CN105156134B

CN105156134B - 深部软岩巷道围岩高压气体多级预裂注浆改造方法及其改造装置

Info

Publication number: CN105156134B
Application number: CN201510375586.4A
Authority: CN
Inventors: 陆银龙; 蒋邦友; 王连国; 孙小康
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2017-04-05
Anticipated expiration: 2035-06-30
Also published as: CN105156134A

Abstract

本发明涉及一种深部软岩巷道围岩高压气体多级预裂注浆改造方法及其改造装置，通过采用高压气体对深部软岩巷道围岩进行多级预裂，并在最后一级气体预裂时向支撑剂容器中加入专用的支撑剂材料，粒径大于水泥颗粒的粒径，用以支撑人工预裂扩张后的围岩裂隙，防止裂隙在深部高地应力作用下重新闭合，提高围岩可注性，然后对裂隙围岩进行注浆加固，实现对巷道软弱围岩结构和力学特性的大幅改造，进而实现深部软岩巷道围岩稳定控制，解决了深部软岩巷道围岩裂隙闭合、可注性极差、注浆效果不佳的难题；显著改造和提升软弱围岩的结构和力学特性，提高围岩承载能力；围岩高压气体预裂孔和注浆孔两孔合一，现场操作实施简单。

Description

深部软岩巷道围岩高压气体多级预裂注浆改造方法及其改造装置

技术领域

本发明涉及巷道支护技术，具体涉及到一种深部软岩巷道围岩高压气体多级预裂注浆改造方法及其改造装置，属于矿业工程领域。

背景技术

深部软岩巷道通常处于高地应力、高渗透压、高温和强烈开采扰动为特征的“三高一扰动”复杂力学环境中，加之软岩具有软弱、膨胀、流变等特点，使得深部软岩巷道围岩变形控制异常困难，长期以来给我国的煤矿安全高效开采带来了严重的威胁。目前，国内外针对这类巷道，通常采用U型钢可缩金属支架和锚注加固等方式进行支护，其中可以改造深部巷道软弱围岩结构和力学特性的锚注支护应用较为广泛。

大量研究表明，围岩岩性是决定深部巷道围岩变形控制难易程度的关键。目前一些深部软岩巷道，围岩异常软弱，强度极低，巷道开挖后，围岩难以承受深部高地应力作用，很快进入流变阶段，产生较大的变形，围岩控制异常困难。通过注浆改性加固的方式对深部软弱围岩进行改造是实现此类深部软岩巷道围岩控制最有效的手段之一。然而，此类深部软岩巷道围岩裂隙往往处于闭合状态、可注性极差，巷道开挖后较长一段时间内注浆效果均不佳、浆液注入量较少，难以实现对软弱围岩的注浆改性。

针对此问题，有学者提出采用深孔柱状装药爆炸注浆技术，通过深孔爆破的方式增加围岩内部裂隙扩展程度，提高围岩可注性。然而，这种方式对于浅部脆性围岩效果比较明显，爆破后围岩裂隙可以维持较大的开度，对于深部软岩巷道围岩效果非常不理想。分析原因，是由于深部软岩巷道围岩在深部复杂力学环境下表现出延性破坏的特征，围岩内部裂隙往往处于闭合状态，采用深孔柱状装药爆炸的方式对围岩内部裂隙进行人工扩张时，强烈的爆炸冲击波会使围岩裂隙产生明显的张开和扩展，但是爆炸的冲击载荷卸去后，在深部高地应力的作用下围岩裂隙很快又发生闭合，注浆加固难以在裂隙闭合之前完成，所以深孔柱状装药爆炸注浆技术在深部软岩巷道应用效果不佳。另外，在一些高瓦斯矿井采用炸药爆破预裂危险性较高，容易引发瓦斯爆破等严重的灾害。

