CN109083669A - 巷道底板预应力灌浆鸟笼锚索施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及煤矿巷道技术领域,尤其涉及一种巷道底板预应力灌浆鸟笼锚索施工方法。该方法包括:进行底板破碎煤岩体预注浆,在预注浆后的底板煤岩体上打设底板锚索钻孔,将鸟笼锚索插入底板锚索钻孔中,将预制的水泥浆液灌入底板锚索钻孔,间隔预定时间后鸟笼锚索的鸟笼端锚固稳定,然后对鸟笼锚索进行张拉预紧锁定,最后向底板锚索钻孔中进行注浆。本发明所述的巷道底板预应力灌浆鸟笼锚索施工方法,能够经济有效的解决煤矿巷道底鼓问题,在保证鸟笼锚索的锚固力和自由段长度的情况下,使施加的预紧力扩散到更大范围的岩体中,通过注浆使鸟笼锚索周围的破碎围岩恢复整体性,从而使预应力更好的扩散,提高鸟笼锚索的抗剪切能力,同时防止锚索锈蚀。

Description

巷道底板预应力灌浆鸟笼锚索施工方法
技术领域
本发明涉及煤矿巷道技术领域,尤其涉及一种巷道底板预应力灌浆鸟笼锚索施工方法。
背景技术
煤矿巷道底鼓治理一直是巷道支护的难点问题。由于底板是整个巷道支护最薄弱的环节,在高应力和动压影响下,巷道围岩不断向巷道底板移动,从而造成底板的隆起。同时,由于巷道直接底板一般均为强度较低的泥岩类,其中含有大量的伊利石、高岭土、蒙脱石,遇到水时,这类岩石开始急剧膨胀同样造成底鼓。
目前,煤矿巷道治理底鼓的方法主要有两种:第一种是永久巷道采用U型钢制成底反拱,再把底板挖开,将底反拱深埋下去,底反拱再与U型棚联结起来,形成封闭式支护。这种方法只有架棚支护才能适用,同时开挖底板已经是对底板的破坏。而且由于是被动支护,效果并不理想,成本和劳动强度较高;第二种是对底板不做支护,底板鼓起时,就进行循环的起底,这就造成两帮的围岩不断向底板转移,进一步导致两帮支护失效,整个巷道出现大面积变形。此外不间断的起底浪费大量的人力物力,影响煤矿的正常生产。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种巷道底板预应力灌浆鸟笼锚索施工方法,能够经济有效的解决煤矿巷道底鼓问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种巷道底板预应力灌浆鸟笼锚索施工方法,具体包括如下步骤:
S1、进行底板破碎煤岩体预注浆;
S2、在预注浆后的底板煤岩体上打设底板锚索钻孔;
S3、将鸟笼锚索的鸟笼端插入所述底板锚索钻孔中;
S4、将预制的水泥浆液沿着所述底板锚索钻孔灌入,直至达到预定的锚固端灌浆长度;
S5、间隔预定时间后,所述鸟笼锚索的鸟笼端锚固稳定,然后对所述鸟笼锚索进行张拉预紧锁定;
S6、向所述底板锚索钻孔中进行注浆。
进一步地,在步骤S1中,用于预注浆的水泥浆液的水灰比为0.7:1~1:1。
进一步地,在步骤S1中,进行底板破碎煤岩体预注浆时,预注浆孔间排距为1.6~2.0m,预注浆孔的深度为2.0~4.0m,注浆压力为1~2MPa。
进一步地,在步骤S2中,所述底板锚索钻孔的深度小于所述鸟笼锚索的长度200~300mm。
进一步地,在步骤S4中,所述预制的水泥浆液的水灰比为1:2。
进一步地,在步骤S4中,在灌入预制的水泥浆液过程中,通过塑料管对所述底板锚索钻孔中的水泥浆液进行捣实。
进一步地,在步骤S5中,对所述鸟笼锚索进行张拉预紧锁定,具体包括如下步骤:
在所述底板锚索钻孔的顶端安装止浆塞,其中所述鸟笼锚索的锚索预紧端穿过所述止浆塞设置于所述底板锚索钻孔的外部;
在相邻的两个所述鸟笼锚索之间安装钢筋梯子梁;
