CN106930776A - 煤矿主斜井修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种煤矿主斜井修复方法，首先对围岩进行充填及注浆加固，然后根据矿压观测，如果巷道围岩持续变形，采用锚杆锚索补强加固。对于顶板空顶段，通过先打设充填管，将巷道轮廓线与砌碹体之间空隙充填起来，从而使砌碹体均匀承载、避免受到应力集中，充分发挥整体承载能力强的特点，后打设注浆管，充填围岩裂隙，提高围岩整体强度；对于围岩破碎裂隙段，通过打设注浆管，利用充填物对巷道围岩表面的保护，对巷道深部围岩进行注浆，充填围岩间的裂隙、离层，提高围岩整体强度。在锚杆、锚索作用下，使巷道围岩形成承载结构，充分发挥围岩自身承载能力，保证巷道稳定。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿井下安全技术领域，特别是是一种煤矿主斜井修复方法。
背景技术
砌碹体难以与巷道围岩整体接触，会导致砌碹体出现应力集中现象，从而导致砌碹体局部破坏，引发支护体整体失效，失去对巷道围岩的承载能力，使巷道塑性区向围岩深部发展，巷道围岩失稳，表现为片帮、冒顶事故。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种煤矿主斜井修复方法，达到提高围岩整体强度，保证巷道稳定的目的。
为解决以上技术问题，本发明所述的一种煤矿主斜井修复方法是首先对围岩进行充填及注浆加固，然后根据矿压观测，如果巷道围岩持续变形，采用锚杆锚索补强加固；
所述的充填：充填前先喷射厚度10-100mm厚C20混凝土，使喷层与原砌碹墙形成一个结合层，然后沿巷道砌碹体顶部布设充填管，根据巷道尺寸，保证充填管与顶板较高处接触，充填管间排距1000mm×2000mm；
所述的注浆加固：顶板充填后，打设注浆孔，注浆管打入充填体上部破碎围岩内部，同时在未充填区域但围岩破碎裂隙段，对围岩进行注浆加固；注浆管布置间距1500mm，排距1500mm，每排布置3根，巷道正顶部1根，两肩角各1根；采用布袋式封孔，封孔长度为1.0m，制作布袋的小帆布长度1.1m、宽200mm，插入布袋中的细胶管长度1.0m、直径10mm，用高水速凝材料充填布袋封孔，通过注浆管注浆；通过注浆调压阀调节注浆压力，由小到大逐渐调节，终压控制2.5MPa；
所述的锚杆、锚索补强加固，每排顶锚杆7根，每帮锚杆2根，共11根，锚索每排2根。 顶板及两帮锚杆间排距均为800mm×800mm，锚索间排距2000mm×1600mm。
进一步地，补打锚杆时上钢筋梯子梁、铺金属网。
进一步地，补打的锚杆规格为Φ20mm、L2400mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，锚索规格为Φ17.8mm、L6200mm钢绞线。
进一步地，顶、帮锚杆采用一支CK2335、一支Z2360树脂药卷锚固，锚索采用一支CK2335、两支Z2360树脂药卷进行锚固，锚杆托盘规格为100mm×100mm×10mm，锚索托盘规格为300mm×300mm×14mm。
本发明采用“充填+注浆+锚杆、锚索”联合支护方式。对于顶板空顶段，通过先打设充填管，将巷道轮廓线与砌碹体之间空隙充填起来，从而使砌碹体均匀承载、避免受到应力集中，充分发挥整体承载能力强的特点，后打设注浆管，充填围岩裂隙，提高围岩整体强度；对于围岩破碎裂隙段，通过打设注浆管，利用充填物对巷道围岩表面的保护，对巷道深部围岩进行注浆，充填围岩间的裂隙、离层，提高围岩整体强度；充填和注浆加固之后，根据现场矿压观测与充填注浆实际效果，对巷道围岩是否打设锚杆锚索加固。在锚杆、锚索作用下，使巷道围岩形成承载结构，充分发挥围岩自身承载能力，保证巷道稳定。
附图说明
图1是充填管布置图。
图2是充填管布置平面图。
图3是注浆孔布置图。
图4是注浆孔布置平面图。
图5是补强锚杆、锚索支护布置图。
图6是补强锚杆、锚索支护布置平面图。
图中，1-充填管，2-注浆管，3-充填体，4-锚索，5-锚杆。
具体实施方式
针对煤矿主斜井，砌碹体局部破坏，引发支护体整体失效，失去对巷道围岩的承载能力，使巷道塑性区向围岩深部发展，巷道围岩失稳的问题，本发明提出一种煤矿主斜井修复方法。
为发挥砌碹体的整体强度，保证巷道围岩稳定，本发明提出的修复方法应该满足以下要求：
