CN103899329B - 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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Abstract

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

一种大变形破碎围岩巷道的治理方法
技术领域
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
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。
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
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。
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：
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；
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近的位置，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；
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；
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；
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。
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，底角部孔深度为5～15m，所用PPR深孔注浆锚杆长为4m。
所述的浅注浆孔为3～5m，所用浅孔注浆锚杆长为2m。
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﹪。
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：
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；
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；
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；
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；
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
图1是本发明对变形巷道截面的深孔注浆布置示意图。
图2是图1的A-A剖面注浆孔布置示意图。
图3是本发明对巷道全断面支护与浅注浆孔注浆示意图。
图中，1—变形巷道；2—深孔注浆锚杆；3—深注浆孔；4—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
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
本发明大变形破碎围岩巷道的治理方法，步骤如下：
a、首先在变形巷道1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1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，底角部孔深度为5～15m，
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轮廓线外围附近的位置，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1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；
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；
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；
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（1）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）轮廓线外围附近的位置，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（1）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（1）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，底角部孔深度为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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