在所述鸟笼锚索的锚索预紧端安装拱形托盘,其中所述拱形托盘设置于所述止浆塞上方,且所述拱形托盘的边沿与所述底板锚索钻孔的周围地面相接触;
在所述锚索预紧端安装锚固锁具,通过所述锚固锁具对所述拱形托盘进行锁紧固定,其中在所述锁具与所述拱形托盘之间还安装有调心球垫。
具体地,所述止浆塞上设有注浆铝塑管,所述注浆铝塑管的一端穿过所述止浆塞设置于所述底板锚索钻孔中,所述注浆铝塑管的另一端穿过所述拱形托盘设置于所述底板锚索钻孔的外部。
进一步地,在步骤S5中,所述预定时间为6~8天,所述鸟笼锚索的初期张拉预紧力不低于200kN。
进一步地,在步骤S6中,向所述底板锚索钻孔中进行注浆时,注浆压力为1MPa。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点:
本发明提供的巷道底板预应力灌浆鸟笼锚索施工方法,采用灌浆锚固设置在底板锚索钻孔中的鸟笼锚索,在灌浆液凝结将鸟笼锚索锚固后,对鸟笼锚索进行张拉预紧锁定,最后再向底板锚索钻孔中进行注浆。本发明能够经济有效的解决煤矿巷道底鼓问题,在保证鸟笼锚索的锚固力和自由段长度的情况下,使施加的预紧力扩散到更大范围的岩体中,最后通过注浆使鸟笼锚索周围的破碎围岩恢复整体性,从而使预应力更好的扩散,提高鸟笼锚索的抗剪切能力,同时能够防止鸟笼锚索锈蚀。
附图说明
图1是本发明实施例巷道底板预应力灌浆鸟笼锚索施工方法中灌浆鸟笼锚索的安装结构剖视图;
图2是本发明实施例巷道底板预应力灌浆鸟笼锚索施工方法中灌浆鸟笼锚索的安装结构俯视图。
图中:1:鸟笼锚索;2:锚固锁具;3:拱形托板;4:注浆铝塑管;5:止浆塞;6:底板锚索钻孔;7:螺母;8:限位套;9:灌浆锚固结石体;10:钢筋梯子梁;11:鸟笼端;12:锚索预紧端;13:底板破碎煤岩体;14:鸟笼;15:调心球垫。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1-2所示,本发明实施例提供一种巷道底板预应力灌浆鸟笼锚索施工方法,具体包括如下步骤:
S1、对底板破碎煤岩体13进行预注浆。
S2、在预注浆后的底板破碎煤岩体13上打设底板锚索钻孔6。
S3、将鸟笼锚索1的鸟笼端11插入所述底板锚索钻孔6中。
S4、将预制的水泥浆液沿着所述底板锚索钻孔6灌入,直至达到预定的锚固端灌浆长度H。
S5、间隔预定时间后,所述鸟笼锚索1的鸟笼端11锚固稳定,然后对所述鸟笼锚索1进行张拉预紧锁定。
S6、所述鸟笼锚索1张拉预紧锁定完成后,向所述底板锚索钻孔6中进行注浆。
本发明实施例所述的巷道底板预应力灌浆鸟笼锚索施工方法,采用灌浆锚固设置在所述底板锚索钻孔6中的鸟笼锚索1,水泥浆液凝结将所述鸟笼锚索1的鸟笼端11锚固后形成灌浆锚固结石体9,之后对所述鸟笼锚索1进行张拉预紧锁定,最后再向底板锚索钻孔6中进行注浆。本发明能够经济有效的解决煤矿巷道底鼓问题,在保证鸟笼锚索1的锚固力和自由段长度的情况下,使施加的预紧力扩散到更大范围的岩体中,最后通过注浆使鸟笼锚索1周围的破碎围岩恢复整体性,从而使预应力更好的扩散,提高鸟笼锚索1的抗剪切能力,同时能够防止鸟笼锚索1锈蚀。
进一步来说,在步骤S1中,用于预注浆的水泥浆液的水灰比为0.7:1~1:1。对底板破碎煤岩体13进行预注浆时,预注浆孔间排距一般控制在1.6~2.0m范围内,预注浆孔的深度优选设置为2.0~4.0m,注浆压力优选设置为1~2MPa。当然,水泥浆液的水灰比、预注浆孔间排距、预注浆孔的深度以及注浆压力可以根据底板的松散情况进行调整。