1、充实顶板空间，使砌碹体与上部岩层接顶密实，让墙体充分受力；
2、能改善砌碹体，特别是砌碹体顶部的应力环境，避免出现应力集中；
3、改善巷道围岩深部承载能力，避免因深部围岩裂隙扩展、离层等导致的巷道围岩应力条件恶化；
4、发挥巷道围岩自身承载能力，形成新的自身承载结构，最大程度减小对砌碹体的破坏。
基于以上要求，在一种典型的实施方式中，所述煤矿主斜井修复方法，首先对围岩进行充填及注浆加固，然后根据矿压观测，如果巷道围岩持续变形，采用锚杆锚索补强加固。
为保证充填效果，防止顶板裂隙较大导致跑浆，充填前先喷射厚度10-100mm厚C20混凝土，使喷层与原砌碹墙形成一个结合层，然后沿巷道砌碹体顶部布设充填管，使喷层与原砌碹墙体形成一个结合层，作为充填时的止浆层，防止浆液从裂隙流失。充填管布置如图1所示。沿巷道砌碹体顶部布设两根充填管1，根据巷道尺寸，保证充填管1与顶板较高处接触，充填管1间排距1000mm×2000mm（参考图2，横向间距1000mm、纵向间距2000mm），通过充填巷道轮廓线与砌碹体之间空隙充填起来形成充填体3。
顶板充填后，打设注浆孔，注浆管2打入充填体上部破碎围岩内部，同时在未充填区域但围岩破碎裂隙段，对围岩进行注浆加固。
注浆管2采用Ø20mm钢管制作，注浆管长2.5m，内径15mm，壁厚2.5mm，外端加工30mm螺纹，里端应封闭，且成扁、尖型，便于安装。注浆封孔长度为1.0m；距注浆管2外端1.60m、1.85m、2.1m、2.35m位置处分别打直径6mm的孔。
注浆孔布置的原则主要是保证浆液尽可能多、均匀渗透到破碎围岩中，注浆管2要打到破碎围岩内部，根据理论计算以及现场工程实际结构，确定注浆管2布置间距1500mm，排距1500mm，参考图3和图4，每排布置3根，巷道正顶部1根，两肩角各1根。
采用布袋式封孔，封孔长度为1.0m，制作布袋的小帆布长度1.1m、宽200mm，插入布袋中的细胶管长度1.0m、直径10mm，用高水速凝材料充填布袋封孔，40分钟后通过注浆管注浆；通过注浆调压阀调节注浆压力，由小到大逐渐调节，终压控制2.5MPa。
以下结合一个具体实施例对注浆工艺进行说明。
（1）注浆前的准备工作
为保证注浆效果，使浆液有效地渗入围岩裂隙，注浆前首先喷射50mm厚强度较大的混凝土，使喷层与原支护形成一个结合层，作为注浆时的止浆层，防止浆液从裂隙流失。已经充填区域不需要再喷浆。
采用气腿式凿岩机打眼。技术要求：
a 为配合封孔，钻孔用Ø42mm钻头，孔口成孔孔径不得超过Ø45mm，并保持圆度；
b 为确保浆液渗透范围的合理分布及加固围岩帮角的效果，在横断面严格按钻孔位置及扎角施工，并保证达到设计3000mm的深度。
c 严格钻孔质量验收制度，孔位、角度和深度与设计相差较大的要求重打或注浆后补打眼复注。
（2）备料
在注浆巷道附近底板干燥处，设置简易料场，堆放甲乙两种高水材料，要求垫木板防潮和渗水，严禁混放混用。为保持材料性能，每次井下备料3.0~6.0吨为宜。
（3）拌料注浆
严格按水灰比供水上料，搅拌均匀。接通注浆管线，用清水试注待管路流通后，将吸浆管分别插入两浆液筒，高压出浆管通过球阀与封孔器后端快速接头相连，开泵注浆。
通过注浆调压阀调节注浆压力，由小到大逐渐调节，终压控制2.5MPa左右，根据注浆液渗透程度、注浆量、封孔器及周边围岩的渗漏情况，调整选定。可采用具有定压自动调量的功能的注浆泵，注浆初期，岩层裂隙大，扩散阻力小，排浆量大，注浆后期，岩层裂隙逐渐被充填，浆液扩散后阻力增大，排浆量减少，注浆压力随之增大，但超过调定值，注满后，浆液停止不动，保持终压不变。维持l~3分钟以保证注浆充填程度和密实性。关闭注浆泵及封孔器前端球阀，卸下高压胶管，装到另一个注浆孔上，连续注浆，直至用完浆液。
注浆过程中如发生少量漏浆，用快硬水泥、废旧布袋、黄泥等封堵，如漏浆量大，可暂停注浆待浆液初凝后再注。按一定顺序注浆，即从底部眼，依次向上顺序注入，以保证注浆效果。
已注好的眼孔应待浆液初凝后卸下封孔器，并适当清洗备用。当不能及时注浆时，应清洗混合段浆液，以防固结。
每班注浆结束后，彻底清洗注浆系统及封孔器，巷内设水沟排放清洗污水，禁止巷内大量积水，如果没有水沟要设导管排水。
（4）注浆监控及质量检查
注浆加固围岩是一种隐蔽性很强的工程技术，除按设计要求进行施工时，还必须加强注浆过程中的监测监控，注浆以后的质量检查。
