CN108915700A - 一种联合式巷道底鼓治理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种联合式巷道底鼓治理方法,属于采矿巷道治理领域。治理方法为:在巷道底部铺设反底拱,然后在反底拱中间架设钢管混凝土横撑两者结合抑制巷道底鼓;用注浆锚杆将反底拱固定在巷道底部,反底拱结合注浆锚杆能增加底板的强度,同时在中间的钢管混凝土横撑可以抵消一部分水平应力,且由于钢管混凝土横撑的存在可以很好地限制巷道两帮的移近,进而起到限制底鼓的作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢管混凝土横撑结合反底拱、注浆锚杆对沿空留巷巷道底鼓进行防治的方法,属于采矿巷道治理领域。
背景技术
受采掘工程的影响,巷道顶底板和两帮岩体产生变形并向巷道内产生位移,巷道底板向上隆起的现象即称之为底鼓。长期以来,国内外许多专家学者对煤矿巷道底鼓机理和控制技术作了大量的研究工作,提出了许多底鼓控制技术。研究表明,引起巷道底鼓的主要原因有:构造应力、水的影响、弹性变形。其中构造应力是主要影响因素,其基本特点是以水平应力为主,具有明显的方向性和区域性。水平应力是影响巷道底板鼓起、两帮内挤的主要因素。在软岩和厚煤层中,底板岩层在水平应力作用下与形成褶曲构造相类似,向巷道空间鼓起。如果底板岩层呈粘塑性变形,底板岩层进入蠕变状态。高水平应力是造成底板岩层破坏和强烈底鼓的主要原因。有效控制底鼓的方法大致分为两类:一类是防止,即采取措施将底鼓量减少到允许的范围内;二是清除底鼓,将巷道已发生底鼓的部分岩石清除,恢复巷道断面积。
发明内容
本发明旨在提供一种联合式巷道底鼓治理方法,是将反底拱结合钢管膏体充填横撑结构的组合式抑制巷道底鼓。
本发明提供了一种联合式巷道底鼓治理方法,在巷道底部铺设反底拱,然后在反底拱中间架设钢管混凝土横撑两者结合抑制巷道底鼓;用注浆锚杆将反底拱固定在巷道底部,反底拱结合注浆锚杆能增加底板的强度,同时在中间的钢管混凝土横撑可以抵消一部分水平应力,且由于钢管混凝土横撑的存在可以很好地限制巷道两帮的移近,进而起到限制底鼓的作用。
上述联合式巷道底鼓治理方法,具体包括以下步骤:
(1)首先对巷道所处的地质条件、底板围岩条件和应力状态进行探测;
(2)采用放小炮的方式进行起底,开挖形成反底拱;
(3)从巷道底板中央向巷道两帮打设注浆锚杆;
(4)然后绑扎钢筋网,浇筑混凝土,同时沿着两帮底脚铺设钢筋混凝土梁,作为钢管混凝土横撑的安装的支护桩,同时也可以增强两帮的稳定性;浇筑的混凝土材料在井上配好料,井下搅拌机现场搅拌;
(5)安装钢管混凝土横撑,形成组合结构,在表面铺设钢筋混凝土垫层形成路面。
上述方案中,步骤(1)中依据矿井钻孔柱状图,及探测确定巷道底板岩层各层的性质,从而划分伪底、直接底、老底的层位。
上述方案中,步骤(2)中采用YT28型风钻进行钻孔,钻眼前处理掉活煤、活矸,然后进行装药,将炮眼内的岩粉掏净,炮眼深度小于0.6m时,必须封满炮泥;炮眼深度在0.6m~1.0m,爆破起底。
上述方案中,步骤(2)采用人工放炮,配合风镐、手镐施工,采取分段挖掘、分段施工的方法。
上述方案中,步骤(2)中将反底拱挖掘成弧形,同时将拱底开挖至老底层位,确保起底深度为570~1050mm,以保证反底拱的质量。