发明内容

为了有效的解决深部软岩巷道围岩裂隙闭合、可注性极差、注浆效果不佳的问题，实现深部软岩巷道围岩变形的稳定控制，本发明设计一种深部软岩巷道围岩高压气体多级预裂注浆改造方法及其改造装置，该方法可以使巷道软弱围岩内部产生大量的裂隙，并使裂隙可以在较长的时间内维持一定的开度，有效的提高围岩可注性，改善围岩注浆加固效果，实现对深部软岩巷道围岩结构和力学特性的显著改造，达到控制深部软岩巷道围岩稳定的目的。

一种深部软岩巷道围岩高压气体多级预裂注浆改造方法，其步骤如下：

步骤1)打注浆孔，按照深、浅交替的注浆孔布置方式，在完成锚喷初始支护之后的深部软岩巷道顶板、两帮和底板围岩中打直径为35～40mm的注浆孔，深部注浆孔深度为3～6m，浅部注浆孔深度为1～3m，钻孔具体深度根据巷道围岩松动圈的范围确定；

步骤2)安装注浆套管，将注浆套管置于注浆孔中，并采用高强速凝混凝土将注浆套管固定挡板外面的区域固定于注浆孔壁上，起到密封注浆孔的作用；

步骤3)向注浆孔中装入气体预裂装置，将气体预裂装置沿中空的注浆套管内部置于注浆孔中，气体预裂装置顶部距钻孔底部的距离为20～30cm，并将气体预裂装置与注浆套管连接在一起；

步骤4)初级预裂，打开高压阀门，启动高压空气压缩机，通过稳压装置，将高压气体输送到气体预裂装置，当气体压力达到设定的初级预裂压力值时，气体预裂装置瞬间释放高压气体，高压气体通过强大的膨胀推力作用使围岩原生裂隙得到扩张并产生了较多的新裂隙，完成深部软岩巷道围岩的第一次预裂；

步骤5)二级或多级预裂，关闭高压阀门，关闭高压空气压缩机，拧下密封螺母，将气体预裂装置沿中空的注浆套管内部取出，重新设置气体预裂的压力值，然后将重新设置好的气体预裂装置沿中空的注浆套管内部再次置于注浆孔中，并将气体预裂装置和注浆套管连接在一起，打开高压阀门，启动高压空气压缩机，通过稳压装置，将高压气体输送到气体预裂装置进行预裂，产生更为复杂的裂隙网络；

步骤6)最后一级预裂前准备，关闭高压阀门，关闭高压空气压缩机，拧下密封螺母，将气体预裂装置沿中空的注浆套管内部取出，重新设置气体预裂的压力值，并在气体预裂装置中放入专用的支撑剂材料，然后将重新设置好的气体预裂装置沿中空的注浆套管内部再次置于注浆孔中，并将气体预裂装置和注浆套管连接在一起；

步骤7)：最后一级预裂，打开高压阀门，启动高压空气压缩机，气体预裂装置瞬间释放高压气体，同时高压气体冲破支撑剂容器，巷道围岩裂隙再次在高压气体的膨胀推力作用下张开，高压气体携带着支撑剂颗粒进入围岩的裂隙中，支撑剂颗粒支撑裂隙能够防止气体压力卸去后裂隙在深部高地应力作用下重新闭合；

步骤8)：取出气体预裂装置，关闭高压阀门，关闭高压空气压缩机，拧下密封螺母，将气体预裂装置沿中空的注浆套管内部取出；

步骤9)注浆加固，将注浆系统与注浆套管连接一起，打开注浆阀门，开启注浆泵，完成巷道围岩的注浆加固。

所述支撑剂材料粒径大于水泥颗粒的粒径。

本发明所述的多级预裂为二级或二级以上预裂，并在最后一级气体预裂时向气体预裂装置中加入支撑剂材料。

进一步的，所述初级预裂压力值的选取跟巷道埋深、围岩岩性以及所处的应力状态有关，具体可由下式计算得出：

P＝σ_t-3σ₃+σ₁

式中：P为起裂压力控制膜片破裂压力值；σ_t为巷道围岩抗拉强度；σ₁和σ₃分别为第一主应力和第三主应力，其中，σ_t、σ₁和σ₃的正负号规定为拉应力为正、压应力为负。

