CN103195442A - 一种煤矿巷道均布注浆结构及其施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿巷道均布注浆结构及其施工工艺，它包括巷道，所述的巷道内壁上设置有砼喷浆层，巷道的围岩内设置有用于向围岩内注入加固浆料以在巷道的外侧形成加固组合拱的注浆锚杆，注浆锚杆的内端与巷道围岩内的裂隙导通，注浆锚杆的外端突出于砼喷浆层外侧，所述的巷道顶部和两帮的围岩内还设置有注浆锚索，注浆锚索的一端锚固在围岩内，注浆锚索的另一端锚固在砼喷浆层的外侧；本发明对巷道围岩内的裂隙注浆补强，注浆时根据岩石松软破碎、裂隙发育的特点注浆，进行反复加固胶结，从根本上改变了围岩内聚力和内摩擦角，使巷道松动圈内围岩趋于相对均质稳定的状态，在巷道的外侧形成受力均匀的加固组合拱。

Description

一种煤矿巷道均布注浆结构及其施工工艺

技术领域

本发明属于地矿技术领域，具体涉及一种煤矿巷道加固技术，特别涉及一种通过向巷道外侧围岩注入与围岩岩体相匹配的注浆材料加固松动的围岩岩体，将松散软弱的岩煤体胶结成整体，使被加固的围岩松动岩体形成一个应力趋向均匀分布、围岩性质趋向均质同性、围岩结构趋向整体承载稳定，在巷道外侧的围岩形成加固组合拱的煤矿巷道均布注浆结构及其施工工艺。 

背景技术

随着社会的不断发展，社会能源需求的不断提高，煤炭作为主要的能源来源，其需求量越来越大。因此随着煤炭开采量和开采范围的不断增加，煤炭的开采条件也越来越困难。这造成矿井的深度不断增加，这样大埋深、构造应力、采动不均匀的叠加应力作用影响下的巷道十分显现，形成了“小区域内高应力富含带”，且范围越来越多，在“小区域内高应力富含带”内的巷道支护，因受到其复杂地应力影响，目前的巷道支护方式很难保证巷道支护的稳定。有关统计数字表明，我国煤矿每年因向深层、复杂区域开采新增受复杂应力影响的软岩巷道达800km，而且有大量已有的软岩巷道支护因破坏严重需要修复。过去普遍采用砌碹和金属支架以及锚杆、锚索来解决巷道的支护问题，但对因这种支护方式均是表面支护，不能从根本上解决巷道围岩松动圈的质地和所受应力的状态，造成支护结构不稳定，使用寿命短，存在着很大的安全隐患，直接影响着正常的煤矿生产。而且大部分巷道受上述影响，修复起来变得更加困难。现在针对巷道围岩的加固也使用了注浆的方法，但是现有的注浆方法是在巷道围岩的周身注浆，注浆的针对性很差，不能根据巷道围岩的受应力情况选择性的注浆，注浆后巷道外侧的围岩受力仍不均布，不能使围岩的受力趋于稳定，造成加固的效果很差，使用寿命短，维修周期短，耗资庞大。 

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足而提供一种通过向巷道外侧围岩注入与围岩岩体相匹配的注浆材料加固松动的围岩岩体，将松散软弱的岩煤体胶结成整体，使被加固的围岩松动岩体形成一个应力趋向均匀分布、围岩性质趋向均质同性、围岩结构趋向整体承载稳定，在巷道外侧的围岩形成加固组合拱的煤矿巷道均布注浆结构及其施工工艺。 

本发明的技术方案是：一种煤矿巷道均布注浆结构，包括巷道，所述的巷道内壁上设置有砼喷浆层，巷道的围岩内设置有用于向围岩内注入加固浆料以在巷道的外侧形成加固组合拱的注浆锚杆，注浆锚杆的内端与巷道围岩内的裂隙导通，注浆锚杆的外端突出于砼喷浆层外侧，所述的巷道顶部和两帮的围岩内还设置有注浆锚索，注浆锚索的一端锚固在围岩内，注浆锚索的另一端锚固在砼喷浆层的外侧。 