上述方案中,步骤(3)从巷道中央依次向两帮布置,锚杆托盘压住反底拱钢筋网,托盘压不住时采用电焊进行铺平压实。
上述方案中,步骤(3)中两巷帮底脚锚杆的托盘要固定在步骤(4)中两帮底脚铺设的钢筋混凝土梁内。
上述方案中,步骤(4)中在铺设钢筋网之前,要在巷道底部加铺生石灰垫层,生石灰垫层可以吸收底板水分,同时使自身固化形成隔离层;步骤(4)在支护桩上安装支撑钢牛腿,钢牛腿与预埋件之间严格按质量要求进行焊接。
上述方案中,步骤(4)中,钢筋选用Ø20mm,钢筋搭接长度不小于35d(d为钢筋直径),即不小于700mm,纵筋与横筋均采用铁丝绑扎,且每隔600mm用Ø8mm的钢筋将上、下两层钢筋连成整体,绑扎的钢筋网厚度不小于100mm。
上述方案中,上述方案中,步骤(4)浇筑的混凝土材料在井上按照水泥:沙子:石子:水的质量比为1:1.23:3.01:0.4,配制成强度为C30的混凝土,井下搅拌机现场搅拌。
上述方案中,步骤(4)浇筑混凝土时要分层进行浇筑,每层浇筑高度不大于300mm,在浇筑的过程中要用振捣器进行捣实。
上述方案中,步骤(5)中,钢管混凝土横撑的成形过程为:钢管采用分节安装的方式,根据巷道宽度将活动端、固定端、标准管节拼装成整体,不同管节之间及管节与端头之间用法兰连接,螺栓采用高强螺栓;
用起重机将拼装好的钢管混凝土横撑吊放到已焊接好的预埋件上,此阶段起重机的钢丝绳保持张紧,待钢管混凝土横撑预加轴力完成后再松开。
本发明的有益效果:
与现有技术相比,本发明采用反底拱、注浆锚杆、巷钢管混凝土支撑相结合的方式,在巷道初期就进行防护,注浆锚杆可以提高底板的内聚力和摩擦角,底板生石灰垫层可以吸收底板水分,同时使自身固化形成一定强度的隔离层,同时由于钢管混凝土的存在可以很好地限制巷道两帮的向内移近,进一步抑制巷道底鼓的发生。
附图说明
图1是本发明巷道底鼓防治组合布置示意图;
图2是巷道组合结构俯视图示意图;
图3是本发明钢管混凝土结构示意图;
图中:1、钢筋混凝土层,2、钢筋混凝土梁,3、底注浆锚杆,4、上层钢筋,5、下层钢筋,6、法兰,7、钢管混凝土横撑,8、支撑钢牛腿,9、反底拱钢筋网支护,10、生石灰垫层。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明,但不局限于以下实施例。
实施例1:
本实施例提供了一种反底拱结合钢管膏体充填横撑结构的组合式抑制巷道底鼓的方法,包括以下步骤:
(1)首先对巷道所处的地质条件、底板围岩条件、和应力状态进行探测。
依据矿井钻孔柱状图,及探测确定巷道底板岩层各层的性质,从而划分伪底、直接底、老底的层位。
(2)采用放小炮的方式进行起底;开挖形成反底拱;采用人工放炮,配合风镐、手镐施工,采取分段挖掘分段施工的方法。
采用YT28型风钻进行钻孔,钻眼前处理掉活煤、活矸,然后进行装药,将炮眼内的岩粉掏净,炮眼深度小于0.6m时,必须封满炮泥;炮眼深度在0.6m~1.0m,爆破起底。
将反底拱挖掘成弧形,同时将拱底开挖至老底层位,确保起底深度,以保证反底拱的质量。
(3)从巷道底板中央向巷道两帮打设注浆锚杆。从巷道中央依次向两帮布置,锚杆托盘压住反底拱钢筋网,托盘压不住时采用电焊进行铺平压实。
