CN108868769A - 一种基于胀锁式锚索加固煤柱的施工方法 - Google Patents

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王军
魏文辉
闫刚
张立强
程文武
朱绪文
桂兵
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Abstract

本发明涉及一种基于胀锁式锚索加固煤柱的施工方法，包括以下步骤：钻孔：对所述煤柱进行钻孔操作，得到窥视孔；窥视：通过窥视孔对采空区进行窥视；封孔：对于高瓦斯采面，采用树脂发泡剂进行封孔，对于低瓦斯采面，采用炮泥或橡胶进行封孔；注浆和锚固：通过胀锁式锚索进行注浆和锚固。本发明的基于胀锁式锚索加固煤柱施工方法可以实现煤柱单侧施工双向加固，快速有效的完成煤柱的双向加固，使煤柱由双向受压变为三向应力状态，提高煤柱支撑能力。

Description

一种基于胀锁式锚索加固煤柱的施工方法
技术领域
本发明涉及采矿工程技术领域，并且更具体地，涉及到一种基于胀锁式锚索加固煤柱的施工方法。
背景技术
在采矿工程技术领域，沿空掘巷技术是指沿采空区侧留设3-6m宽的窄煤柱作为“隔离墙支护体”，沿窄煤柱另一侧掘进巷道，取代过去15-30m宽的煤柱，从而提高煤炭资源采出率，减少煤柱上的应力集中区域。其优点主要是：
1、采用窄煤柱作为“隔离墙支护体”，不再人工修筑，避免了支护材料运输，节省了支护材料费用，大大降低了施工困难；
2、现在煤巷机械化程度日益提高，进尺快，沿空掘巷易于实现。
沿空掘巷主要依靠窄煤柱支撑巷道顶板，窄煤柱是由煤制成，强度低，自承能力有限，需要加强窄煤柱的支撑能力。由于煤柱两侧施工时间大多在一年以上，新掘巷道时采空区侧早已封闭，现有加固煤柱施工工艺中有单侧施工加固煤柱，如打锚杆、锚索等，但这种锚固力小，对煤柱束缚力小；也有双侧施工对穿加固煤柱，双向加固煤柱效果明显，但对于煤柱一侧已成采空区便无法双向加固。
发明内容
本发明针对上述问题，目的在于提供一种基于胀锁式锚索加固煤柱的施工方法，该本发明施工工艺操作简便，效率高，速度快，成本低，对沿空掘巷留设煤柱加固具有广泛的实用性。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的实施例公开了一种基于胀锁式锚索加固煤柱的施工方法，包括以下步骤：
步骤(1)钻孔：对所述煤柱进行钻孔操作，得到窥视孔；
步骤(2)窥视：通过窥视孔对采空区进行窥视；
步骤(3)封孔：对于高瓦斯采面，采用树脂发泡剂进行封孔，对于低瓦斯采面，采用炮泥或橡胶进行封孔；
步骤(4)注浆和锚固：通过胀锁式锚索进行注浆和锚固。
进一步地，步骤(1)还包括清孔：将钻孔中的煤渣排出。
进一步地，所述清孔包括采用高压风和/或水管吹吸钻孔。
进一步地，所述步骤(2)中，采用钻孔窥视仪，观察采空区内的空间、菱形网存在情况以及有害气体及气体溢出情况。
进一步地，所述步骤(3)中，所述树脂发泡剂包括
进一步地，步骤(3)中，所述采用树脂发泡剂进行封孔包括采用预先绑定在锚索体上的注浆管，采用边注浆边拔出注浆管的方式进行封孔，形成长条形密封发泡体。
进一步地，所述预先绑定注浆管的锚索体预先安装在窥视孔中。
进一步地，步骤(4)中，所述注浆包括将胀锁式锚索上的注浆管、流量计和注浆泵的快速接口连接，将水和水泥按比例混合制成浆料，采用注浆泵将浆料通过注浆管注入胀锁式锚索端的囊袋。
优选地，水和水泥的质量比例为1:0.6，可以实现最佳的锚固效果。
进一步地，步骤(4)中，所述锚固为带注浆液凝固后，采用托盘和锁具对锚索施加预应力。
本发明的有益效果是：
本发明的基于胀锁式锚索加固煤柱施工方法可以实现煤柱单侧施工双向加固，快速有效的完成煤柱的双向加固，使煤柱由双向受压变为三向应力状态，提高煤柱支撑能力。
附图说明
图1为本发明一实施例的胀锁式锚索胀前示意图；
图2为本发明一实施例的胀锁式锚索胀后示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1，图2所示，本发明一实施例公开了一种基于胀锁式锚索加固煤柱的施工方法，包括以下步骤：
步骤(1)钻孔：对所述煤柱进行钻孔操作，得到窥视孔；
其中，钻孔直径优选75mm；
步骤(2)窥视：通过窥视孔对采空区进行窥视；
步骤(3)封孔：对于高瓦斯采面，采用树脂发泡剂进行封孔，对于低瓦斯采面，采用炮泥或橡胶进行封孔；
步骤(4)注浆和锚固：通过胀锁式锚索进行注浆和锚固。优选地，其中，锚索起胀前直径约为65mm，与75mm的钻孔直径大小配套，方便锚索顺利安置在钻孔中。
通过本实施例，封孔时，可实现采空区处煤柱的胀锁锚固，进而实现煤柱单侧施工双向加固，快速有效的完成煤柱的双向加固，使煤柱由双向受压变为三向应力状态，提高煤柱支撑能力。
为保证窥视和封孔工作的顺利进行，步骤(1)还包括清孔：将钻孔中的煤渣排出。一优选实施例中，所述清孔包括采用高压风和/或水管吹吸钻孔。所述步骤(2)中，采用钻孔窥视仪，观察采空区内的空间、菱形网存在情况以及有害气体及气体溢出情况，以判断采空区的锚索起涨空间，以及是否为高瓦斯采面等。
上述实施例中，如何实现采空侧的封孔锚固是重点，其中一优选的实方式为，所述采用树脂发泡剂进行封孔包括采用预先绑定在锚索体上的注浆管，采用边注浆边拔出注浆管的方式进行封孔，形成长条形密封发泡体。本步骤才做需要将所述预先绑定注浆管的锚索体预先安装在窥视孔中。
最后的注浆也尤为重要，所述注浆包括将胀锁式锚索上的注浆管、流量计和注浆泵的快速接口连接，将水和水泥按比例混合制成浆料，水泥优选采用硫铝酸盐水泥为基料，具有凝固时间快，浆体强度高，可快速施加预应力的优点。采用注浆泵将浆料通过注浆管注入胀锁式锚索端的囊袋。优选地，注浆完成后，所述锚固为带注浆液凝固后，采用托盘和锁具对锚索施加预应力，所述锚固装置包括锁具和托盘，锁具将托盘紧固在锚索一端，所述托盘与煤柱侧端面连接，完成后结构如图2所示。
实施例1
针对某煤矿，工作面位于空采区中部，工作面水平标高-630～-650m，地面标高+33～+35m，走向长约1900m，综采工作面割煤高度3.2m～3.8m，采用煤层走向长壁综采放顶煤采煤法，全部垮落法管理顶板。工作面沿采空区侧顺槽作为胶顺，与胶顺之间留设3.5m宽净煤柱。由于地质结构复杂，同时受冲击地压、断层F8及SF526的影响，3.5m宽煤柱成型后短时间内出现片帮，煤柱稳定性差且变形较大，煤柱上方顶板累计下沉量接近2m，胶顺底鼓明显，严重影响胶顺正常使用，影响正常开采速度。
处理方法如下：
(1)使用ZQSJ140/4.1型手持式风动钻机在窄煤柱上钻孔，该钻机配套42mm麻花钻杆和65mm双翼钻头，钻孔直径在75mm左右，胀锁式锚索设计最大直径为65mm，长度为4300mm；钻孔结束后，用水管将钻孔中的煤渣冲洗掉，以便胀锁式锚索能成功预置到钻孔中；
(2)钻孔内煤渣排除后，用YZ钻孔窥视仪观察采空区侧情况，确定采空区侧有锚索起胀空间，且瓦斯及有害气体含量较低，窥视的钻孔为随机选取，主要大体掌握采空区情况；
(3)将胀锁式锚索安置在钻孔内，并用炮泥将钻孔密封，避免采空区气体溢出，密封钻孔后整体示意图如图1所示；
(4)钻孔密封后，进行囊袋注浆，水泥浆液在搅拌桶搅拌均匀后，经ZBQ35/4型低压单液注浆泵，通过观察LDG-MIK型注浆流量计将水泥浆液注入囊袋，囊袋理论注浆量在15L左右，当流量计显示注入浆液达到12L后停止注浆，待注浆管中压力变小时，再适当注入少量浆液，结束注浆，起胀后的囊袋如图2所示；
(5)等待浆液在囊袋中凝固，形成胀锁头，再用矿用拉拔机给胀锁式锚索施加预应力，完成煤柱双向加固。
本实施例的施工方法，实现了沿空掘巷煤柱真正的双向加固，使煤柱处于三向应力状态，承载力极大提高；突破了传统沿空掘巷技术无法实现煤柱单侧施工双向加固的难题，有较强的实用性；具备快速成孔、快速注浆、快速张拉、有效加固及有效封孔等优势。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。