所述的注浆锚杆分为长注浆锚杆和短注浆锚杆，长注浆锚杆和短注浆锚杆交替分布。 

所述的注浆锚杆与围岩的岩面垂直。 

所述的注浆锚杆为中空结构，且其外壁设置有注浆孔。 

所述的煤矿巷道均布注浆结构的施工工艺包括以下步骤： 

步骤1、将虚浮在采用巷道掘进机或者炮掘的方式掘进出的巷道内壁的破碎岩、煤清理干净，用风镐剥离巷道内壁的危石刷出巷道毛断面；

步骤2、在步骤1得到的巷道的同一个截面上开设5～7个检测孔，采用超声波围岩松动圈测试仪检测巷道围岩松动圈的形状、范围以及裂隙发育情况，并作记录；

步骤3、首先对步骤2处理得到的巷道内壁上采用喷浆机喷涂混凝土得到砼喷浆层，其次根据步骤2检测出的巷道的围岩松动圈的形状、范围以及裂隙发育情况选择注浆锚杆，定好注浆锚杆眼位；然后打注浆锚杆眼，钻眼后，用压风或压水技术将注浆锚杆眼中的岩粉清除干净，放入锚固剂，插入锚杆，使注浆锚杆锚固在围岩内，用水泥药卷封眼；最后采用注浆机通过注浆锚杆向围岩内注浆，若围岩内的泵压达到1.5～3.0Mpa或者相邻钻眼跑浆，立即停止注浆，单孔注浆时间为20～30分钟，注浆完成后及时封压和压紧注浆锚杆的托盘；所述的浆体采用水泥和水的水灰比为0.7:1.0～1:1.0的水泥浆；

步骤4、对步骤3注浆完毕后，进行检测，如注浆围岩大面积达不到设计终压，放置2～7天后打插心注浆锚杆复注，驱使注浆围岩形成相对均质稳定的承载加固组合拱。

所述的步骤2中的检测孔的深度不小于巷道或者已开挖峒室跨度的2.5倍。 

所述的步骤3中的注浆锚杆垂直于岩面，巷道顶部和两帮注浆锚杆眼的间排距为1500×1500mm，巷道底角注浆锚杆眼的排距为1500mm、其距离巷道底板的高度不超过100mm、下扎角度为30°～45°。 

所述的步骤3中的采用水泥药卷封孔，保证封孔的深度不小于600mm。 

本发明的有益效果： 

本发明的煤矿巷道均布注浆结构首先对巷道外侧的围岩松动圈的形状、范围以及裂隙发育情况进行检测并作在巷道内壁上做出标记，然后根据做出的标记设置注浆锚杆的密度，最后通过注浆锚杆向围岩内注入与围岩岩体的相匹配的注浆料，对巷道围岩内的裂隙注浆补强，注浆时根据岩石松软破碎、裂隙发育的特点注浆，进行反复加固胶结，从根本上改变了围岩内聚力和内摩擦角，使巷道松动圈内围岩趋于相对均质稳定的状态，在巷道的外侧形成受力均匀的加固组合拱。

本发明的主要优越性表现以下几个方面： 

1）本发明的施工工艺简单、便于实施和推广，采用注浆锚杆注浆，可以利用浆液封堵围岩的裂隙，隔绝空气，防止围岩风化，且能防止围岩被水浸湿而降低围岩本身的强度，注浆后，将松散破碎的围岩胶结成整体，提高了岩体强度，实现利用围岩体本身作为支护结构的主要组成部分，扩大了巷道支护结构的有效承载范围，提高了支护结构的整体性和承载能力。

2）注浆后，使得喷浆层后的围岩被充填密实，保证荷载能均匀地作用在巷道内壁的支护体系上，避免应力集中而破坏支护体系；注浆后使得作用在巷道拱顶上的压力能有效地传递到两帮，通过对巷巷道两帮的加固，又能把荷载传递到巷道底板。由于组合拱厚度的加大，能减小作用在巷道底板上的荷载集中度，从而减小巷道底板岩石中的应力，减弱巷道底板的塑性变形，减巷道底板臌量，增加了巷道的使用时间，延长了巷道的维修周期。 

3）对巷道的围岩内注浆后，使得巷道的总体支护结构面尺寸加大，围岩作用在支护结构上的载荷所产生的弯矩减小，降低了支护结构中产生的拉应力和压应力，因此能承受更大的载荷，提高了支护结构的承载能力，扩大了支护结构的适应性。 

4）注浆后的围岩整体性好，与原岩形成一个整体，在大结构应力作用下保持稳定而不易产生破坏。围岩注浆加固和巷道内壁支护形式相结合，不仅能改善围岩的状况和应力分布，而且大大缩小了围岩变形，减轻了支架承受的外载压力，改善了支架的受力状况。 

