CN102808631B

CN102808631B - 相邻空区形成过程中围岩应力二次扰动下巷道的支护方法

Info

Publication number: CN102808631B
Application number: CN201210274351.2A
Authority: CN
Inventors: 刘武团; 孙嘉; 王成财; 赵速; 赵丽军; 郭生茂; 焦满岱
Original assignee: Northwest Research Institute of Mining and Metallurgy
Current assignee: Northwest Research Institute of Mining and Metallurgy
Priority date: 2012-08-03
Filing date: 2012-08-03
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2032-08-03
Also published as: CN102808631A

Abstract

本发明提供了一种相邻空区形成过程中围岩应力二次扰动下巷道的支护方法，围岩应力一次扰动后，对巷道喷浆；十多天后进行锚杆支护：在巷道壁上安装多排排距和锚杆间距相等的两种锚杆组，一种锚杆组中的一个锚杆位于另一种锚杆组四根锚杆围成的四边形中心；所有锚杆的轴线与该锚杆在巷道中所处位置的切向方向垂直；养护后做拉拔力试验；巷道二次扰动后进行钢筋挂网支护；钢筋挂网紧贴喷浆层表面，并与锚杆根部焊接；高压水冲洗工作面；在风力和水力共同作用下，将干混合材料喷涂于巷道表面，洒水养护不少于10昼夜，完成二次扰动条件下巷道的支护。本支护方法能防止巷道受相邻空区形成过程中围岩应力二次扰动严重变形，对巷道进行有效加固。

Description

相邻空区形成过程中围岩应力二次扰动下巷道的支护方法

技术领域

本发明属于地下矿山技术领域，涉及一种巷道的支护方法，具体涉及一种相邻空区形成过程中围岩应力二次扰动下巷道的支护方法；通过喷浆、锚杆、挂网及喷砼的方式解决受围岩应力二次扰动下巷道的支护问题。

背景技术

受采空区扰动后的围岩是一种脆性的地质材料，它的稳定性有一定的时效性和突变性，且空间结构异常复杂。地下采空区在形成之后，由于没有充填体的及时有效支撑，在经历矿区凿岩爆破以及地应力、构造应力等作用下，巷道表面围岩不断剥落，与周围空区发生相互作用，其空间状态、稳定性以及围岩的应力间相互扰动和叠加效应的影响等都处于动态变化之中；一般意义上的支护已不能解决受二次扰动下巷道变形严重的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种相邻空区形成过程中围岩应力二次扰动下巷道的支护方法，用于受相邻空区形成过程中围岩应力二次扰动的巷道的支护，防止巷道严重变形，解决现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种相邻空区形成过程中围岩应力二次扰动下巷道的支护方法，能防止巷道受相邻空区形成过程中围岩应力二次扰动严重变形，对巷道进行有效加固，该支护方法具体按以下步骤进行：

步骤1：在巷道受空区形成过程中围岩应力一次扰动后，即对巷道进行喷浆，在巷道表面形成喷浆层；

步骤2：在巷道受空区形成过程中围岩应力一次扰动后10～15天，对步骤1中喷浆后的巷道的围岩进行锚杆支护：在巷道壁上、沿巷道的轴线方向依次安装多排第一锚杆组，每个第一锚杆组均由相同数量的多个第一锚杆组成，一个第一锚杆组中的各第一锚杆与其它第一锚杆组中的各第一锚杆形成一一对应，且不同第一锚杆组中相对应的第一锚杆位于与巷道轴线相平行的同一直线上；相邻第一锚杆组之间的距离与同一第一锚杆组中相邻两根第一锚杆之间的距离相等；相邻两个第一锚杆组之间还安装有第二锚杆组，每个第二锚杆组均有数量相同的第二锚杆组成，一个第二锚杆组中的各第二锚杆与其它第二锚杆组中的各第二锚杆形成一一对应，且不同第二锚杆组中相对应的第二锚杆位于与巷道轴线相平行的同一直线上；同一第二锚杆组中相邻两根第二锚杆之间的距离与同一第一锚杆组中相邻两根第一锚杆之间的距离相等，相邻第二锚杆组之间的距离与同一第二锚杆组中相邻两根第二锚杆之间的距离相等；每根第二锚杆周围有四根第一锚杆，且该第二锚杆位于该四根第一锚杆围成的四边形的中心；所有锚杆的轴线与该锚杆在巷道中所处位置的切向方向相垂直；第一锚杆和第二锚杆采用相同的锚杆；锚杆安装完毕后养护，养护完毕后进行拉拔力试验；