进一步的，所述多级气体预裂压力值采取逐级递增方式，初级预裂后的每级气体预裂压力值均比上一级气体预裂压力值递增10～20％。

所述气体预裂级数判断方法为，完成一级气体预裂后，在两相邻的深浅预裂注浆孔中间打直径35mm、深度5～8m深钻孔，即深钻孔的深度比深部注浆孔深2m，然后采用钻孔窥视仪观测钻孔内部裂隙扩展情况，根据钻孔内部裂隙扩展情况判断是否需要下一级气体预裂。

一种深部软岩巷道围岩高压气体多级预裂注浆改造装置，包括注浆套管、气体预裂系统和注浆系统；所述注浆套管为中空结构，管体上设有固定挡板，两端设有丝口；所述气体预裂系统包括高压空气压缩机、耐高压输气管、稳压装置、压力表、高压阀门和气体预裂装置；所述气体预裂装置由高压金属管、压力控制器和可拆装支撑剂容器组成；所述高压空气压缩机由耐高压输气管与稳压装置连接，稳压装置与气体预裂装置的高压金属管连接，压力表、高压阀门设于高压金属管上；所述高压金属管上固连有能够与注浆套管的丝口螺纹连接的密封螺母；所述注浆系统包括物料桶、浆液输送管、注浆泵、压力表和溢流阀，所述浆液输送管的一端连接物料桶，另一端由密封螺母连接注浆套管，浆液输出管上还顺序连接有注浆泵、压力表、溢流阀和注浆阀。

所述压力控制器由爆破片和夹持器组成，压力控制器两端开口，并设有丝口；高压金属管、压力控制器和支撑剂容器三者之间依次通过丝口螺纹连接。

所述密封螺母内设有密封垫圈。

所述物料桶内设有搅拌扇叶，搅拌扇叶连接电动机，且搅拌扇叶由支架支承于物料桶中。

所述可拆装支撑剂容器由脆性塑料制作而成，安装在气体预裂装置的前端，其自身的耐压强度远小于其与压力控制器的连接强度及气体预裂值，当高压空气压缩机输出的高压气体达到压力控制器的预设值时，启动预裂，瞬间释放的高压气体将支撑剂容器冲破，里面的支撑剂颗粒被射出。

本发明是通过采用高压气体对深部软岩巷道围岩进行多级预裂，气体预裂级数可以根据巷道埋深、围岩强度及裂隙发展情况进行选择，并在最后一级气体预裂时向支撑剂容器中加入专用的支撑剂材料，粒径大于水泥颗粒的粒径，用以支撑人工预裂扩张后的围岩裂隙，防止裂隙在深部高地应力作用下重新闭合，提高围岩可注性，然后对裂隙围岩进行注浆加固，实现对巷道软弱围岩结构和力学特性的大幅改造，进而实现深部软岩巷道围岩稳定控制。

本发明的积极效果：

1.采用高压气体对深部软岩巷道围岩进行预裂，并采用专用的支撑剂材料支撑预裂扩张后的围岩裂隙，避免围岩裂隙在深部高地应力作用下重新闭合，提高围岩可注性，再对围岩进行注浆加固，解决了深部软岩巷道围岩裂隙闭合、可注性极差、注浆效果不佳的难题；

2.采用高压气体对深部软岩巷道围岩进行深浅孔多级预裂，可在围岩内部产生更为复杂的裂隙网络，注浆效果更好，支撑剂颗粒在浆液凝固后可以作为注浆骨料，进一步提高注浆体强度，显著改造和提升软弱围岩的结构和力学特性，提高围岩承载能力；

3.本发明应用范围广，围岩高压气体预裂孔和注浆孔两孔合一，现场操作实施简单，可以实现对预裂后的围岩快速注浆，对深部软岩巷道围岩变形控制效果突出，具有较高的现场直接应用价值。

