锚固剂进行封孔，同时对封孔后的养护孔5注水管作拉拔实验，对达不到要求的则对养护孔5重新封孔并重新作拉拔实验直至符合要求，对养护孔5符合安全要求后则可向养护孔5内注水；
(4)对围岩松动圈6进行打注浆孔4，注浆孔4的深度不大于2.5米，围岩松动圈6上的注浆孔4与注浆孔4间的纵向间距及横向间距均为1.3；待围岩松动圈6内的水分达到饱和状态后，使用注浆泵对围岩松动圈6进行注浆。围岩松动圈6的注浆的浆液为水泥和水的混合物，水泥和水的重量比为0.8∶1.8。被注浆后的围岩松动圈6即成为注浆层2。
(5)对围岩松动圈6注浆结束后继续对养护层3通过养护孔5进行注水。
(6)从对围岩松动圈6注浆到对养护层3注水结束为养护期，养护期间内根据渗水孔8的渗水情况决定各个养护孔5的注水量，以渗水孔8向外渗流或滴水为准，渗水孔8向外渗水量大时则调小拱基线7以上养护孔5的注水量；渗水孔8不向外渗水或滴水则需要向养护孔5继续进行注水。
(7)养护层3注水后期，巷道顶部即拱基线7的最上端养护孔5进水量以维持渗水孔渗流或滴水为准，直至养护期满停止注水。
(8)养护期一般为20天，养护期结束后，养护孔5均用水泥浆或砼封闭。
由于喷浆层1的成分与地面混凝土配比基本相同，喷浆层1在围岩松动圈表面又接触巷道中空气，压力、温度基本与地面环境相差不大，可以沿用地面混凝土的养护期以达到设计的目的。
注浆体是由水泥浆液注入围岩松动圈6后形成以围岩松动圈6为主导的混合体，喷浆层1是由水泥、水、沙子、石子混合而成的凝固体，注浆体与喷浆层1两者成分不同而所处的环境也不同，注浆体在喷浆层1内接触不到巷道中的空气，岩层内的高温与高压传递给注浆层2的温度与压力很难释放，故煤矿深井巷道内的注浆体是在高温、高压且缺水的环境中，水泥浆遇到干燥的围岩松动圈6则被吸水而导致在很短时间内陷入缺水状态，因此水泥浆缺水也就是在没有被养护的情况下所形成的注浆体强度是非常低的。所以注浆体的养护说到底是给围岩松动圈6补充水分，使干燥的围岩松动圈6吸足水分以保证浆液在湿润环境下凝固，使原本软弱松散围岩松动圈6凝固成高强度的固结性凝固体。本实施例就是通过对注浆体养护，即对围岩松动圈6补充水分来提高了巷道支护体强度。
实施例二初喷的喷浆层达7.5厘米；形成复喷的喷浆层达14.5厘米，水泥、水、沙子、石子的混合物中水泥、水、沙子、石子的重量比为1∶1∶2∶2；围岩松动圈6上的养护孔5与养护孔5间的纵向间距及横向间距均为2.3米；围岩松动圈6上的注浆孔4与注浆孔4间的纵向间距及横向间距均为1.5米；围岩松动圈6的注浆的浆液为水泥和水的混合物，水泥和水的重量比为1∶1.9；养护期为23天；其它施工方法与实施例一同。
实施例三初喷的喷浆层达8厘米；形成复喷的喷浆层达15厘米，水泥、水、沙子、石子的混合物中水泥、水、沙子、石子的重量比为1.2∶1.2∶2.2∶2.2；围岩松动圈6上的养护孔5与养护孔5间的纵向间距及横向间距均为2.6米；围岩松动圈6上的注浆孔4与注浆孔4间的纵向间距及横向间距均为1.8米；围岩松动圈6的注浆的浆液为水泥和水的混合物，水泥和水的重量比为1.2∶2；养护期为26天；其它施工方法与实施例一同。
Claims (3)
1.一种煤矿深井围岩注浆体养护施工方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)在煤矿深井巷道掘进断面的围岩松动圈表面进行初喷，形成初喷的喷浆层达7至8厘米；接着在初喷的喷浆层上布置锚杆并铺一层钢丝网；然后在钢丝网上进行复喷，形成复喷的喷浆层达14至15厘米；
(2)沿深井巷道基部两侧的围岩松动圈钻渗水孔，相邻渗水孔间的间距为5米，每个渗水孔的深度不低于5米；
(3)复喷后对围岩松动圈进行打养护孔，养护孔的深度不低于5米，围岩松动圈上的养护孔与养护孔间的纵向间距及横向间距均为2.0至2.6米；用水泵对围岩松动圈注水前需要对每个养护孔用树脂锚固剂进行封孔，同时对封孔后的养护孔注水管作拉拔实验，对达不到要求的则对养护孔重新封孔并重新作拉拔实验直至符合要求，对养护孔符合安全要求后则可向养护孔内注水；
(4)对围岩松动圈进行打注浆孔，注浆孔的深度不大于2.5米，围岩松动圈上的注浆孔与注浆孔间的纵向间距及横向间距均为1.3至1.8米；待围岩松动圈内的水分达到饱和状态后，使用注浆泵对围岩松动圈进行注浆；
(5)对围岩松动圈注浆结束后继续对养护层通过养护孔进行注水；
(6)从对围岩松动圈注浆到对养护层注水结束为养护期，养护期间内根据渗水孔的渗水情况决定各个养护孔的注水量，以渗水孔向外渗流或滴水为准，渗水孔向外渗水量大时则调小拱基线以上养护孔的注水量，渗水孔不向外渗水或滴水则需要向养护孔继续进行注水；
(7)养护层注水后期，巷道顶部即拱基线的最上端养护孔进水量以维持渗水孔渗流或滴水为准，直至养护期满停止注水；
(8)养护层的养护期一般为20至26天，养护期结束后，养护孔均用水泥浆或砼封闭。
2.根据权利要求1所述的煤矿深井围岩注浆体养护施工方法，其特征在于，所述初喷和复喷的浆液主要成份均为水泥、水、沙子、石子的混合物，所述水泥、水、沙子、石子的混合物中水泥、水、沙子、石子的重量比为0.8～1.2∶0.8～1.2∶1.6～2.2∶1.6～2.2；所述围岩松动圈的注浆的浆液为水泥和水的混合物，水泥和水的重量比为0.8～1.2∶1.8～2。
3.根据权利要求1所述的煤矿深井围岩注浆体养护施工方法，其特征在于，所述围岩松动圈上的养护孔与养护孔间的纵向间距及横向间距均为2米；围岩松动圈上的注浆孔与注浆孔间的纵向间距及横向间距均为1.5米。
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