因此本发明的支护体系技术是以不断提升围岩自身强度等级和内聚力的全新主动动态支护理念为核心，对巷道围岩均布注浆，形成高强柔性封层，构建以围岩和巷道内壁支护相结合的支护体系。该支护体系技术形成的支护圈体，能够有效防止冲击地压发生时带来的巷道变形破坏对人员和设备的损坏，减轻事故程度，本发明的以主动支护理念为指导，在稳压状态下向围岩内注进高强度水泥浆液，将松散软弱的岩煤体胶结成整体，并在巷道围岩体内预留带压浆液，以不断调整压力的注浆手段在岩体内留置预应力，缓释迭加应力和不断提高软弱岩、煤体自身整体强度和稳定性。从而实现在较长时间内增强和保护软弱岩巷道支护稳定性的目的要求。 

附图说明

图1是本发明一种煤矿巷道均布注浆结构的结构示意图。 

图中：1.巷道  2.长注浆锚杆  3.短注浆锚杆  4.注浆锚索  5.加固组合拱  6.围岩  7、砼喷浆层。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步详细的描述： 

如图1所示，一种煤矿巷道均布注浆结构，包括巷道1，所述的巷道1内壁上设置有砼喷浆层7，巷道1的围岩内设置有用于向围岩内注入加固浆料以在巷道1的外侧形成加固组合拱5的注浆锚杆，注浆锚杆的内端与巷道1围岩内的裂隙导通，注浆锚杆的外端突出于砼喷浆层7外侧，所述的巷道1顶部和两帮的围岩内还设置有注浆锚索4，注浆锚索4的一端锚固在围岩内，注浆锚索4的另一端锚固在砼喷浆层7的外侧。

所述的注浆锚杆分为长注浆锚杆2和短注浆锚杆3，长注浆锚杆2和短注浆锚杆3交替分布。 

所述的注浆锚杆与围岩的岩面垂直。 

所述的注浆锚杆为中空结构，且其外壁设置有注浆孔。 

所述的煤矿巷道均布注浆结构的施工工艺包括以下步骤： 

步骤1、将虚浮在采用巷道掘进机或者炮掘的方式掘进出的巷道内壁的破碎岩、煤清理干净，用风镐剥离巷道内壁的危石刷出巷道毛断面；

步骤2、在步骤1得到的巷道的同一个截面上开设5～7个检测孔，采用超声波围岩松动圈测试仪检测巷道围岩松动圈的形状、范围以及裂隙发育情况，并作记录；

步骤3、首先对步骤2处理得到的巷道内壁上采用喷浆机喷涂混凝土得到砼喷浆层，其次根据步骤2检测出的巷道的围岩松动圈的形状、范围以及裂隙发育情况选择注浆锚杆，定好注浆锚杆眼位；然后打注浆锚杆眼，钻眼后，用压风或压水技术将注浆锚杆眼中的岩粉清除干净，放入锚固剂，插入锚杆，使注浆锚杆锚固在围岩内，用水泥药卷封眼；最后采用注浆机通过注浆锚杆向围岩内注浆，若围岩内的泵压达到1.5～3.0Mpa或者相邻钻眼跑浆，立即停止注浆，单孔注浆时间为20～30分钟，注浆完成后及时封压和压紧注浆锚杆的托盘；所述的浆体采用水泥和水的水灰比为0.7:1.0～1:1.0的水泥浆；

步骤4、对步骤3注浆完毕后，进行检测，如注浆围岩大面积达不到设计终压，放置2～7天后打插心注浆锚杆复注，驱使注浆围岩形成相对均质稳定的承载加固组合拱。

所述的步骤2中的检测孔的深度不小于巷道或者已开挖峒室跨度的2.5倍。 

所述的步骤3中的注浆锚杆垂直于岩面，巷道顶部和两帮注浆锚杆眼的间排距为1500×1500mm，巷道底角注浆锚杆眼的排距为1500mm、其距离巷道底板的高度不超过100mm、下扎角度为30°～45°。 

所述的步骤3中的采用水泥药卷封孔，保证封孔的深度不小于600mm。 

对围岩松动圈的检测步骤依据国际岩石力学学会（ISRM）试验专业委员会于1987年颁布的《岩石应力测定的建议方法》和我国《水利水电工程岩石试验规程》（SL264～2001）进行。检测步骤如下： 

