CN103899329A - 一种大变形破碎围岩巷道的治理方法 - Google Patents

一种大变形破碎围岩巷道的治理方法 Download PDF

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一种大变形破碎围岩巷道的治理方法,通过先在变形巷道内打深注浆孔注浆,深部注浆完成后,对变形巷道施工,去除变形巷道顶部、帮部和底部变形部分,恢复巷道原设计断面,进行巷道全断面强力支护,然后在恢复的原设计断面顶部及帮部间隔距离施工浅注浆孔,进行二次注浆,用注浆锚杆对浅注浆孔注浆,使浆液与巷道围岩胶结稳定,完成变形巷道的修复。综合了现有破碎巷道支护技术、巷道围岩加固理论和预应力技术,从改善巷道围岩的应力状态出发,应用围岩深部注浆、高强锚杆强力锚固及壁后充填等技术手段,使巷道破碎围岩与巷道支护形成复合支护结构,有效改善了围岩力学特性,提高了围岩自身承载能力,确保巷道断面的稳定。

Description

—种大变形破碎围岩巷道的治理方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种破碎围岩巷道的治理方法,尤其适用于治理煤矿深部高应力大变形破碎围岩巷道,也适用于采矿、建筑、水利、交通、军工等部门的巷(隧)道与硐室支护。
背景技术
[0002] 煤矿巷道支护技术是煤矿安全开采中的关键技术。随着浅部资源的枯竭,井工开采向深部伸延,深部巷道在复杂地质、高应力条件下的有效维护已成为国内外的重要课题。
[0003] 在深井、高应力围岩中掘进巷道,处于原始平衡状态的各种弱面及非连续介质的岩体,在掘巷后,这种平衡状态受到破坏,巷道围岩因变形释放大量能量,原有围岩弱面进一步扩展,同时产生新的裂隙,围岩呈松动、碎胀、来压强烈、变形量大、流变时间长等特征。如果采用不适当的支护措施,巷道围岩变形愈加剧烈,最终将导致巷道破坏。目前,国内外对高应力大变形巷道多采用“二次支护”进行返修,即巷道有一定的变形以释放压力且破坏后,实施二次支护,以期保持巷道的长期稳定,但在深部构造压力带、高应力与动压叠加区等区域,采用二次支护后仍出现变形破坏等问题,甚至需要三次、四次支护,经过多次支护的巷道,巷道围岩深部离层,再生裂隙更加发育,仅采用恢复设计断面,提高支护强度的措施难以见效,巷道周而复始的发生破坏,围岩变形长期得不到有效控制,不仅造成翻修和支护成本很高,且带来较多安全隐患,严重制约了矿井的安全生产和效益的提高。
发明内容
[0004] 技术问题:本发明的目的是克服已有技术中的不足,提供一种方法简单、易操作、施工方便、效果好的大变形破碎围岩巷道进行治理的方法。
[0005] 技术方案:本发明大变形破碎围岩巷道的治理方法,包括如下步骤:
[0006] a、首先在变形巷道的顶部、帮部和底角部间隔距离施工深注浆孔;
[0007] b、在施工好的深注浆孔内安置PPR深孔注浆锚杆,用注浆封孔器进行封孔,封孔的孔口锚固力不小于60KN,将注浆封孔器设在位于巷道原设计断面轮廓线外围附件的位置,注浆封孔器布置好后进行全断面注浆,注浆压力为3.5〜7MPa,终孔压力为SMPa ;
[0008] C、深孔注浆施工完成后,待浆液与巷道围岩胶结稳定,对变形巷道施工,去除变形巷道顶部、帮部和底部变形部分,同时将PPR深孔注浆锚杆外露段截锯掉,恢复巷道原设计断面;
[0009] d、对恢复的原设计断面进行全断面强力支护:采用高强螺纹钢锚杆对原设计断面的巷道顶部、帮部进行加长锚固支护,对巷道底部进行全长锚固支护,巷道顶板和两铺设金属网,帮、顶部安装梯子梁,底部安装T型钢带,向帮、顶部喷射混凝土,在巷道底部铺设混凝土 ;
[0010] e、在恢复的原设计断面顶部及帮部间隔距离施工浅注浆孔,用注浆锚杆对其进行注浆,注浆压力为2.5〜3MPa,终孔压力为4MPa ;
[0011] f、浅注浆孔注浆完成后,浆液与巷道围岩胶结稳定,完成变形巷道的修复。[0012] 所述在变形巷道的顶部、帮部和底角部间隔距离施工的深注浆孔分别是:顶部孔深度为20〜40m,帮部注浆孔深度为5〜20m,底部孔深度为5〜15m,所用PPR深孔注浆锚杆长为4m。