附图说明

图1是本发明中注浆孔布置方式示意图。

图2是本发明中注浆套管安装实施方法示意图。

图3是本发明中高压气体预裂实施方法示意图。

图4是本发明中对气体预裂扩张后的围岩注浆改性加固实施方法示意图。

图中，1-高压空气压缩机；2-耐高压输气管；3-稳压装置；4-压力表；5-高压阀门；6-密封垫圈；7-密封螺母；8-封孔高强速凝混凝土；9-高压金属管；10-固定挡板；11-注浆孔；12-浆液流动孔；13-注浆套管；14-压力控制器；15-支撑剂容器；16-注浆阀；17-溢流阀；18-注浆泵；19-浆液输送管；20-物料桶；21-搅拌扇叶；22-支架；23-电动机。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案进行进一步描述。

从附图中可以看出，本发明用的设备，包括注浆套管13、气体预裂系统和注浆系统；所述注浆套管13为中空结构，管体上设有固定挡板10，两端设有丝口；所述气体预裂系统包括高压空气压缩机1、耐高压输气管2、稳压装置3、压力表4、高压阀门5和气体预裂装置；所述气体预裂装置由高压金属管9、压力控制器14和可拆装支撑剂容器15组成；所述高压空气压缩机1由耐高压输气管2与稳压装置3连接，稳压装置3与气体预裂装置的高压金属管9连接，压力表4、高压阀门5设于高压金属管9上；所述高压金属管9上固连有能够与注浆套管13的丝口螺纹连接的密封螺母7；所述注浆系统包括物料桶20、浆液输送管19、注浆泵18、压力表4和溢流阀17，所述浆液输送管19的一端连接物料桶20，另一端由密封螺母7连接注浆套管13，浆液输出管19上还顺序连接有注浆泵18、压力表4、溢流阀17和注浆阀16。

所述压力控制器14由爆破片和夹持器组成，压力控制器14两端开口，并设有丝口；高压金属管9、压力控制器14和支撑剂容器15三者之间依次通过丝口螺纹连接。

所述密封螺母7内设有密封垫圈6。

所述物料桶20内设有搅拌扇叶21，搅拌扇叶21连接电动机23，且搅拌扇叶21由支架22支承于物料桶20中。

所述可拆装支撑剂容器15由脆性塑料制作而成，安装在气体预裂装置的前端，其自身的耐压强度远小于其与压力控制器14的连接强度及气体预裂值，当高压空气压缩机1输出的高压气体达到压力控制器14的预设值时，启动预裂，瞬间释放的高压气体将支撑剂容器15冲破，里面的支撑剂颗粒被射出。

如图1～图4所示，本发明技术方案主要分为三步进行实施，首先是注浆套管的安装，其次采用高压气体对巷道软弱围岩进行预裂，最后对预裂后的围岩进行注浆加固，详细步骤如下：

步骤1)按照设计好的注浆孔布置方式，即深、浅交替的注浆孔布置方式，在完成锚喷初始支护之后的深部软岩巷道顶板、两帮及底板围岩打直径为35～40mm的注浆孔11，然后将注浆套管13置于注浆孔11中，采用高强速凝混凝土8将注浆套管13上固定挡板10以外的区域固定于注浆孔11孔壁上，完成注浆套管13的安装；

步骤2)将气体预裂装置沿中空的注浆套管13内部置于注浆孔11中，在密封螺母7内放一密封垫圈6，然后将密封螺母7与注浆套管13的丝口拧在一起，打开高压阀门5，启动高压空气压缩机1，高压空气压缩机1产生的高压气体通过高压输气管2进入稳压装置3，高压气体通过稳压装置3输送到气体预裂装置，当气体压力达到设定的初级预裂压力值时，压力控制器14开启，瞬间释放高压气体，完成巷道软弱围岩的第一次高压气体预裂；

关闭高压阀门5，关闭高压空气压缩机1，拧下密封螺母7，将气体预裂装置沿中空的注浆套管13取出，然后重新设定压力控制器14的二级气体预裂压力值，随后再次将气体预裂装置沿中空的注浆套管13内部置于注浆孔11中，并将密封螺母7与注浆套管13的丝口拧在一起，打开高压阀门5，启动高压空气压缩机1，瞬间释放高压气体，完成巷道软弱围岩的第二次高压气体预裂，在围岩内部产生更为复杂的裂隙网络(根据巷道埋深、围岩强度及裂隙发展情况进行多级预裂)；