(4)然后绑扎钢筋网,浇筑混凝土,同时沿着两帮底脚铺设钢筋混凝土梁,作为钢管混凝土横撑的安装的支护桩,同时也可以增强两帮的稳定性。
在铺设钢筋网之前,要在巷道底部加铺生石灰垫层,生石灰垫层可以吸收底板水分,同时使自身固化形成一定强度的隔离层。
这里钢筋选用Ø20mm,钢筋搭接长度不小于35d(d为钢筋直径),即不小于700mm,纵筋与横筋均采用铁丝绑扎,且每隔600mm用马镫(Ø8mm钢筋)将上下两层钢筋连成整体,钢筋保护层不小于100mm。
在支护桩上安装支撑钢牛腿,钢牛腿与预埋件之间严格按质量要求进行焊接。
浇筑的混凝土材料在井上按照水泥:沙子:石子:水的质量比为1:1.23:3.01:0.4,配制成强度为C30的混凝土,井下搅拌机现场搅拌。
浇筑混凝土时要分层进行浇筑,每次浇筑高度不大于300mm,同时要用振捣器进行捣实。
(5)安装钢管混凝土横撑,形成组合结构,在表面铺设钢筋混凝土垫层形成路面。
钢管采用分节加工法,根据巷道宽度将活动端、固定端、标准管节拼装成整体,不同管节之间及管节与端头之间用法兰连接,螺栓采用高强螺栓。
用起重机将拼装好的钢管混凝土支撑吊放到已焊接好的预埋件上,此阶段起重机的钢丝绳保持张紧,待钢管混凝土横撑预加轴力完成后再松开。
具体施工方式如下:
从巷道底板开始向下,采用放炮的方式进行起底,根据反底拱施工图将底板起至设计深度,即图一中虚线的位置,起底的矸石采用电瓶车运走;然后进行底板锚杆的打设,即图1中底注浆锚杆3,从巷道中央向两边依次进行,两底角锚杆打设时,要将其托盘留设在,两帮的钢筋混凝土梁内,即图1中钢筋混凝土梁2,巷底锚杆要压反底拱钢筋网,即图1中上层钢筋4、下层钢筋5、反底拱钢筋网支护9组成的结构,托盘压不住钢筋网时采用焊点铺平压实;将地面加工好的钢筋,运输至施工现场进行绑扎,在绑扎前在巷道底板加铺100mm生石灰垫层,即图1中生石灰垫层10,生石灰可以吸收底板水分,并使自身固化,而且可以阻隔钢筋网直接接触底板,垫层铺设完毕后方可进行钢筋绑扎工作,上下层钢筋之间增设马镫,以保证上下层之间的间距,同一根钢筋上马镫的间距为500mm,上层的每一根钢筋,即图1中上层钢筋4,都必须采用马镫进行固定,在进行钢筋绑扎的时候,将巷道两帮底的钢筋混凝土梁的骨架与反底拱上下钢筋网绑扎形成整体并提前装好预埋件;然后进行混凝土的浇筑采用井上拌料,井下用搅拌机加水搅拌,反底拱浇筑时采用分层浇筑,先浇筑完底层混凝土,待凝固后进行铺道,最后浇筑上层混凝土,两帮的钢筋混凝土梁一并成型,即图1中钢筋混凝土梁2与上层钢筋4、下层钢筋5形成一个整体;待两帮的钢筋混凝土梁凝固养护后,进行钢管混凝土横撑的安装,安装采用吊机现场吊接拼装,一般采用两点吊装,吊点离端部0.27L左右为宜,钢管混凝土横撑吊接就位后,先不松开吊钩,将支撑两端放在钢牛腿上,人工辅助将支撑放到设计位置,再将支撑临时固定。施加预压轴力,待压力到达预定值时,松开吊钩完成安装。待下部所有施工完成后在两侧的钢筋混凝土梁上铺设钢筋混凝路面,完成所有施工。
Claims (10)
1.一种联合式巷道底鼓治理方法,其特征在于:在巷道底部铺设反底拱,然后在反底拱中间架设钢管混凝土横撑以抑制巷道底鼓;用注浆锚杆将反底拱固定在巷道底部,反底拱结合注浆锚杆能增加底板的强度,同时在中间的钢管混凝土横撑抵消一部分水平应力,钢管混凝土横撑还能限制巷道两帮的移近,进而起到限制底鼓的作用。