步骤3：在巷道受二次扰动后的15～20天进行钢筋挂网支护；钢筋挂网紧贴步骤1中喷浆层的表面，钢筋挂网与锚杆根部进行焊接；

步骤4：高压水冲洗工作面；按重量比1︰2︰2～2.5，分别取水泥、砂和石子混合均匀，配制成干混合材料，在具有一定压力的风和一定压力的水的共同作用下，将干混合材料喷涂于巷道表面，喷涂干混合材料的顺序是先墙体后拱体、由下而上呈螺旋状轨迹移动，喷砼厚度为50mm～100mm；喷涂施工时6m～8m为一段；喷砼后采用洒水养护，养护时间不少于10昼夜，完成二次扰动条件下巷道的支护。

所述步骤2中进行锚杆支护时：凿好锚杆眼后用高压风吹净孔中石屑及时进行清孔；清孔后将速凝水泥卷塞入锚杆孔底部，然后将锚杆插至孔底并旋转锚杆体，使水泥卷与锚杆体表面进行充分接触，待锚杆与水泥卷凝固成一体后及时安装垫板和螺母，并施加少量的预加力旋紧，以利于岩体稳定。

所述步骤2中同一第一锚杆组中相邻两根第一锚杆之间的距离和相邻两第一锚杆组之间的排距通过下式计算得到：

式中，S₁表示同一锚杆组中相邻两根锚杆之间的距离，单位m；S₂表示相邻两排锚杆之间的距离，单位m；K₁为锚杆安全系数，取值1.8～2；γ为岩石体积力，取值20～25kN/m³。

步骤2中所用的锚杆采用左旋螺纹钢锚杆，其直径由公式计算得到，式中，D为锚杆直径，单位mm；Q为锚固力，取值75～150KN；σ_t为杆体材料的抗拉强度，取值380 MPa；该锚杆的总长度等于锚杆外露长度、锚杆有效长度和锚杆锚固长度之和；其中，锚杆外露长度为70mm～100mm，锚杆锚固长度为500mm～1000mm，锚杆有效长度通过下式计算得到：L ₂＝（100﹣RMR）×B/100；式中，RMR为地质力学分级岩体总评分，取值为41～60；B为巷道宽度，取值2500～3000mm。

所述步骤3中钢筋挂网网度为150mm×150mm～300mm×300mm，用直径为6mm～8mm钢筋绑扎而成，每隔400mm～600mm加一根直径为10mm的钢筋。

所述步骤4中的水泥采用普通硅酸盐425^＃水泥。

所述步骤4中风的压力为0.11Mpa～0.13Mpa、水的压力为0.21Mpa～0.23Mpa。

本发明支护方法利用喷浆、锚杆、挂网、喷砼联合支护形式形成四位一体的整体承载结构，是内加固最强的支护形式，这种联合支护方式具有工艺简单、施工方便、支护效率高、及时性好、适应性强、成本低等特点。为受相邻空区形成过程中围岩应力二次扰动的巷道的支护提供一套行之有效的方法，防止了巷道的严重变形，解决了现有技术中存在的问题。

附图说明

图1是本发明方法中用锚杆支护受空区形成过程中围岩应力一次扰动的巷道时，锚杆在巷道围岩上的布置示意图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3 相邻空区形成过程中围岩应力二次扰动下巷道与空区关系示意图。

图1和图2中：1.第一锚杆，2.喷浆层，3.第二锚杆。

图3中：a.被支护巷道宽度，b.一次扰动空区宽度，c.二次扰动空区宽度。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

受采空区扰动后的围岩是一种脆性的地质材料，它的稳定性有一定的时效性和突变性，且空间结构异常复杂。地下采空区在形成之后，由于没有充填体的及时有效支撑，在矿区凿岩爆破以及地应力、构造应力等作用下，巷道表面围岩不断剥落，与周围空区发生相互作用，其空间状态、稳定性以及围岩的应力间相互扰动和叠加效应的影响等都处于动态变化之中；使得一般意义上的支护已不能解决受二次扰动下巷道变形严重的问题。为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种防止巷道受相邻空区形成过程中围岩应力二次扰动严重变形，能对巷道进行有效加固的支护方法，该支护方法具体按以下步骤进行：