按照以上方法，进行最后一级预裂，关闭高压阀门5，关闭高压空气压缩机1，拧下密封螺母7，将气体预裂装置沿中空的注浆套管13取出，然后重新设定压力控制器14的气体预裂压力值，并在支撑剂容器15中放入专用的支撑剂材料，随后再次将气体预裂装置沿中空的注浆套管13内部置于注浆孔11中，并将密封螺母7与注浆套管13的丝口拧在一起，打开高压阀门5，启动高压空气压缩机1，气体预裂装置瞬间释放高压气体，同时高压气体冲破支撑剂容器15，围岩裂隙再次被高压气体强烈的膨胀推力撑开，高压气体携带着支撑剂颗粒进入围岩的每条裂隙中，完成深部软岩巷道围岩的高压气体预裂，关闭高压阀门5，关闭高压空气压缩机1，拧下密封螺母7，将气体预裂装置沿中空的注浆套管13内部取出；

初级预裂压力值的选取跟巷道埋深、围岩岩性以及所处的应力状态有关，具体可由下式计算得出：

P＝σ_t-3σ₃+σ₁

多级气体预裂压力值采取逐级递增方式，初级预裂后的每级气体预裂压力值均比上一级气体预裂压力值递增10～20％。

步骤3)，打开电动机23，电动机23带动搅拌扇叶21转动，搅拌物料桶20中的浆液，防止浆液凝固，将浆液输送管19与注浆套管13连接一起，打开注浆阀门16，开启注浆泵18，高压浆液通过注浆套管13上的浆液流动孔12进入注浆孔11，完成对裂隙围岩的注浆加固重塑，实现对围岩结构和力学性能的改善，达到深部软岩巷道围岩稳定控制的目的。

下面通过两个实施例和附图对本发明的实施步骤作进一步的说明：

实施例1：山东省某矿主采3煤，3煤平均厚度为7.78m，采用综放开采一次采全高。-650水平南翼大巷为该矿的水平开拓巷道，断层构造影响使得巷道掘进过程中穿过多个泥岩层，巷道围岩强度低、泥化程度高，极易风化、潮解。大巷埋深约700m，断面形状为直墙半圆拱形，墙高1.8m，拱高2.4m，净宽4.8m，初始采用锚注支护作为永久支护。由于巷道围岩裂隙不发育，且已有裂隙在地应力作用下处于闭合状态，注浆效果非常不好。巷道施工3个月后，变形破坏严重，部分地段断面收缩80％以上。

因此，采用本发明的技术方案对巷道围岩进行高压气体多级预裂注浆改造。

首先，按照图1所示深浅孔交替的布置方式在巷道顶板、两帮及底板打直径35mm的注浆孔11，孔间距为2.6m，深部注浆孔深度为4m，浅部注浆孔深度为2m，并按照图2所示完成注浆套管13的安装。

其次，按照图3所示，完成气体预裂装置的安装，现场地应力水平测试得出南翼大巷围岩地应力水平为σ₁＝26.3MPa、σ₃＝17.5MPa，巷道围岩抗拉强度σ_t＝2.2MPa，则高压气体初级预裂压力值为：

P₁＝σ_t-3σ₃+σ₁＝2.2+3×17.5-26.3＝28.4MPa

完成巷道围岩高压气体初级预裂后，在两相邻深浅钻孔中间打直径35mm、深度6m的观测孔，应用钻孔窥视仪观测钻孔内部裂隙扩展情况，发现钻孔壁开始出现较多裂隙，但裂隙多处于闭合状态。需要进行第二级气体预裂及裂隙的支撑。

第二级气体预裂压力值比初级气体预裂压力值递增20％，则第二级高压气体预裂压力值为P₂＝(1+0.2)×P₁＝1.2×28.4＝34.08MPa。启动预裂前在支撑剂容器15中装入支撑剂材料，完成第二级气体预裂。