（1）造孔：先用金刚石钻头开孔，钻进到预测孔深，再用钻头同心钻进测量孔，长度约45㎝。

（2）洗孔：测量钻孔进完毕，观察岩芯较为完整，且无大的节理裂隙面，则用清水冲洗，清除测量孔中的岩粉；如果岩芯不符合测试要求，则用套芯，重复第1步的工作。 

（3）应变计的安装：把应变计胶筒内腔装满环氧树脂粘结剂，并用若干销钉固定活塞，再用安装杆定向送入测孔内，推动安装杆，切断销钉，粘结剂从排胶孔排出，充满应变计与钻孔岩壁的空隙。 

（4）应力解除：待粘结剂固化后，用金刚石钻头套钻解除，按解除深度分级测读解除应变值（在应变丛粘结部位前后一倍测孔直径范围内需2㎝为一级）。解除深度应超过应变丛粘贴部位孔径（）的2倍。 

具体实施例1 

本发明在平顶山煤业集团五矿的应用：

1、施工简介：平顶山煤业集团五矿己三下延采区共五条下山，即皮带暗斜井下段、轨道下延下山、皮带下延下山、东翼回风下山、西翼回风下山底臌变形严重，支护失修。尤其是轨道下延下山及下车场，平均巷修周期为一年，严重地段不到一年就无法满足安全运输需要。

造成平顶山煤业集团五矿已三采区轨道下延下山破坏主要因素有以下几个方面原因： 

    （1）巷道的围岩本身比较软弱，巷道布置居于软岩和煤层层位中；

    （2）巷道遭受到反复采动影响；

    （3）由于周围煤层基本采完，形成较为明显的孤岛压力；

    （4）此区域多条巷道布置在这里，巷道之间压力反复传递的相互影响。

2、针对现场状况对要建立的支护体系的总体要求： 

（1）强化封层的可靠性，达到确保注浆效果的目的；

（2）认真开挖好底角的泄压槽，确保注浆通道畅通；

（3）严格布控注浆、复注浆和浅、深结合的注浆关键技术和相关工序；

（4）强化监测监控，确保适时动态注浆不断恢复巷道支护体系的工作阻力；

（5）采用高标号水泥喷浆（425号水泥）和注浆（425号水泥以上的专用水泥为好）；

（6）强调一年期内的监测监控和适时动态至关重要的复注工作。

3、施工部件的选择： 

1）第一层锚杆喷浆层的支护参数：

 （1）、锚杆

 a、锚杆长度为2200～2400 mm 、；     

b、锚杆间排距为：700×700mm；

 c、锚杆杆体采用本矿正常使用的螺纹钢锚杆。

 （2）、喷浆层 

 a、第一,二次喷层厚度分别为80mm、60mm，喷层总厚度在140mm以上； 

 b、砂浆中的水泥、黄砂、石子比例为：1:2:1.5。 速凝剂与水泥比例为：3％。

 （3）、钢丝绳　 

采用废旧钢丝绳（5～7"的6股钢丝绳，破开用其中的2股），要求纵向应在10米以上；横向为巷道除底板外的巷道周边边长的长度。

 （4）、托盘 

托盘采用6mm厚的钢板制作而成，用生铁铸要认真铸造，防止其脆性断裂，造成锚杆脱锚，失去托锚力而使锚杆空悬，失去锚杆的关键作用。

2）第二层锚杆喷浆层的支护参数： 

（1）、锚杆

a、锚杆长度为2400 mm ，； 

b、锚杆间排距为：700×700mm；

c、锚杆杆体采用本矿正常使用的螺纹钢锚杆。

（2）、喷浆层 

a、第三次喷层厚度60mm； 

b、砂浆中的水泥、黄砂、石子比例为：1:2:1.5。 速凝剂与水泥比例为：3～5％。

（3）、钢丝绳　 

采用废旧钢丝绳同上；断面过大（12㎡以上）除加钢丝绳外同时可加铺150×150mm的钢筋网。

（4）、托盘 

托盘采用6mm厚的钢板制作而成，用生铁铸要认真铸造，防止其脆性断裂，造成锚杆脱锚，失去托锚力而使锚杆空悬，失去锚杆的关键作用。

3）锚注锚杆的技术参数： 

（1）、注浆锚杆

a、注浆锚杆的间排距，第一层注浆锚杆的间排距设计为1400×1400 mm；第二层注浆锚杆的间排距设计为1600×1600 mm；

b、锚杆规格为φ22×2000mm，采用6″，壁厚4mm，黑铁管制作 ；

c、第一层注浆锚杆长度设计为1600～1800 mm；第二层注浆锚杆长度设计为2000～2200mm；杆体上在螺纹800mm以下，顺序按150×150 mm；三向钻有φ6～8mm注浆孔。