步骤1：在巷道受空区形成过程中围岩应力一次扰动后，即对巷道进行喷浆，在巷道表面形成厚度为30mm的喷浆层2；

巷道受空区形成过程中围岩应力一次扰动后，围岩裂隙发生扩容和扩展，力学结构发生变化，塑性区变形加大，巷道围岩出现蠕变破坏，水平应力增大，导致巷道围岩稳固性降低。此时选择先对巷道进行喷浆，喷浆厚度为30mm，喷层凝固后进行锚杆支护。喷浆“让压”支护就是使围岩内部储存的弹性能释放，允许巷道有一定的变形，及时喷浆是利用其柔性使围岩在约束状态下缓慢流变，使喷层和围岩共同变形，互相制约。并且在一定时间内不进行锚杆支护。

步骤2：在巷道受空区形成过程中围岩应力一次扰动后10～15天，对步骤1中喷浆后的巷道的围岩进行锚杆支护；对该围岩起到悬吊作用、组合作用和挤压加固作用；在进行锚杆支护时：凿好锚杆眼后用高压风吹净孔中石屑及时进行清孔；清孔后将速凝水泥卷塞入锚杆孔底部，然后将锚杆插至孔底并旋转锚杆体，使水泥卷与锚杆体表面进行充分接触，待锚杆与水泥卷凝固成一体后及时安装垫板和螺母，并施加少量的预加力旋紧，以利于岩体稳定；在巷道围岩上形成如图1和图2所示的锚杆布置方式，巷道壁上、沿巷道的轴线方向依次安装有多排第一锚杆组，每个第一锚杆组均由相同数量的多个第一锚杆1组成，一个第一锚杆组中的各第一锚杆1与其它第一锚杆组中的各第一锚杆1形成一一对应，且不同第一锚杆组中相对应的第一锚杆1位于与巷道轴线相平行的同一直线上；相邻第一锚杆组中相对应的两根第一锚杆1之间的距离，即相邻两个第一锚杆组之间的排距为S₂，同一第一锚杆组中相邻两根第一锚杆1之间的距离，即两根第一锚杆1之间的间距为S₁；相邻两个第一锚杆组之间还安装有第二锚杆组，每个第二锚杆组均有数量相同的第二锚杆3组成，一个第二锚杆组中的各第二锚杆3与其它第二锚杆组中的各第二锚杆3形成一一对应，且不同第二锚杆组中相对应的第二锚杆3位于与巷道轴线相平行的同一直线上；相邻第二锚杆组中相对应的两根第二锚杆3之间的距离也为S₂，同一第二锚杆组中相邻两根第二锚杆3之间的距离也为S₁，每根第二锚杆3周围有四根第一锚杆1，且该第二锚杆3位于该四根第一锚杆1围成的四边形的中心，形成梅花形布置；该梅花形布置方式具有受力均匀、锚固力大、工程量小等优点，与其它布置方式相比能节约45%的锚杆量。所有锚杆的轴线与该锚杆在巷道中所处位置的切向方向相垂直；第一锚杆1和第二锚杆3采用相同的锚杆。锚杆安装完毕后3天内不得悬挂重物，并防止敲击、碰撞和杆体坠落的情况发生；该3天为水泥卷锚杆的养护时间，养护完毕后需进行拉拔力试验，抽查率为1%。

锚杆支护时所用锚杆总长度L通过下式计算得到：

L=L ₁+L ₂+L ₃ （1）

（1）式中，L 为锚杆总长度，单位mm；L₁为锚杆外露长度，100mm≥L₁≥70mm；L₃为锚杆锚固长度，由拉拔实验确定，1000mm≥L₃≥500mm；L₂为锚杆有效长度，单位mm；

L ₂=（100﹣RMR）×B/100 （2）

（2）式中，RMR为地质力学分级岩体总评分，（综合岩块强度、RQD值、节理间距、节理条件、地下水这5个参数），取值为41～60；B为巷道宽度，取值2500～3000mm。

综合岩块强度即岩石的抗压、抗拉、抗剪强度。RQD值的定义是：大于10cm的岩芯累计长度与钻孔进尺长度之比的百分数。节理间距、节理条件为地质常规术语。地下水是对地下水条件的一个综合评分。

RMR数值根据上述各类指标的数值，按照一定的标准评分，求得总分RMR值，该数值从非常差岩体到非常好岩体间的取值一般为20至100之间，本发明的取值范围为一般岩体，故RMR取值为41～60。