由于底板破碎煤岩体13比较松散,容易出现塌孔现象严重,提取出钻杆后,钻孔内会坍塌很多岩渣,导致所述鸟笼锚索1无法埋入,因此,打设底板锚索钻孔6之前必须进行步骤S1中的预注浆操作,通过预注浆,可以有效解决钻孔时的内部坍塌情况,使得钻孔工作能够顺利进行。
此外,在步骤S1中,还包括预先制作所述鸟笼锚索1的步骤。本实施例所述的鸟笼锚索1,采用材料为φ17.8~21.6mm,1×7股高强度、低松弛预应力钢绞线制作,根据鸟笼锚索1的实际应用长度,可以编制3~4个鸟笼14并依次进行连接,相邻的两个鸟笼14之间通过限位套8连接,然会将所述限位套8砸扁钉紧,用以实现固定。而每个鸟笼14的长度可设置为400~600mm,每个鸟笼14的最大直径为编制的螺母7的直径加上锚索直径。此外,所述鸟笼锚索1还需要与拱形托板3、锚固锁具2、调心球垫15以及钢筋梯子梁10配合使用。
进一步来说,在步骤S2中,可以采用ZLJ250地质钻机进行钻孔操作,所述地质钻机设有Φ42mm钻杆和Φ56-60mm钻头。
其中,如果仍存在塌孔,可对所述底板锚索钻孔6的孔口进行扩孔并设置套管,防止孔口坍塌,同时保证钻杆水能够成功返出孔口达到排渣效果。
此外,所述底板锚索钻孔6的深度优选小于所述鸟笼锚索1的长度200~300mm。
进一步来说,在步骤S4中,所述预制的水泥浆液的水灰比可以设置为0.5:2~1.5:2,在本实施例中优选设置为1:2。根据所述底板锚索钻孔6的直径和所述鸟笼锚索1的直径,计算出水泥浆液的用量,从而使得灌入的水泥浆液刚好达到预定的锚固端灌浆长度H,所述预定的锚固端灌浆长度H从所述鸟笼锚索1的鸟笼端11向上至涵盖所有鸟笼14,一般H取2.0m左右,从而使水泥浆液与所述鸟笼锚索1的鸟笼端11凝固后形成的灌浆锚固结石体9更加稳定牢固。
此外,在灌入预制的水泥浆液过程中,需要通过塑料管对所述底板锚索钻孔6中的水泥浆液进行捣实,以达到更好的灌入效果。
此外,根据现场情况,可在预制的水泥浆液中适当添加喷浆碎石,从而提高所述灌浆锚固结石体9的强度。
进一步来说,在步骤S5中,对所述鸟笼锚索1进行张拉预紧锁定,具体包括如下步骤:
首选,在所述底板锚索钻孔6的顶端安装止浆塞5,其中所述鸟笼锚索1的锚索预紧端12穿过所述止浆塞5设置于所述底板锚索钻孔6的外部。
然后,在相邻的两个所述鸟笼锚索1之间安装钢筋梯子梁10。
再然后,在所述鸟笼锚索1的锚索预紧端12安装拱形托盘3,其中所述拱形托盘3设置于所述止浆塞5上方,且所述拱形托盘3的边沿与所述底板锚索钻孔6的周围地面相接触。
最后,在所述锚索预紧端12安装锚固锁具2,通过所述锚固锁具2对所述拱形托盘3进行锁紧固定,其中在所述锚固锁具2与所述拱形托盘3之间还安装有调心球垫15。
具体来说,所述止浆塞5上设有注浆铝塑管4,所述注浆铝塑管4的一端穿过所述止浆塞5设置于所述底板锚索钻孔6中,所述注浆铝塑管4的另一端穿过所述拱形托盘3设置于所述底板锚索钻孔6的外部。通过在所述止浆塞5上设置注浆铝塑管4,便于向所述底板锚索钻孔6中进行注浆。
进一步来说,在步骤S5中,所述预定时间为6~8天,在本实施例中所述预定时间采用7天。
此外,对所述鸟笼锚索1进行张拉预紧时,所述鸟笼锚索1的初期张拉预紧力不低于200kN。
进一步来说,在步骤S6中,需要先将所述注浆铝塑管4与注浆泵进行连接,然后向所述底板锚索钻孔6中进行注浆,注浆压力可以设置为0.5~1.5MPa,在本实施例中注浆压力优选设置为1MPa。当然,具体注浆压力可根据实际情况进行任意调整。