4）注浆浆液和浆液配比 

注浆材料的选取主要考虑下列原则：浆液的结石体最终强度高；浆液结石率高，与煤岩具有良好的粘附性；浆液流动性好，配比易调；浆液具有足够的稳定性，浆液成本低廉无毒无味。实践证明，高强度水泥是性能好，材料来源广泛，价格合理的浆液主材料。所以注浆材料采用525＃以上的水泥来制作浆液。

a、设计按高标号水泥525＃（新标号425）以上的水泥：除有淋水外一般不加速速凝剂，以确保浆液凝固后的长期强度； 

b、浆液水灰比，第一次注浆浆液配比取　1:0.6～0.8；第二次注浆浆液配，应略小于一次注浆浆液浓度；取1:0.8～1.0；

c、浆液应采用机械搅拌，以保证浆液搅拌力度；人工要认真负责，且搅拌力度以测定浆液浓度和粘度来保证质量；

d、浆和浆液要虑尽渣滓，确保注浆效果。

5）注浆量 

由于围岩裂隙发育，松动范围的不均匀性和围岩岩性的差异，围岩吸浆量差别较大，所以本着既有效地加固围岩达到一定的扩散半径，又要节省注浆材料和注浆时间的原则。

a、第一次注浆量可控制在4～6袋水泥；（根据现场实际巷道位移状态及打眼遇到特殊情况，以不跑浆为限制可适当提高注浆量）。 

b、第二次注浆量一般可控制在3～4袋水泥，但压力达不到注浆终压要求应以满足注浆压力要求为止。 

6）注浆压力 

a、第一次注浆终压可控制在　1.5～2.0  Mpa。

b、底角的注浆压力要高于顶板和两帮部注浆压力一般控制在2.0～3.0Mpa。 

c、第二次注浆压力应高于第一次注浆压力，注浆终压可控制在2.5～3.0Mpa。 

4、相关参数的要求 

1)、巷道预留断面及设计：为确保巷道有效使用断面，并能给围岩的移变空间，巷道的掘进毛断面，应大于设计净断面，顶与每邦为100～150mm。以确保二次注浆的预留断面。

2)、巷道监测量测监控的设计：在复杂地压、地应力反复作用下的巷道测量监控点，每个断面应有3～5个测定点；巷道监控点距在10～15米之间。 

3)、 注浆工序实施时间安排 

a　注浆时间安排首先根据巷道移变量确定：新掘巷道移变量达到80～120mm,就应注浆（考虑巷道围岩的可注性）；修复巷道移变量达到30～50mm就可以注浆。

b　新掘巷道时间控制上，可定为20～～40天，既可保证巷道施工的平行作业空间，也给有对围岩移变观测时间；修复巷道控制在15～20天就可以安排注浆。 

c　注浆工序实施时间的安排，一定要在监测监控移巷道围岩变量的基础上，掌握到一定的巷道围岩移变规律，并且要在确保安全得到可靠保证情况下进行锚注支护施工。 

d、复注时间一是移变量控制：同样新掘巷道移变量达到80～120mm,就应再次复注浆；修复巷道移变量达到30～50mm就可以注浆；二是、巷道比较稳定可以时间而定复注工作，在巷道工程结束前（6～12个月）统一复注浆。 

   4）、坚持专人、专工具量测；专人记录，记录本专用。 

5、施工效果 

平顶山煤业集团五矿己三下延采区扩修，通过实施本发明“均布注浆”整体控制支护技术，实现了支护抗力与巷道围岩变形的同步，多重注浆也使巷道的破碎围岩在锚网梁喷初级支护后很快胶结为一体，有效的提高了巷道围岩自身承载能力，改善了破碎围岩内部的应力环境，使巷道变形得到了有效控制，保证了平煤股份五矿己三下延采区的稳定性，为矿井的安全高效生产创造良好的条件。