锚杆的直径D由下式计算得到：

（3）

（3）式中，D为锚杆直径，单位mm；Q为锚固力，取值75～150KN；σ_t为杆体材料的抗拉强度，取值380 MPa；

计算得到的锚杆直径D的数值，按照四舍五入的原则修整为整数。

锚杆的间距和排距通过下式计算得到：

（4）

（4）式中，S₁表示同一锚杆组中相邻两根锚杆之间的距离，单位m；S₂表示相邻两排锚杆之间的距离，单位m；K₁为锚杆安全系数，取值1.8～2；γ为岩石体积力，取值20～25kN/m³。

锚杆采用左旋螺纹钢锚杆；

通过大量的工程实践和理论分析后，本发明支护方法中选用锚固力能达到普通锚杆4～5倍的螺纹钢锚杆，同时对螺纹钢锚杆的左旋、右旋和一般锚杆的锚固力进行比较后选择左旋螺纹钢锚杆。

在进行锚杆支护时：凿好锚杆眼后用高压风吹净孔中石屑及时进行清孔；清孔后将速凝水泥卷塞入锚杆孔底部，然后将锚杆1插至孔底并旋转锚杆体，使水泥卷与锚杆体表面进行充分接触，待锚杆1与水泥卷凝固成一体后及时安装垫板和螺母，并施加少量的预加力旋紧，以利于岩体稳定。锚杆安装完毕后3天内不得悬挂重物，并防止敲击、碰撞和杆体坠落的情况发生；该3天为水泥卷锚杆的养护时间，养护完毕后需进行拉拔力试验，抽查率为1%。

步骤3：在巷道受二次扰动后的15～20天进行钢筋挂网支护；钢筋挂网网度为150mm×150mm～300mm×300mm，用直径为6～8mm钢筋绑扎而成，每隔400mm～600mm加一根直径为10mm的钢筋加固；钢筋挂网必须紧贴喷浆层2的表面，钢筋挂网与锚杆根部必须进行焊接，保证后续喷砼时钢筋挂网不晃动，以保证钢筋网保护层的厚度；

巷道围岩受二次扰动后变得破碎，相邻空区形成过程中围岩应力二次扰动下巷道与空区关系示意图，如图3所示，从图中可以看出巷道在相邻两空区共同形成的扰动范围内，围岩受两次扰动情况下变得破碎。此时单一采用锚杆支护形式远不能满足巷道的稳定性条件；这种情况下，需进行挂网支护。挂网支护是通过网筋的作用使锚杆与锚杆之间、喷浆层与锚杆之间形成相互制约的整体，进而使支护层的抗拉、抗剪和抗变形能力大大增加，提高支护的整体强度和刚度，使之完全适应巷道的围岩环境。根据“让压” 原理，将巷道挂网支护的时机选择在巷道受二次扰动后15～20天进行。

钢筋挂网增大了喷锚支护层的柔性、抗拉、抗剪能力和整体性，使之适应围岩的复杂应力变化，而且能够阻止锚杆间岩体的松动，避免锚空现象。

步骤4：喷砼

用高压水冲洗工作面，以解决作业点安全及挂不住砼与喷层易出现滴落的现象。

按重量比1︰2︰2～2.5，分别取水泥、砂和石子混合均匀，配制成干混合材料，水泥采用普通硅酸盐425^＃水泥；在压力为0.11～0.13Mpa的风和压力为0.21～0.23Mpa的水的共同作用下，将干混合材料喷涂于巷道表面，喷涂干混合材料的顺序是先墙体后拱体、由下而上呈螺旋状轨迹移动，喷砼厚度为50～100mm；喷涂施工时6m～8m为一段；喷砼后采用洒水养护，养护时间不少于10昼夜，完成二次扰动条件下巷道的支护。

喷砼时的风压为0.11～0.13Mpa，此时的回弹率小，喷层的强度高；水压为0.21～0.23Mpa，以保证干混合材料在喷射出的瞬间得到充分润湿。

本发明支护方法通过喷浆—锚杆—挂网—喷砼的联合支护，使巷道从围岩表面到内部形成一个由人工结构联接的岩石加固圈，能够发挥岩石自身承载能力最终形成一种自稳结构。对巷道进行有效加固。喷浆可以防止围岩风化、破碎、片帮等现象，同时提供一定的支护力，促使巷道围岩处于三向受力状态，发挥岩块间嵌咬合作用保持围岩强度。依靠锚杆挤压加固与悬吊作用，将围岩进行有效锚固，通过金属网和喷射砼调节巷道表面应力分布使支护体与岩体成为一个整体结构，最终形成一种主动支护体系。实施该支护工艺提高了巷道使用的安全性，延长了巷道的使用周期，延缓了相邻空区的变形速度，阻止了相邻空区的串通趋势。