注浆过程中通过掌握注浆量、注浆压力变化及渗透范围，来实现动态监测监控。拌料筒内壁设有刻度标志，可以较准确地记录单孔的注浆量；通过初期不同孔位注浆量的多次记录，能够基本掌握其变动范围，指导以后的注浆工作。注浆泵进气压力端，调压阀输出压力端，浆液混合至注浆封孔管端都设有压力表，可以准确记录浆液输出压力及浆液渗透过程中阻力增加而引起的浆液压力变动情况，经过实践可确定不同巷道条件下适宜的注浆终压。单孔注浆时，仔细观察孔周围岩体变化及渗透情况，结合周围打钻孔检查渗透范围，了解注浆孔周边的渗透规律。
井下试验中总结出一套简便易行的综合监测技术：通过试验确定注浆终压后调定；密布注浆孔使两排间及断面内注浆孔渗透范围重叠，掌握不同部位单孔注浆量变化范围的情况下采取排间交替间隔注浆方式尽可能反复多注，保证注浆效果。
注浆以后的质量检查，采用钻孔取芯，比较取芯率，钻孔测量围岩超声波速等方法检查围岩的固结范围、程度，进行常规矿压观测及深孔位移观测，比较注浆效果，对围岩变形的控制作用。
锚杆5、锚索4补强加固，对围岩进行充填及注浆加固后，根据矿压观测，如果巷道围岩持续变形，应采用锚杆锚索补强加固。
补强锚杆5支护参数：补打的锚杆5规格为Φ20mm、L2400mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆。参考图5、6，顶板及两帮锚杆5间排距均为800mm×800mm，并考虑补打锚索，锚索4规格为Φ17.8mm、L6200mm钢绞线，锚索4长度根据现场打眼观测，以保证锚索4锚固区位于上部稳定岩层为原则，顶板补打两根锚索4，锚索4间排距2000mm×1600mm。每排顶锚杆7根，每帮锚杆2根，共11根，锚索每排2根。
补打锚杆时上钢筋梯子梁、铺金属网。为操作方便，顶板用钢筋梯子梁每根4个孔，两根梯子梁叠加使用。
在优选的实施方式中，顶、帮锚杆5采用一支CK2335、一支Z2360树脂药卷锚固，锚索4采用一支CK2335、两支Z2360树脂药卷进行锚固。锚杆托盘规格为100mm×100mm×10mm，锚索托盘规格为300mm×300mm×14mm。
Claims (4)
1.一种煤矿主斜井修复方法，其特征在于：首先对围岩进行充填及注浆加固，然后根据矿压观测，如果巷道围岩持续变形，采用锚杆锚索补强加固；
所述的充填：充填前先喷射厚度10-100mm厚C20混凝土，使喷层与原砌碹墙形成一个结合层，然后沿巷道砌碹体顶部布设充填管1，根据巷道尺寸，保证充填管1与顶板较高处接触，充填管1间排距1000mm×2000mm；
所述的注浆加固：顶板充填后，打设注浆孔，注浆管2打入充填体3上部破碎围岩内部，同时在未充填区域但围岩破碎裂隙段，对围岩进行注浆加固；注浆管2布置间距1500mm，排距1500mm，每排布置3根，巷道正顶部1根，两肩角各1根；采用布袋式封孔，封孔长度为1.0m，制作布袋的小帆布长度1.1m、宽200mm，插入布袋中的细胶管长度1.0m、直径10mm，用高水速凝材料充填布袋封孔，通过注浆管2注浆；通过注浆调压阀调节注浆压力，由小到大逐渐调节，终压控制2.5MPa；
所述的锚杆5、锚索4补强加固，每排顶锚杆7根，每帮锚杆2根，共11根，锚索每排2根，顶板及两帮锚,5间排距均为800mm×800mm，锚索4间排距2000mm×1600mm。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：补打锚杆时上钢筋梯子梁、铺金属网。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：补打的锚杆5规格为Φ20mm、L2400mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，锚索4规格为Φ17.8mm、L6200mm钢绞线。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：顶、帮锚杆5采用一支CK2335、一支Z2360树脂药卷锚固，锚索4采用一支CK2335、两支Z2360树脂药卷进行锚固，锚杆托盘规格为100mm×100mm×10mm，锚索托盘规格为300mm×300mm×14mm。
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