具体实施例2 

本发明在平顶山煤业集团十一矿的应用：

    1、工程简介：平顶山煤业集团十一矿自2008年以来，该段巷道收敛变形严重，已先后经过两次开帮重新锚网喷支护，多次拉低，目前巷道实际高度2.3米至2.5米，实际宽度3.2米至3.4米，其中突出表现的巷道底鼓特别严重；已十分突出制约采区的总回风巷的回风风量，影响安全生产。特别让我们深有认识的是此区域的不均等的水平应力，使上帮的移近量是下帮的数倍。

2、针对现场状况对要建立的支护体系的总体要求： 

    a、加大置换底板力度，在底角开挖泄压槽的同时，增加开挖两个底板泄压槽；

    b、针对不均衡水平应力，施工中采取放炮泄压的技术措施；

    c、由于水平应力较大除巷道预控断面合理掌控，同时延长第一次注浆时间至一个月后，确保第一次注浆效果应对变化复杂的水平应力；

    d、严把支护的一道工序强韧封层的设计和施工，确保后续各支护单元的支护功能的充分发挥；

e、认真执行稳压注浆的各项要求，确保注浆胶结效果；同时对动态注浆要确实及时掌控；

f、喷浆和注浆水泥都要尽量采用高标号的水泥，以确保支护层质量和胶结圈体的强度；

g、切实把握好一年期内的监测监控和适时动态至关重要的复注工作。

3、施工方案 

采用多层支护技术，其施工工艺过程：掘出荒断面（修护为：刷大清理剥离危石）→初喷80mm 厚混凝土→打普通顶帮锚杆挂绳及上托盘→复喷80mm打注浆锚杆孔→安装注浆锚杆→注底角注浆锚杆→注两帮注浆锚杆→注拱部注浆锚杆→复喷80mm厚混凝土→打普通顶邦锚杆挂绳和网混合及上托盘→喷60mm→二复注（控制在5～6米距离）。第三次注浆定于全交叉点施工完毕后进行。

4、施工效果 

“均布注浆”整体控制技术在十一矿的成功应用，分显示了“均布注浆”整体控制技术的优势，也用实践证明了该技术的可行性和可靠性。此项技术为十一矿带来了显著的生产效益和社会效益，矿井的高效生产创造良好的条件。

具体实施例3 

本发明在平顶山煤业集团一矿的应用：

1、工程简介：随着开采深度的不断增加，矿井资源开采的条件也越来越困难。深部矿井开采带来的困难巷道支护稳定性之问题难以攻克，尤其是大埋深、复杂构造和采动压力下的叠加压力，巷道的支护更加困难。这些压力分别有时间快慢差异、力的大小和方向差异等情况所导致的，因此是不等时、不均匀的叠加压力组合。在这种不均匀的叠加压力作用下，巷道支护还经常会遭到反复的破坏，因而要让巷道支护保持稳定也就越来越困难。

2、针对现场状况提出建立的支护体系：以强韧封层、密贴封闭围岩，稳压注浆胶结节理发育的松散复合围岩体，不断提升围岩岩体强度、通过“预控置换激隙卸压构建均质同性围岩支护圈体技术”改变围岩应力状态，充分调动围岩自身承载能力，实现真正的主动、动态和立体支护体系,达到有效控制巷道变形的锚注支护。即先挑顶、刷帮到设计毛断面规格要求，再进行喷射砼，打锚杆、挂绳、再喷射砼、挂绳或网、复喷、注浆、复喷、复注的软岩巷道支护施工方法。 

3、施工部件的选择： 

1）螺纹钢高强锚杆：φ22 mm、长度为2.0m、2.4m，或螺纹钢等强锚杆：φ20mm、长度为2.0m、2.4m。锚杆间排距：700×700mm。

2）注浆锚杆φ22 mm，１.８m、2.4 m，注浆锚杆间排距1.5×1.5m。复注的锚杆间排距1.8×1.8 m，φ22 mm，长度为1.8 m、2.4 m。 

3）钢丝绳：按锚杆700×700mm间排距纵横挂好钢丝绳，二次挂绳绳距可加为350×350mm，并绷紧、压紧使其紧贴岩面。 

4）喷射砼：厚度：初次喷80mm，复喷70mm，再复喷40 mm。水  泥：注浆用 42.5（原525）号；喷浆用 32.5（原425）号。速凝剂：占水泥重量3～5%。红矸粉重量：水泥∶红矸粉=1∶3。 