实施例1

在巷道受空区形成过程中围岩应力一次扰动后，即对巷道进行喷浆，在巷道表面形成厚度为30mm的喷浆层；在巷道受空区形成过程中围岩应力一次扰动后10天，对喷浆后的巷道的围岩进行锚杆支护；用锚杆支护时：先凿好锚杆眼后用高压风吹净孔中石屑及时进行清孔；清孔后将速凝水泥卷塞入锚杆孔底部，然后将左旋螺纹钢锚杆插至孔底并旋转锚杆体，使水泥卷与锚杆体表面进行充分接触，待锚杆与水泥卷凝固成一体后及时安装垫板和螺母，并施加少量的预加力旋紧，以利于岩体稳定；在巷道壁上、沿巷道的轴线方向依次安装有多排第一锚杆组，每个第一锚杆组均由相同数量的多个第一锚杆组成，一个第一锚杆组中的各第一锚杆与其它第一锚杆组中的各第一锚杆形成一一对应，且不同第一锚杆组中相对应的第一锚杆位于与巷道轴线相平行的同一直线上；相邻第一锚杆组中相对应的两根第一锚杆之间的距离为S₂，同一第一锚杆组中相邻两根第一锚杆之间的距离为S₁；相邻两个第一锚杆组之间还安装有第二锚杆组，每个第二锚杆组均有数量相同的第二锚杆组成，一个第二锚杆组中的各第二锚杆与其它第二锚杆组中的各第二锚杆形成一一对应，且不同第二锚杆组中相对应的第二锚杆位于与巷道轴线相平行的同一直线上；相邻第二锚杆组中相对应的两根第二锚杆之间的距离为S₂，同一第二锚杆组中相邻两根第二锚杆之间的距离为S₁；每根第二锚杆周围有四根第一锚杆，且该第二锚杆位于该四根第一锚杆围成的四边形的中心，形成梅花形布置；所有锚杆的轴线与该锚杆在巷道中所处位置的切向方向相垂直。

用锚杆支护时所用锚杆的锚杆外露长度L₁为85mm，锚杆锚固长度L₃为850mm；根据公式L ₂=（100﹣RMR）×B/100计算锚杆有效长度L₂，式中RMR为地质力学分级岩体总评分，取值为50；B为巷道宽度，取值2800mm；计算得到L ₂ =1400mm，则锚杆总长度L=85+1400+850=2335mm。

所用锚杆的直径D由下式计算得到：

式中，Q为锚固力，取值120 KN；σ_t为杆体材料的抗拉强度，取值380MPa；故D=19.961mm，修整后取20mm。

锚杆的间距S₁和排距S₂通过下式计算得到：

式中，K₁为锚杆安全系数，取1.9；γ为岩石体积力，取23kN/m³。计算得到S₁＝S₂=1.400m，取1.4m。

在巷道受二次扰动后的15天进行钢筋挂网支护；钢筋挂网网度为150mm×150mm，用直径为6mm钢筋绑扎而成，每隔400mm加一根直径为10mm的钢筋加固；钢筋挂网必须紧贴喷浆层的表面，钢筋挂网与锚杆根部焊接，保证后续喷砼时钢筋挂网不晃动，以保证钢筋网保护层的厚度；用高压水冲洗工作面，然后，按重量比1︰2︰2.3，分别取普通硅酸盐425^＃水泥、砂和石子混合均匀，配制成干混合材料；在压力为0.11Mpa的风和压力为0.23Mpa的水的共同作用下，将干混合材料喷涂于巷道表面，喷涂干混合材料的顺序是先墙体后拱体、由下而上呈螺旋状轨迹移动，喷砼厚度75mm；喷涂施工时7m为一段；喷砼后采用洒水养护，养护时间不少于10昼夜，完成二次扰动条件下巷道的支护。