[0013] 所述的浅注浆孔为3〜5m,所用浅孔注浆锚杆长为2m。
[0014] 所述高强螺纹钢锚杆的材质为20MnSi,直径不小于22mm,屈服强度不小于350MPa,抗拉强度不小于600MPa,延伸率不小于15 %,预应力大于杆体屈服强度30 %。
[0015] 有益效果:本发明通过先在变形巷道内打深注浆孔注浆,深部注浆完成后,对变形巷道施工,去除变形巷道顶部、帮部和底部变形部分,恢复巷道原设计断面,进行巷道全断面强力支护,然后在恢复的原设计断面顶部及帮部间隔距离施工浅注浆孔,进行二次注浆,用注浆锚杆对浅注浆孔注浆,使浆液与巷道围岩胶结稳定,完成变形巷道的修复。其优点主要体现在:
[0016] 1.强调“深注+锚喷+锚注”的概念,采用刚柔相济的复合支护方法,形成有效支护结构,区别于其它联合支护或“让压”形式的支护;
[0017] 2.首先在变形巷道内打深孔进行围岩注浆,利用浆液把围岩离层与各种弱面充实并重新胶结起来,提高巷道围岩的强度和自承载能力,同时增加了巷道围岩锚杆(索)的可锚性,为全断面强力支护做好基础;全断面锚杆(索)主动性支护形式与围岩深注加固相结合,锚杆(索)支护也可施加高预应力;
[0018] 3.在深注浆孔中安置柔性PPR注浆锚杆,材料便宜,在变形巷道中操作性强,深注完成后恢复设计断面时,注浆锚杆易截锯,实施方便;
[0019] 4.锚喷后的全断面壁后二次锚注,使围岩浅部得到充填加固,增强了巷道断面支护结构的稳定性;
[0020] 5.有效支护结构的形成,使巷道整体可靠,适应性强,经济、社会效益显著。
附图说明
[0021] 图1是本发明对变形巷道截面的深孔注浆布置示意图。
[0022] 图2是图1的A-A剖面注浆孔布置示意图。
[0023] 图3是本发明对巷道全断面支护与浅注浆孔注浆示意图。
[0024] 图中,I一变形巷道;2—深孔注浆锚杆;3—深注浆孔;4一封孔器;5—原设计断面;6—高强螺纹钢锚杆;7—浅注浆孔。
具体实施方式
[0025] 下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述:
[0026] 本发明大变形破碎围岩巷道的治理方法,步骤如下:
[0027] a、首先在变形巷道I的顶部、帮部和底角部间隔距离施工深注浆孔3 ;所述在变形巷道I的顶部、帮部和底角部间隔距离施工的深注浆孔3分别是:顶部孔深度为20〜40m,帮部注浆孔深度为5〜20m,底部孔深度为5〜15m,
[0028] b、在施工好的深注浆孔3内安置柔性PPR深孔注浆锚杆2,所用PPR深孔注浆锚杆为4m ;用注浆封孔器4进行封孔,封孔的孔口锚固力不小于60KN,将注浆封孔器4设在位于巷道原设计断面5轮廓线外围附件的位置,注浆封孔器4布置好后进行全断面注浆,注浆压力为3.5〜7MPa,终孔压力为8MPa ;
[0029] C、深注浆孔注浆施工完成后,浆液与巷道围岩胶结稳定,对变形巷道I施工,去除变形巷道顶部、帮部和底部变形部分,同时将PPR深孔注浆锚杆2外露段截锯掉,恢复巷道原设计断面5 ;
[0030] d、对恢复的原设计断面5进行全断面强力支护:采用高强螺纹钢锚杆6对原设计断面5的巷道顶部、帮部进行加长锚固支护,对巷道底部进行全长锚固支护,巷道顶板和两帮铺设金属网,帮、顶部安装梯子梁,底部安装T型钢带,之后,向帮、顶部喷射混凝土,在巷道底部铺设混凝土 ;所述高强螺纹钢锚杆的材质为20MnSi,直径不小于22mm,屈服强度不小于350MPa,抗拉强度不小于600MPa,延伸率不小于15 %,预应力大于杆体屈服强度30% ;所述T型钢带顶部厚度不小于9mm,抗拉强度不小于400Mpa ;
[0031] e、在恢复的原设计断面(原巷道断面)进行全断面二次注浆充填加固,在顶部及帮部间隔距离施工浅注浆孔7,用注浆锚杆对孔深为3〜5m的浅注浆孔7进行注浆,注浆压力为2.5〜3MPa,终孔压力为4MPa ;
[0032] f、浅注浆孔7注浆完成后,浆液与巷道围岩胶结稳定,完成变形巷道的修复。