最后，将气体预裂装置从注浆套管13中取出，紧接着将浆液输送管19与注浆套管13连接一起，完成巷道围岩的注浆改造。

没有较大地质构造出现的情况下，该条巷道每个预裂注浆孔均采用二级气体预裂，若出现较大地质构造时，需重新打观测孔，通过钻孔窥视仪观测判断气体预裂级数。

采用本发明技术方案后，通过对巷道围岩变形进行为期80d的监测，结果显示：监测期间巷道两帮、顶板及底板总变形分别为56mm、41mm和44mm，围岩变形量比先前减少85％～90％，实现了深部软岩巷道围岩的稳定性控制。

实施例2：淮北某矿三水平大巷底板标高-1000m，巷道位于10煤底板，岩性为粉砂岩、泥岩。受深部高地应力影响，巷道围岩变形破坏严重。断面形状为直墙半圆拱形，墙高1.8m，拱高2.35m，净宽4.7m，初始采用锚注支护作为永久支护。现场探测显示巷道围岩节理裂隙较发育，但在较高的地应力作用下，裂隙多处于闭合状态，注浆加固效果不佳。

首先，按照图1所示深浅孔交替的布置方式在巷道顶板、两帮及底板打直径35mm的注浆孔11，孔间距为2.4m，深部注浆孔深度为6m，浅部注浆孔深度为3m，并按照图2所示完成注浆套管13的安装。

其次，按照图3所示，完成气体预裂装置的安装，现场地应力水平测试得出南翼大巷围岩地应力水平为σ₁＝39.45MPa、σ₃＝26.25MPa，巷道围岩抗拉强度σ_t＝3.76MPa，则高压气体初级预裂压力值为：

P₁＝σ_t-3σ₃+σ₁＝3.76+3×26.25-39.45＝43.06MPa

完成巷道围岩高压气体初级预裂后，在两相邻深浅钻孔中间打直径35mm、深度8m的观测孔，应用钻孔窥视仪观测钻孔内部裂隙扩展情况，发现钻孔浅部出现较多裂隙而钻孔深部裂隙较少。需要进行第二级气体预裂。

第二级气体预裂压力值比初级气体预裂压力值递增20％，则第二级高压气体预裂压力值为P₂＝(1+0.2)×P₁＝1.2×43.06＝51.67MPa，完成第二级气体预裂。

第二级高压气体预裂完成后，继续使用钻孔窥视仪观测钻孔内部裂隙扩展情况，发现钻孔由浅到深均出现较多裂隙，但裂隙多处于闭合状态。需进行第三级气体预裂。

第三级气体预裂压力值比第二级气体预裂压力值递增20％，则第三级高压气体预裂压力值为P₃＝(1+0.2)×P₂＝1.2×51.67＝62MPa。启动预裂前在支撑剂容器15中装入支撑剂材料，完成第三级气体预裂。

没有较大地质构造出现的情况下，该条巷道每个预裂注浆孔均采用三级气体预裂，若出现较大地质构造时，需重新打观测孔，通过钻孔窥视仪观测判断气体预裂级数。

采用本发明技术方案后，通过对巷道围岩变形进行为期60d的监测，结果显示：监测期间巷道两帮、顶板及底板总变形分别为83.3mm、75.6mm和88.4mm，巷道施工完成40d后围岩变形速率开始收敛，实现了深部软岩巷道围岩的稳定控制。

Claims

1.一种深部软岩巷道围岩高压气体多级预裂注浆改造方法，其特征在于，其步骤如下：

步骤6)最后一级预裂前准备，关闭高压阀门，关闭高压空气压缩机，拧下密封螺母，将气体预裂装置沿中空的注浆套管内部取出，重新设置最后一级气体预裂的压力值，并在气体预裂装置中放入专用的支撑剂材料，然后将重新设置好的气体预裂装置沿中空的注浆套管内部再次置于注浆孔中，并将气体预裂装置和注浆套管连接在一起；