实施例2

在巷道受空区形成过程中围岩应力一次扰动后，即对巷道进行喷浆，在巷道表面形成厚度为30mm的喷浆层；在巷道受空区形成过程中围岩应力一次扰动后15天，对喷浆后的巷道的围岩进行锚杆支护；用锚杆支护时：先凿好锚杆眼后用高压风吹净孔中石屑及时进行清孔；清孔后将速凝水泥卷塞入锚杆孔底部，然后将左旋螺纹钢锚杆插至孔底并旋转锚杆体，使水泥卷与锚杆体表面进行充分接触，待锚杆与水泥卷凝固成一体后及时安装垫板和螺母，并施加少量的预加力旋紧，以利于岩体稳定；在巷道壁上、沿巷道的轴线方向依次安装有多排第一锚杆组，每个第一锚杆组均由相同数量的多个第一锚杆组成，一个第一锚杆组中的各第一锚杆与其它第一锚杆组中的各第一锚杆形成一一对应，且不同第一锚杆组中相对应的第一锚杆位于与巷道轴线相平行的同一直线上；相邻第一锚杆组中相对应的两根第一锚杆之间的距离为S₂，同一第一锚杆组中相邻两根第一锚杆之间的距离为S₁；相邻两个第一锚杆组之间还安装有第二锚杆组，每个第二锚杆组均有数量相同的第二锚杆组成，一个第二锚杆组中的各第二锚杆与其它第二锚杆组中的各第二锚杆形成一一对应，且不同第二锚杆组中相对应的第二锚杆位于与巷道轴线相平行的同一直线上；相邻第二锚杆组中相对应的两根第二锚杆之间的距离为S₂，同一第二锚杆组中相邻两根第二锚杆之间的距离为S₁；每根第二锚杆周围有四根第一锚杆，且该第二锚杆位于该四根第一锚杆围成的四边形的中心，形成梅花形布置；所有锚杆的轴线与该锚杆在巷道中所处位置的切向方向相垂直。

用锚杆支护时所用锚杆的锚杆外露长度L₁为100mm，锚杆锚固长度L₃为1000mm，根据公式L ₂=（100﹣RMR）×B/100计算锚杆有效长度L₂，式中RMR为地质力学分级岩体总评分，取值为41；B为巷道宽度，取值2500mm；故L ₂ =1475mm，则锚杆总长度 L=100+1475+1000=2575mm。

所用锚杆的直径D由下式计算得到：

（3）

式中，Q为锚固力，取值75 KN；σ_t为杆体材料的抗拉强度，取值380MPa；故D=15.780mm，修整后取16mm。

锚杆的间距和排距通过下式计算得到：

式中，K₁为锚杆安全系数，取2；γ为岩石体积力，取25kN/m³。计算得到S₁＝S₂=1.008m，取1.0m。

在巷道受二次扰动后的20天进行钢筋挂网支护；钢筋挂网网度为300mm×300mm，用直径为8mm钢筋绑扎而成，每隔600mm加一根直径为10mm的钢筋加固；钢筋挂网必须紧贴喷浆层的表面，钢筋挂网与锚杆根部焊接，保证后续喷砼时钢筋挂网不晃动，以保证钢筋网保护层的厚度；用高压水冲洗工作面，然后，按重量比1︰2︰2，分别取普通硅酸盐425^＃水泥、砂和石子混合均匀，配制成干混合材料；在压力为0.13Mpa的风和压力为0.21Mpa的水的共同作用下，将干混合材料喷涂于巷道表面，喷涂干混合材料的顺序是先墙体后拱体、由下而上呈螺旋状轨迹移动，喷砼厚度100mm；喷涂施工时6m为一段；喷砼后采用洒水养护，养护时间不少于10昼夜，完成二次扰动条件下巷道的支护。