综上所述,本发明实施例所述的巷道底板预应力灌浆鸟笼锚索施工方法,能够经济有效的解决煤矿巷道底鼓问题,在保证鸟笼锚索的锚固力和自由段长度的情况下,使施加的预紧力扩散到更大范围的岩体中,最后通过注浆使鸟笼锚索周围的破碎围岩恢复整体性,从而使预应力更好的扩散,提高鸟笼锚索的抗剪切能力,同时能够防止鸟笼锚索锈蚀。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中,除非另有说明,“若干”的含义是一个或多个;“多个”的含义是两个或两个以上;术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的机或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种巷道底板预应力灌浆鸟笼锚索施工方法,其特征在于,具体包括如下步骤:
S1、进行底板破碎煤岩体预注浆;
S2、在预注浆后的底板煤岩体上打设底板锚索钻孔;
S3、将鸟笼锚索的鸟笼端插入所述底板锚索钻孔中;
S4、将预制的水泥浆液沿着所述底板锚索钻孔灌入,直至达到预定的锚固端灌浆长度;
S5、间隔预定时间后,所述鸟笼锚索的鸟笼端锚固稳定,然后对所述鸟笼锚索进行张拉预紧锁定;
S6、向所述底板锚索钻孔中进行注浆。
2.根据权利要求1所述的巷道底板预应力灌浆鸟笼锚索施工方法,其特征在于,在步骤S1中,用于预注浆的水泥浆液的水灰比为0.7:1~1:1。
3.根据权利要求1所述的巷道底板预应力灌浆鸟笼锚索施工方法,其特征在于,在步骤S1中,进行底板破碎煤岩体预注浆时,预注浆孔间排距为1.6~2.0m,预注浆孔的深度为2.0~4.0m,注浆压力为1~2MPa。
4.根据权利要求1所述的巷道底板预应力灌浆鸟笼锚索施工方法,其特征在于,在步骤S2中,所述底板锚索钻孔的深度小于所述鸟笼锚索的长度200~300mm。
5.根据权利要求1所述的巷道底板预应力灌浆鸟笼锚索施工方法,其特征在于,在步骤S4中,所述预制的水泥浆液的水灰比为1:2。
6.根据权利要求1所述的巷道底板预应力灌浆鸟笼锚索施工方法,其特征在于,在步骤S4中,在灌入预制的水泥浆液过程中,通过塑料管对所述底板锚索钻孔中的水泥浆液进行捣实。
7.根据权利要求1所述的巷道底板预应力灌浆鸟笼锚索施工方法,其特征在于,在步骤S5中,对所述鸟笼锚索进行张拉预紧锁定,具体包括如下步骤:
在所述底板锚索钻孔的顶端安装止浆塞,其中所述鸟笼锚索的锚索预紧端穿过所述止浆塞设置于所述底板锚索钻孔的外部;
在相邻的两个所述鸟笼锚索之间安装钢筋梯子梁;
在所述鸟笼锚索的锚索预紧端安装拱形托盘,其中所述拱形托盘设置于所述止浆塞上方,且所述拱形托盘的边沿与所述底板锚索钻孔的周围地面相接触;
在所述锚索预紧端安装锚固锁具,通过所述锚固锁具对所述拱形托盘进行锁紧固定,其中在所述锁具与所述拱形托盘之间还安装有调心球垫。
8.根据权利要求7所述的巷道底板预应力灌浆鸟笼锚索施工方法,其特征在于,所述止浆塞上设有注浆铝塑管,所述注浆铝塑管的一端穿过所述止浆塞设置于所述底板锚索钻孔中,所述注浆铝塑管的另一端穿过所述拱形托盘设置于所述底板锚索钻孔的外部。
9.根据权利要求1所述的巷道底板预应力灌浆鸟笼锚索施工方法,其特征在于,在步骤S5中,所述预定时间为6~8天,所述鸟笼锚索的初期张拉预紧力不低于200kN。
10.根据权利要求1所述的巷道底板预应力灌浆鸟笼锚索施工方法,其特征在于,在步骤S6中,向所述底板锚索钻孔中进行注浆时,注浆压力为1MPa。
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