Claims (8)

1.一种基于胀锁式锚索加固煤柱的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)钻孔：对所述煤柱进行钻孔操作，得到窥视孔；
步骤(2)窥视：通过窥视孔对采空区进行窥视；
步骤(3)封孔：对于高瓦斯采面，采用树脂发泡剂进行封孔，对于低瓦斯采面，采用炮泥或橡胶进行封孔；
步骤(4)注浆和锚固：通过胀锁式锚索进行注浆和锚固。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)还包括清孔：将钻孔中的煤渣排出。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述清孔包括采用高压风和/或水管吹吸钻孔。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，采用钻孔窥视仪，观察采空区内的空间、菱形网存在情况以及有害气体及气体溢出情况。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述采用树脂发泡剂进行封孔包括采用预先绑定在锚索体上的注浆管，采用边注浆边拔出注浆管的方式进行封孔，形成长条形密封发泡体。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预先绑定注浆管的锚索体预先安装在窥视孔中。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述注浆包括将胀锁式锚索上的注浆管、流量计和注浆泵的快速接口连接，将水和水泥按比例混合制成浆料，采用注浆泵将浆料通过注浆管注入胀锁式锚索端的囊袋。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述锚固为带注浆液凝固后，采用托盘和锁具对锚索施加预应力。
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