Claims (5)

1.一种大变形破碎围岩巷道的治理方法,其特征包括如下步骤: a、首先在变形巷道(I)的顶部、帮部和底角部间隔距离施工深注浆孔(3); b、在施工好的深注浆孔(3)内安置PPR深孔注浆锚杆(2),用注浆封孔器(4)进行封孔,封孔的孔口锚固力不小于60KN,将注浆封孔器(4)设在位于巷道原设计断面(5)轮廓线外围附件的位置,注浆封孔器(4)布置好后进行全断面注浆,注浆压力为3.5~7MPa,终孔压力为8MPa ; C、深孔注浆施工完成后,待浆液与巷道围岩胶结稳定,对变形巷道(I)施工,去除巷道顶部、帮部和底部变形部分,同时将PPR深孔注浆锚杆(2)外露段截锯掉,恢复巷道原设计断面(5); d、对恢复后的原设计断面(5)进行全断面强力支护:采用高强螺纹钢锚杆对原设计断面(5)的巷道顶部、帮部进行加长锚固支护,对巷道底部进行全长锚固支护,巷道顶板和两帮铺设金属网,帮、顶部安装梯子梁,底部安装T型钢带,向帮、顶部喷射混凝土,在巷道底部铺设混凝土; e、在恢复的原设计断面(5)顶部及帮部间隔距离施工浅注浆孔(7),用注浆锚杆对其进行注浆,注浆压力为2.5~3MPa,终孔压力为4MPa ; f、浅注浆孔(7)注浆完成后,浆液与巷道围岩胶结稳定,完成变形巷道的修复。
2.根据权利要求1所述的大变形破碎围岩巷道的治理方法,其特征在于:所述在变形巷道(I)的顶部、帮部和底角部间隔距离施工的深注浆孔(3)分别是:顶部孔深度为20~40m,帮部注浆孔深度为5~20m,底部孔深度为5~15m,所用PPR深孔注浆锚杆长为4m。
3.根据权利要求1所述的大变形破碎围岩巷道的治理方法,其特征在于:所述的浅注浆孔(7)孔深为3~5m,所用浅孔注浆锚杆长为2m。
4.根据权利要求1所述的大变形破碎围岩巷道的治理方法,其特征在于:所述高强螺纹钢锚杆的材质为20MnSi,直径不小于22mm,屈服强度不小于350MPa,抗拉强度不小于600MPa,延伸率不小于15 %,预应力大于杆体屈服强度30 %。
5.根据权利要求1所述的大变形破碎围岩巷道的治理方法,其特征在于:所述T型钢带顶部厚度不小于9mm,抗拉强度不小于400MPa。
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