CN107044287A - 煤矿井底车场及轨道大巷的加固方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种煤矿井底车场及轨道大巷的加固方法，解决了井底车场及轨道大巷稳定性差的问题。本发明方法是首先对巷道进行注浆加固，然后采用锚杆锚索补强支护；注浆加固采用特殊的注浆孔布置及注浆材料，锚杆锚索补强支护是根据井底车场及轨道大巷的特点进一步优化了支护参数。本发明采用“注浆+锚杆、锚索”联合加固方式，对巷道深部围岩通过特殊的注浆材料进行注浆，充填围岩间的裂隙、离层，提高围岩整体强度；注浆加固之后，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。
Description
技术领域
本发明涉及煤井巷道加固技术领域，具体是一种煤矿井底车场及轨道大巷的加固方法。
背景技术
井底车场及轨道大巷是位于井筒底部连接井筒和运输大巷的一组巷道和硐室的总称，它是矿井的交通枢纽和咽喉。随着巷道开挖围岩暴露后，地应力开始逐步释放，岩石中的原生裂隙扩展进而产生次生裂隙，极大地威胁着井底车场及轨道大巷的安全稳定。此时需采取有效方法对巷道围岩进行加固，控制其变形，稳定其受力，保证围岩的稳定性，采用有效的支护手段，提高围岩自身强度，保证支护结构与围岩协同作用共同抵抗地应力，保证围岩变形、受力控制在合理的范围。
在巷道支护方式上，采用传统的锚杆等主动支护，可以从一定程度上起到悬吊、压缩作用，但仍无法从根本上改变围岩自身的性质，而且尤其是在破碎、软岩巷道中，锚杆锚固力无法达到设计值，进而无法最大化的发挥其作用，增加了巷道支护的难度。目前大部分的注浆方法以及施工方法均采用传统浆液进行注浆，传统浆液以及注浆方法对于提高围岩自身的强度，尤其是裂隙的抗剪、抗拉强度是有限的，裂隙的扩展并未得到实质性改善，对地下工程的高效、安全生产带来了巨大的威胁。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术中存在的问题，而提供一种煤矿井底车场及轨道大巷的加固方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种煤矿井底车场及轨道大巷的加固方法，首先对巷道进行注浆加固，然后采用锚杆锚索补强支护；
1）所述的注浆加固
首先打设注浆孔，注浆孔的排距为2m，每排布置5个注浆孔，两侧的直墙帮各布置一个水平的注浆孔，半圆拱顶中间布置一个竖直的注浆孔，半圆拱顶与直墙帮交接处各布置一个仰角为45°的注浆孔，注浆孔的深度不小于3000mm；然后预埋注浆管，注浆管采用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，距注浆管外端1.35m、1.6m、1.85m、2.1m、2.35m位置处分别打直径6mm的出浆孔，采用聚氨酯与棉纱进行封孔，封孔长度为1.0m；最后将注浆材料通过注浆孔进行注浆；
2）所述的锚杆锚索补强支护
锚杆直径22mm，长度2400mm，半圆拱顶锚杆间排距为800×800mm，直墙帮锚杆间排距为750×800mm；树脂药卷加长锚固，锚固剂采用K2350、Z2350各一支，锚固长度1.2m；每根锚杆配合一块规格为150×150×10mm的锚杆托盘以及配合施工一个半球形调心垫圈；
在半圆拱顶打锚索，每排打3根锚索，锚索直径φ22mm，长8300mm，间排距2250×800mm；每根锚索采用三支树脂药卷：一支K2350，二支Z2350，锚固长度1.9m；每根锚索配合一块规格为300×300×12mm的高强锚索托盘，并配套高强度可调心球垫及一套锁具。
作为优选的技术方案，在锚杆锚索补强支护的基础上，在巷道断面加设φ28-300×300mm螺纹钢龙骨，然后对大巷浇筑300mm厚的混凝土层，水泥标号42.5。
作为优选的技术方案，所述的注浆材料高水速凝材料，水灰比为1.7:1；高水速凝材料由甲、乙两种材料按照质量比为1:1混合而成，甲材料由55重量份的硫酸铝盐水泥熟料、10重量份的悬浮剂和5重量份的缓凝剂制成，乙材料由40重量份的石灰、60重量份的石膏、8重量份的悬浮剂、10重量份的早强剂和5重量份的速凝剂制成。
作为优选的技术方案，所述的悬浮剂为膨润土、纤维素钠中的一种或两种任意比例的混合；所述的缓凝剂为硼酸钠、亚硝酸钠中的一种或两种任意比例的混合；所述的早强剂为硫酸钠、氯化钙中的一种或两种任意比例的混合；所述的速凝剂为硅酸钠、硅酸钾中的一种或两种任意比例的混合。
本发明高水速凝材料除了具有速凝、早强、终期强度高的特点外，还具有塑性变形大，与煤、岩体粘结力大的特点。本发明速凝材料2h后其承载能力即可达到相当强度，24 h后可达最终强度的60 %~70 %，3 d后可达到70 %~80 %，7 d后可达最终强度的90 %以上。并且其固结体在压缩15 %~20 %时，其承载能力仍能达到峰值强度的65 %左右，在高压作业下，不会出现脆性破坏，因而不会出现片帮、冒顶等现象。