实施例3

在巷道受空区形成过程中围岩应力一次扰动后，即对巷道进行喷浆，在巷道表面形成厚度为30mm的喷浆层；在巷道受空区形成过程中围岩应力一次扰动后12天，对喷浆后的巷道的围岩进行锚杆支护；用锚杆支护时：先凿好锚杆眼后用高压风吹净孔中石屑及时进行清孔；清孔后将速凝水泥卷塞入锚杆孔底部，然后将左旋螺纹钢锚杆插至孔底并旋转锚杆体，使水泥卷与锚杆体表面进行充分接触，待锚杆与水泥卷凝固成一体后及时安装垫板和螺母，并施加少量的预加力旋紧，以利于岩体稳定；在巷道壁上、沿巷道的轴线方向依次安装有多排第一锚杆组，每个第一锚杆组均由相同数量的多个第一锚杆组成，一个第一锚杆组中的各第一锚杆与其它第一锚杆组中的各第一锚杆形成一一对应，且不同第一锚杆组中相对应的第一锚杆位于与巷道轴线相平行的同一直线上；相邻第一锚杆组中相对应的两根第一锚杆之间的距离为S₂，同一第一锚杆组中相邻两根第一锚杆之间的距离为S₁；相邻两个第一锚杆组之间还安装有第二锚杆组，每个第二锚杆组均有数量相同的第二锚杆组成，一个第二锚杆组中的各第二锚杆与其它第二锚杆组中的各第二锚杆形成一一对应，且不同第二锚杆组中相对应的第二锚杆位于与巷道轴线相平行的同一直线上；相邻第二锚杆组中相对应的两根第二锚杆之间的距离为S₂，同一第二锚杆组中相邻两根第二锚杆之间的距离为S₁；每根第二锚杆周围有四根第一锚杆，且该第二锚杆位于该四根第一锚杆围成的四边形的中心，形成梅花形布置；所有锚杆的轴线与该锚杆在巷道中所处位置的切向方向相垂直。

用锚杆支护时所用锚杆的锚杆外露长度L₁为70mm，锚杆锚固长度L₃为500mm，根据公式L ₂=（100﹣RMR）×B/100计算锚杆有效长度L₂，式中RMR为地质力学分级岩体总评分，取值为60；B为巷道宽度，取值3000mm；计算得到L ₂ =1200mm，则锚杆总长度L=70+1200+500=1770mm。

所用锚杆的直径D由下式计算得到：

式中，Q为锚固力，取值150 KN；σ_t为杆体材料的抗拉强度，取值380MPa；故D=22.316mm，修整后取22mm。

锚杆的间距S₁和排距S₂通过下式计算得到：

式中，K₁为锚杆安全系数，取1.8；γ为岩石体积力，取20kN/m³。计算得到S₁＝S₂=1.863m，取1.9m。

在巷道受二次扰动后的20天进行钢筋挂网支护；钢筋挂网网度为300mm×300mm，用直径为8mm钢筋绑扎而成，每隔600mm加一根直径为10mm的钢筋加固；钢筋挂网必须紧贴喷浆层的表面，钢筋挂网与锚杆根部焊接，保证后续喷砼时钢筋挂网不晃动，以保证钢筋网保护层的厚度；用高压水冲洗工作面，然后，按重量比1︰2︰2.5，分别取普通硅酸盐425^＃水泥、砂和石子混合均匀，配制成干混合材料；在压力为0.12Mpa的风和压力为0.22Mpa的水的共同作用下，将干混合材料喷涂于巷道表面，喷涂干混合材料的顺序是先墙体后拱体、由下而上呈螺旋状轨迹移动，喷砼厚度50mm；喷涂施工时8m为一段；喷砼后采用洒水养护，养护时间不少于10昼夜，完成二次扰动条件下巷道的支护。

Claims

1.一种相邻空区形成过程中围岩应力二次扰动下巷道的支护方法，能防止巷道受相邻空区形成过程中围岩应力二次扰动严重变形，对巷道进行有效加固，其特征在于，该支护方法具体按以下步骤进行：

步骤2：在巷道受空区形成过程中围岩应力一次扰动后10～15天，对步骤1中喷浆后的巷道的围岩进行锚杆支护：在巷道壁上、沿巷道的轴线方向依次安装多排第一锚杆组，每个第一锚杆组均由相同数量的多个第一锚杆（1）组成，一个第一锚杆组中的各第一锚杆（1）与其它第一锚杆组中的各第一锚杆（1）形成一一对应，且不同第一锚杆组中相对应的第一锚杆（1）位于与巷道轴线相平行的同一直线上；相邻第一锚杆组之间的距离与同一第一锚杆组中相邻两根第一锚杆（1）之间的距离相等；相邻两个第一锚杆组之间还安装有第二锚杆组，每个第二锚杆组均有数量相同的第二锚杆（3）组成，一个第二锚杆组中的各第二锚杆（3）与其它第二锚杆组中的各第二锚杆（3）形成一一对应，且不同第二锚杆组中相对应的第二锚杆（3）位于与巷道轴线相平行的同一直线上；同一第二锚杆组中相邻两根第二锚杆（3）之间的距离与同一第一锚杆组中相邻两根第一锚杆（1）之间的距离相等，相邻第二锚杆组之间的距离与同一第二锚杆组中相邻两根第二锚杆（3）之间的距离相等；每根第二锚杆（3）周围有四根第一锚杆（1），且该第二锚杆（3）位于该四根第一锚杆（1）围成的四边形的中心；同一排锚杆中只有第一锚杆或者只有第二锚杆，同一列锚杆中只有第一锚杆或者只有第二锚杆；所有锚杆的轴线与该锚杆在巷道中所处位置的切向方向相垂直；第一锚杆（1）和第二锚杆（3）采用相同的锚杆；锚杆安装完毕后养护，养护完毕后进行拉拔力试验；