4、施工工艺：刷邦→喷浆→打锚杆→挂绳→复喷→打注浆锚杆→注浆→复注→清理→成巷。 

5、主要支护技术参数 

1）巷道基本几何尺寸要严格把握好。巷道最终断面为使用断面106%以上（巷道毛断面为（高200mm＋200mm＋3500mm=3900mm;宽200mm＋200mm×2＋4800mm=5400mm），以保证巷道修复后应力重新分部造成巷道断面微变形，实现二次注浆最佳效果，不影响巷道有效断面，确保二次注浆所需用的断面和巷道正常使用断面。

2）施工顺序：巷道挑顶、刷邦后，随即进行初喷砼临时支护，喷厚80mm；打锚杆挂钢丝绳后再进行复喷70mm，复喷滞后3～5m。复喷完成后即进行注浆（固定顶板的注浆锚杆除外）。 

3）注浆锚杆采用φ22mm、长度1800mm、2400mm，间排距1500×1500mm，一次注浆完成后，需对不稳定的巷道进行二次补注。注浆前根据监测监控的具体情况，对巷道位移速度明显和喷层崩裂处进行适时补喷复注，达到补强强化围岩稳定巷道支护的技术效果。 

4）树脂锚杆：采用直径φ22mm长度为2.0m、2.4m高强螺纹钢树脂锚杆，或采用直径φ20mm、长度为2.0m、2.4m等强螺纹钢树脂锚杆，每根锚杆用树脂药卷2～3卷，树脂锚杆间、排距700 mm×700mm。 

5）钢丝绳：采用4～6分的废旧钢丝绳，按锚杆间、排距纵横挂好后，再进行二次喷射砼。 

6）注浆： 

    

顶、帮注浆锚杆：顶帮注浆锚杆规格为φ22mm、长度为1.8m、2.4m，采用6分黑铁管制作，壁厚4mm，杆体上顺序钻有φ6mm注浆孔，封孔采用快硬水泥药卷。巷道全断面布置注浆锚杆，间、排距1500mm×1500mm。

底角注浆锚杆：底角注浆锚杆规格同顶、帮锚杆，排距1500mm，下扎角度30°～45°，底角锚杆孔口低于底板100mm。 

 复注锚杆规格为φ22 mm、长度为1.8m、2.4m，间、排距1800 mm×1800mm；视其围岩移近量而定。 

 

托盘：托盘采用6mm厚的钢板制作而成。 

 

注浆参数： 

a、水灰比：

注浆材料是注浆技术中一个不可分割的部分，浆液的可注性及其力学性能是决定注浆效果的关键因素，注浆材料的成本及浆液消耗量的大小又决定了注浆加固技术经济上的合理性。因此，注浆材料的选取是巷道注浆加固能否成功的先决条件。

注浆材料的选取主要考虑下列原则：浆液的结石体最终强度高；浆液结石率高，与软岩具有良好的粘附性；浆液流动性好，配比易调；浆液具有足够的稳定性，故注浆材料采用普通硅酸盐42.5（原525）#水泥。浆液水灰比为0.7：1～1：1。 

b、注浆量： 

对于单孔而言，为了保证合理注浆量，一是控制泵压在围岩内泵压达到1.5～2.5MPa时应停止注浆；二是根据相邻钻孔跑浆量来定，相邻钻孔一旦跑浆，应及时封邻孔或停止注浆。

根据多年注浆实践，在十数个矿巷道中注浆经验注入量，每孔按8～12袋水泥(每袋水泥50kg)为适中，第一次注浆量约每米2.7t；为保证注浆在大跨度、高压力和有冒落状况下巷道的质量，复注是非常必要的，复注量一般为一次注浆量的60%，复注量约为1.2t。 