本发明采用“注浆+锚杆、锚索+龙骨混凝土层”联合加固方式。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；注浆加固之后，根据现场矿压观测与注浆实际效果，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。锚杆锚索补强支护结束后，在巷道断面加设螺纹钢龙骨，并对大巷浇筑混凝土层，这样能够进一步增大支护强度，控制围岩变形。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好的理解本发明，以下结合实施例对本发明作进一步清楚、完整的说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
一种煤矿井底车场及轨道大巷的加固方法，首先对巷道进行注浆加固，然后采用锚杆锚索补强支护；
1）所述的注浆加固
首先打设注浆孔，注浆孔的排距为2m，每排布置5个注浆孔，两侧的直墙帮各布置一个水平的注浆孔，半圆拱顶中间布置一个竖直的注浆孔，半圆拱顶与直墙帮交接处各布置一个仰角为45°的注浆孔，注浆孔的深度不小于3000mm；然后预埋注浆管，注浆管采用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，距注浆管外端1.35m、1.6m、1.85m、2.1m、2.35m位置处分别打直径6mm的出浆孔，采用聚氨酯与棉纱进行封孔，封孔长度为1.0m；最后将注浆材料通过注浆孔进行注浆；
2）所述的锚杆锚索补强支护
锚杆直径22mm，长度2400mm，半圆拱顶锚杆间排距为800×800mm，直墙帮锚杆间排距为750×800mm；树脂药卷加长锚固，锚固剂采用K2350、Z2350各一支，锚固长度1.2m；每根锚杆配合一块规格为150×150×10mm的锚杆托盘以及配合施工一个半球形调心垫圈；
在半圆拱顶打锚索，每排打3根锚索，锚索直径φ22mm，长8300mm，间排距2250×800mm；每根锚索采用三支树脂药卷：一支K2350，二支Z2350，锚固长度1.9m；每根锚索配合一块规格为300×300×12mm的高强锚索托盘，并配套高强度可调心球垫及一套锁具；
3）在锚杆锚索补强支护的基础上，在巷道断面加设φ28-300×300mm螺纹钢龙骨，然后对大巷浇筑300mm厚的混凝土层，水泥标号42.5。
具体实施时，所述的注浆材料高水速凝材料，水灰比为1.7:1；高水速凝材料由甲、乙两种材料按照质量比为1:1混合而成，甲材料由55重量份的硫酸铝盐水泥熟料、10重量份的悬浮剂和5重量份的缓凝剂制成，乙材料由40重量份的石灰、60重量份的石膏、8重量份的悬浮剂、10重量份的早强剂和5重量份的速凝剂制成。其中，所述的悬浮剂为膨润土、纤维素钠中的一种或两种任意比例的混合；所述的缓凝剂为硼酸钠、亚硝酸钠中的一种或两种任意比例的混合；所述的早强剂为硫酸钠、氯化钙中的一种或两种任意比例的混合；所述的速凝剂为硅酸钠、硅酸钾中的一种或两种任意比例的混合。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种煤矿井底车场及轨道大巷的加固方法，其特征在于：首先对巷道进行注浆加固，然后采用锚杆锚索补强支护；
1）所述的注浆加固
首先打设注浆孔，注浆孔的排距为2m，每排布置5个注浆孔，两侧的直墙帮各布置一个水平的注浆孔，半圆拱顶中间布置一个竖直的注浆孔，半圆拱顶与直墙帮交接处各布置一个仰角为45°的注浆孔，注浆孔的深度不小于3000mm；然后预埋注浆管，注浆管采用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，距注浆管外端1.35m、1.6m、1.85m、2.1m、2.35m位置处分别打直径6mm的出浆孔，采用聚氨酯与棉纱进行封孔，封孔长度为1.0m；最后将注浆材料通过注浆孔进行注浆；
2）所述的锚杆锚索补强支护
锚杆直径22mm，长度2400mm，半圆拱顶锚杆间排距为800×800mm，直墙帮锚杆间排距为750×800mm；树脂药卷加长锚固，锚固剂采用K2350、Z2350各一支，锚固长度1.2m；每根锚杆配合一块规格为150×150×10mm的锚杆托盘以及配合施工一个半球形调心垫圈；
在半圆拱顶打锚索，每排打3根锚索，锚索直径φ22mm，长8300mm，间排距2250×800mm；每根锚索采用三支树脂药卷：一支K2350，二支Z2350，锚固长度1.9m；每根锚索配合一块规格为300×300×12mm的高强锚索托盘，并配套高强度可调心球垫及一套锁具。
2.根据权利要求1所述的煤矿井底车场及轨道大巷的加固方法，其特征在于：在锚杆锚索补强支护的基础上，在巷道断面加设φ28-300×300mm螺纹钢龙骨，然后对大巷浇筑300mm厚的混凝土层，水泥标号42.5。
3.根据权利要求1或2所述的煤矿井底车场及轨道大巷的加固方法，其特征在于：所述的注浆材料高水速凝材料，水灰比为1.7:1；高水速凝材料由甲、乙两种材料按照质量比为1:1混合而成，甲材料由55重量份的硫酸铝盐水泥熟料、10重量份的悬浮剂和5重量份的缓凝剂制成，乙材料由40重量份的石灰、60重量份的石膏、8重量份的悬浮剂、10重量份的早强剂和5重量份的速凝剂制成。
4.根据权利要求3所述的煤矿井底车场及轨道大巷的加固方法，其特征在于：所述的悬浮剂为膨润土、纤维素钠中的一种或两种任意比例的混合；所述的缓凝剂为硼酸钠、亚硝酸钠中的一种或两种任意比例的混合；所述的早强剂为硫酸钠、氯化钙中的一种或两种任意比例的混合；所述的速凝剂为硅酸钠、硅酸钾中的一种或两种任意比例的混合。
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