2.根据权利要求1所述的联合式巷道底鼓治理方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)首先对巷道所处的地质条件、底板围岩条件和应力状态进行探测;
(2)采用放小炮的方式进行起底,开挖形成反底拱;
采用人工放炮,配合风镐、手镐施工,采取分段挖掘、分段施工的方法;
(3)从巷道底板中央向巷道两帮打设注浆锚杆;从巷道中央依次向两帮布置,锚杆托盘压住反底拱钢筋网,托盘压不住时采用电焊进行铺平压实;
(4)然后绑扎钢筋网,浇筑混凝土,同时沿着两帮底脚铺设钢筋混凝土梁,作为钢管混凝土横撑的安装支护桩,同时也能增强两帮的稳定性;
浇筑的混凝土材料在井上配好料,井下搅拌机现场搅拌;
(5)安装钢管混凝土横撑,形成组合结构,在表面铺设钢筋混凝土垫层形成路面。
3.根据权利要求2所述的联合式巷道底鼓治理方法,其特征在于:步骤(1)中依据矿井钻孔柱状图,及探测确定巷道底板岩层各层的性质,从而划分伪底、直接底、老底的层位。
4.根据权利要求2所述的联合式巷道底鼓治理方法,其特征在于:步骤(2)中采用风钻进行钻孔,钻眼前处理掉活煤、活矸,然后进行装药,将炮眼内的岩粉掏净,炮眼深度小于0.6m时,必须封满炮泥;炮眼深度在0.6m~1.0m,爆破起底。
5.根据权利要求2所述的联合式巷道底鼓治理方法,其特征在于:步骤(2)中将反底拱挖掘成弧形,同时将拱底开挖至老底层位,确保起底深度为570~1050mm,以保证反底拱的质量。
6.根据权利要求2所述的联合式巷道底鼓治理方法,其特征在于:步骤(3)中两巷帮底脚锚杆的托盘要固定在步骤(4)中两帮底脚铺设的钢筋混凝土梁内。
7.根据权利要求2所述的联合式巷道底鼓治理方法,其特征在于:步骤(4)中在铺设钢筋网之前,要在巷道底部加铺生石灰垫层,生石灰垫层能吸收底板水分,同时使自身固化形成隔离层;
步骤(4)在支护桩上安装支撑钢牛腿,钢牛腿与预埋件之间严格按质量要求进行焊接。
8.根据权利要求2所述的联合式巷道底鼓治理方法,其特征在于:步骤(4)中钢筋选用Ø20mm,钢筋搭接长度不小于35d,d为钢筋直径,即不小于700mm,纵筋与横筋均采用铁丝绑扎,且每隔600mm用Ø8mm的钢筋将上下两层钢筋连成整体,绑扎的钢筋网的厚度不小于100mm。
9.根据权利要求2所述的联合式巷道底鼓治理方法,其特征在于:所述混凝土材料按照水泥:沙子:石子:水的质量比为1:1.23:3.01:0.4,配制成强度为C30的混凝土;
浇筑混凝土时要分层进行浇筑,每层浇筑高度不大于300mm,在浇筑的过程中要用振捣器进行捣实。
10.根据权利要求2所述的联合式巷道底鼓治理方法,其特征在于:步骤(5)中,钢管混凝土横撑的成形过程为:钢管采用分节安装的方式,根据巷道宽度将标准管节拼装成整体,在钢管的活动端、固定端之间及管节与端头之间用法兰连接,螺栓采用高强螺栓;
用起重机将拼装好的钢管混凝土横撑吊放到已焊接好的预埋件上,此阶段起重机的钢丝绳保持张紧,待钢管混凝土横撑预加轴力完成后再松开。
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