步骤4：高压水冲洗工作面；

按重量比1︰2︰2～2.5，分别取水泥、砂和石子混合均匀，配制成干混合材料，在具有一定压力的风和一定压力的水的共同作用下，将干混合材料喷涂于巷道表面，喷涂干混合材料的顺序是先墙体后拱体、由下而上呈螺旋状轨迹移动，喷砼厚度为50mm～100mm；喷涂施工时6m～8m为一段；喷砼后采用洒水养护，养护时间不少于10昼夜，完成二次扰动条件下巷道的支护。

2. 根据权利要求1所述的相邻空区形成过程中围岩应力二次扰动下巷道的支护方法，其特征在于，所述步骤1中喷浆层的厚度为30mm 。

3. 根据权利要求1所述的相邻空区形成过程中围岩应力二次扰动下巷道的支护方法，其特征在于，所述步骤2中进行锚杆支护时：凿好锚杆眼后用高压风吹净孔中石屑及时进行清孔；清孔后将速凝水泥卷塞入锚杆孔底部，然后将锚杆插至孔底并旋转锚杆体，使水泥卷与锚杆体表面进行充分接触，待锚杆与水泥卷凝固成一体后及时安装垫板和螺母，并施加少量的预加力旋紧，以利于岩体稳定。

4. 根据权利要求1所述的相邻空区形成过程中围岩应力二次扰动下巷道的支护方法，其特征在于，所述步骤2中同一第一锚杆组中相邻两根第一锚杆（1）之间的距离和相邻两第一锚杆组之间的排距通过下式计算得到：

S₁＝S₂＝

式中，S₁表示同一锚杆组中相邻两根锚杆之间的距离，单位m；S₂表示相邻两排锚杆之间的距离，单位m；K₁为锚杆安全系数，取值1.8～2；γ为岩石体积力，取值20～25kN/m³；锚杆有效长度L ₂=（100﹣RMR）×B/100，RMR为地质力学分级岩体总评分，取值为41～60；B为巷道宽度，取值2500～3000mm。

5. 根据权利要求1所述的相邻空区形成过程中围岩应力二次扰动下巷道的支护方法，其特征在于，步骤2中所用的锚杆采用左旋螺纹钢锚杆，其直径由公式D=35.52×计算得到，式中，D为锚杆直径，单位mm；Q为锚固力，取值75～150KN；σ_t为杆体材料的抗拉强度，取值380 MPa；该锚杆的总长度等于锚杆外露长度、锚杆有效长度和锚杆锚固长度之和；其中，锚杆外露长度为70mm～100mm，锚杆锚固长度为500mm～1000mm，锚杆有效长度通过下式计算得到：

L ₂=（100﹣RMR）×B/100

式中，RMR为地质力学分级岩体总评分，取值为41～60；B为巷道宽度，取值2500～3000mm。

6. 根据权利要求1所述的相邻空区形成过程中围岩应力二次扰动下巷道的支护方法，其特征在于，所述步骤2中的养护时间为3天。

7. 根据权利要求1所述的相邻空区形成过程中围岩应力二次扰动下巷道的支护方法，其特征在于，所述步骤3中钢筋挂网网度为150mm×150mm～300mm×300mm，用直径为6mm～8mm钢筋绑扎而成，每隔400mm～600mm加一根直径为10mm的钢筋。

8. 根据权利要求1所述的相邻空区形成过程中围岩应力二次扰动下巷道的支护方法，其特征在于，所述步骤4中的水泥采用普通硅酸盐425^＃水泥。

9. 根据权利要求1所述的相邻空区形成过程中围岩应力二次扰动下巷道的支护方法，其特征在于，所述步骤4中风的压力为0.11Mpa～0.13Mpa、水的压力为0.21Mpa～0.23Mpa。