c、注浆压力：注浆压力根据以往经验，注浆压力为1.5～2.5MPa，最大注浆压力为2.5MPa，低角孔注浆压力可加到2.5～3.0MPa。 

d、注浆时间 

为了防止注浆在弱面浆液扩散较远，造成跑漏现象，在控制注浆压力和注浆量的同时，必须控制注浆时间，一般为30～40min。

e、施工工艺： 

施工工艺为：打注浆锚杆孔→安装注浆锚杆→注底角注浆锚杆→注两帮注浆锚杆→注拱部注浆锚杆→在监测监控移变量的基础上，巷道浆皮有挤裂现象，再补喷50mm厚砼→复注。

注浆泵的控制：根据巷道注浆变化情况，即时开、停注浆泵，并时刻注意观察注浆泵的注浆压力，以免发生堵塞崩管现象。 

 孔口管路连接：应注意前方注浆情况，及时发现漏浆、堵管等事故，并掌握好注浆量及注浆压力，及时拆除和清洗注浆阀门。 

综上所述，“均布注浆”整体围岩控制技术，采用多层级、多结构和多功能支护体系，以人工编制的钢丝绳网为骨架进行砼支护，达到强韧封层，密贴岩面，护帮护顶的目的，再对已封闭的围岩利用自闭式注浆锚杆和中空注浆锚索进行浅部、深部交叉、重复注浆，改变松动圈内围岩松散破碎、整体性差的状况，以提高围岩的整体性和强度，使破碎的围岩胶结成均质的统一整体，达到提高围岩抵抗力的目的，保证巷道的稳定性。 

Claims (8)

1.一种煤矿巷道均布注浆结构，包括巷道，其特征在于：所述的巷道内壁上设置有砼喷浆层，巷道的围岩内设置有用于向围岩内注入加固浆料以在巷道的外侧形成加固组合拱的注浆锚杆，注浆锚杆的内端与巷道围岩内的裂隙导通，注浆锚杆的外端突出于砼喷浆层外侧，所述的巷道顶部和两帮的围岩内还设置有注浆锚索，注浆锚索的一端锚固在围岩内，注浆锚索的另一端锚固在砼喷浆层的外侧。

2.根据权利要求1所述的煤矿巷道均布注浆结构，其特征在于：所述的注浆锚杆分为长注浆锚杆和短注浆锚杆，长注浆锚杆和短注浆锚杆交替分布。

3.根据权利要求1所述的煤矿巷道均布注浆结构，其特征在于：所述的注浆锚杆与围岩的岩面垂直。

4.根据权利要求1所述的煤矿巷道均布注浆结构，其特征在于：所述的注浆锚杆为中空结构，且其外壁设置有注浆孔。

5.一种如权利要求1～4任一所述的煤矿巷道均布注浆结构的施工工艺，其特征在于：所述的煤矿巷道均布注浆结构的施工工艺包括以下步骤：

步骤1、将虚浮在采用巷道掘进机或者炮掘的方式掘进出的巷道内壁的破碎岩、煤清理干净，用风镐剥离巷道内壁的危石刷出巷道毛断面；

步骤2、在步骤1得到的巷道的同一个截面上开设5～7个检测孔，采用超声波围岩松动圈测试仪检测巷道围岩松动圈的形状、范围以及裂隙发育情况，并作记录；

步骤3、首先对步骤2处理得到的巷道内壁上采用喷浆机喷涂混凝土得到砼喷浆层，其次根据步骤2检测出的巷道的围岩松动圈的形状、范围以及裂隙发育情况选择注浆锚杆，定好注浆锚杆眼位；然后打注浆锚杆眼，钻眼后，用压风或压水技术将注浆锚杆眼中的岩粉清除干净，放入锚固剂，插入锚杆，使注浆锚杆锚固在围岩内，用水泥药卷封眼；最后采用注浆机通过注浆锚杆向围岩内注浆，若围岩内的泵压达到1.5～3.0Mpa或者相邻钻眼跑浆，立即停止注浆，单孔注浆时间为20～30分钟，注浆完成后及时封压和压紧注浆锚杆的托盘；所述的浆体采用水泥和水的水灰比为0.7:1.0～1:1.0的水泥浆；

步骤4、对步骤3注浆完毕后，进行检测，如注浆围岩大面积达不到设计终压，放置2～7天后打插心注浆锚杆复注，驱使注浆围岩形成相对均质稳定的承载加固组合拱。

6.根据权利要求5所述的煤矿巷道均布注浆结构的施工工艺，其特征在于：所述的步骤2中的检测孔的深度不小于巷道或者已开挖峒室跨度的2.5倍。

7.根据权利要求5所述的煤矿巷道均布注浆结构的施工工艺，其特征在于：所述的步骤3中的注浆锚杆垂直于岩面，巷道顶部和两帮注浆锚杆眼的间排距为1500×1500mm，巷道底角注浆锚杆眼的排距为1500mm、其距离巷道底板的高度不超过100mm、下扎角度为30°～45°。

8.根据权利要求5所述的煤矿巷道均布注浆结构的施工工艺，其特征在于：所述的步骤3中的采用水泥药卷封孔，保证封孔的深度不小于600mm。

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