步骤7)最后一级预裂，打开高压阀门，启动高压空气压缩机，气体预裂装置瞬间释放高压气体，同时高压气体冲破支撑剂容器，巷道围岩裂隙再次在高压气体的膨胀推力作用下张开，高压气体携带着支撑剂颗粒进入围岩的裂隙中，支撑剂颗粒支撑裂隙能够防止气体压力卸去后裂隙在深部高地应力作用下重新闭合；

步骤9)：注浆加固，将注浆系统与注浆套管连接一起，打开注浆阀门，开启注浆泵，完成巷道围岩的注浆加固。

2.根据权利要求1所述的一种深部软岩巷道围岩高压气体多级预裂注浆改造方法，其特征在于，所述支撑剂材料粒径大于水泥颗粒的粒径。

3.根据权利要求1所述的一种深部软岩巷道围岩高压气体多级预裂注浆改造方法，其特征在于，所述的多级预裂为二级或二级以上预裂，并在最后一级气体预裂时向气体预裂装置中加入支撑剂材料。

4.根据权利要求1所述的一种深部软岩巷道围岩高压气体多级预裂注浆改造方法，其特征在于，所述初级预裂压力值的选取跟巷道埋深、围岩岩性以及所处的应力状态有关，具体可由下式计算得出：

P＝σ_t-3σ₃+σ₁

5.根据权利要求4所述的一种深部软岩巷道围岩高压气体多级预裂注浆改造方法，其特征在于，所述多级气体预裂压力值采取逐级递增方式，初级预裂后的每级气体预裂压力值均比上一级气体预裂压力值递增10～20％。

6.根据权利要求1所述的一种深部软岩巷道围岩高压气体多级预裂注浆改造方法，其特征在于，气体预裂级数判断方法为，完成一级气体预裂后，在两相邻的深浅预裂注浆孔中间打直径35mm、深度5～8m深钻孔，然后采用钻孔窥视仪观测钻孔内部裂隙扩展情况，根据钻孔内部裂隙扩展情况判断是否需要下一级气体预裂。

7.一种深部软岩巷道围岩高压气体多级预裂注浆改造装置，其特征在于，包括注浆套管、气体预裂系统和注浆系统；所述注浆套管为中空结构，管体上设有固定挡板，两端设有丝口；所述气体预裂系统包括高压空气压缩机、耐高压输气管、稳压装置、压力表、高压阀门和气体预裂装置；所述气体预裂装置由高压金属管、压力控制器和可拆装支撑剂容器组成；所述高压空气压缩机由耐高压输气管与稳压装置连接，稳压装置与气体预裂装置的高压金属管连接，压力表、高压阀门设于高压金属管上；所述高压金属管上固连有能够与注浆套管的丝口螺纹连接的密封螺母；所述注浆系统包括物料桶、浆液输送管、注浆泵、压力表和溢流阀，所述浆液输送管的一端连接物料桶，另一端由密封螺母连接注浆套管，浆液输出管上还顺序连接有注浆泵、压力表、溢流阀和注浆阀。

8.根据权利要求7所述的一种深部软岩巷道围岩高压气体多级预裂注浆改造装置，其特征在于，所述压力控制器由爆破片和夹持器组成，压力控制器两端开口，并设有丝口；高压金属管、压力控制器和支撑剂容器三者之间依次通过丝口螺纹连接。

9.根据权利要求7所述的一种深部软岩巷道围岩高压气体多级预裂注浆改造装置，其特征在于，所述密封螺母内设有密封垫圈；所述物料桶内设有搅拌扇叶，搅拌扇叶连接电动机，且搅拌扇叶由支架支承于物料桶中。

10.根据权利要求7所述的一种深部软岩巷道围岩高压气体多级预裂注浆改造装置，其特征在于，所述可拆装支撑剂容器由脆性塑料制作而成，安装在气体预裂装置的前端，其自身的耐压强度远小于其与压力控制器的连接强度及气体预裂值，当高压空气压缩机输出的高压气体达到压力控制器的预设值时，启动预裂，瞬间释放的高压气体将支撑剂容器冲破，里面的支撑剂颗粒被射出。