CN110145329A - 一种深部软岩圆形巷道支护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于巷道支护技术领域，在生产实践中，深部软岩巷道一直难以有效支护，造成了许多不必要的事故，因此需要改善支护方法。本发明设计了一种深部软岩圆形巷道支护方法，包括以下步骤：①圆形巷道开挖后，以巷道顶拱偏45°为起点，每间隔90°钻设一个注浆孔，沿巷道径向对围岩进行间隔注浆；②在注浆口位置处开凿弧形凹槽，使得锚索打好以后，其悬露部分正好与巷道壁持平；③在注浆液尚未凝固前，沿注浆孔位置处布置锚索，并且在锚索托盘的下表面安装两个活动的半圆形环扣装置；④安装钢管混凝土支架，并使钢管混凝土支架的套管正对半圆形环扣装置；⑤使用螺栓将半圆形环扣装置与钢管混凝土支架套管固定。本发明充分发挥了围岩、注浆、锚索和钢管混凝土支架的支承作用，具有支护性能好，安全可靠，使用寿命长等优点，可以实现深部软岩巷道的有效支护。
Description
技术领域
本发明属于巷道支护技术领域，涉及到深部软岩巷道的支护方法。
技术背景
随着对能源需求量的增加和开采强度的不断加大，浅部的煤炭资源储量已经不能满足于经济发展的需求和人民生活的需要，这就使得我们不得不去探索开采深部的煤炭资源。近年来，我国的煤矿开采深度正在以每年8～14m速度增加，但随之而来的问题也要严峻得多，其中，深部软岩巷道的变形尤为严重。
针对于深部软岩巷道的变形问题，实践表明，在开采深度达到一定程度后，围岩破坏可能会出现与浅部不同的形式。此时再一味地注浆或者单纯使用钢管混凝土支架去支护围岩就不能够达到预期的支护效果，不仅造成了资源的浪费，而且使得煤矿生产存在着极大的安全隐患。
发明内容
为解决上述难题，本发明的目的是提出一种深部软岩圆形巷道支护方法。本发明通过以下技术方案实现：
①圆形巷道开挖后，以巷道顶拱偏45°为起点，每间隔90°钻设一个注浆孔，沿巷道径向对围岩进行间隔注浆；②在注浆口位置处开凿弧形凹槽，使得锚索打好以后，其悬露部分正好与巷道壁持平；③在注浆液尚未凝固前，沿注浆孔位置处布置锚索，并且在锚索托盘的下表面安装两个活动的半圆形环扣装置；④安装钢管混凝土支架，并使钢管混凝土支架的套管正对半圆形环扣装置；⑤使用螺栓将半圆形环扣装置与钢管混凝土支架套管固定。
所述的对采动围岩进行间隔注浆，注浆区域、注浆范围以及注浆孔的位置要把握好，以巷道围岩表面为起点，沿巷道径向方向，注浆区与非注浆区间隔布置，注浆区为3～6层，第一层注浆区的厚度为0.8～1.2m，其余注浆区的厚度以0.2～0.4m的梯度逐渐减小，非注浆区的厚度为0.5～1.0m。注浆孔的选择要以巷道顶拱偏45°为起点，每间隔90°钻设一个注浆孔，沿巷道径向对围岩进行间隔注浆。
所述的注浆完成后开凿弧形凹槽，且使得锚索的悬露部分正好与巷道壁持平，是为了使钢管混凝土支架与巷道壁更好地接触。
所述的待浆液尚未凝固时就打锚索，注浆孔兼作锚索孔，既能够使打锚索的工艺快速完成，又节省了大量资源。
所述的锚索托盘底部的半圆形环扣装置，其一端套在锚索的悬露部分，是能够旋转的，待钢管混凝土支架安装完成后，再将半圆形环扣装置的两部分用螺栓固定。
所述的钢管混凝土支架的安装，要使用4个套管连接4段钢管混凝土，且套管的连接处要正对锚索托盘的半圆形环扣装置。
所述的半圆形环扣装置是能够绕着钢管混凝土支架转动的，且要保证两端的环扣旋转到钢管混凝土支架套管的正前方时，其两个半圆形端口正好能够对接，钢管混凝土支架正好能够被两个半圆形环扣装置给圈住。
所述的半圆形环扣装置待旋转到钢管混凝土支架套管的正前方时，要使用螺栓将其固定，这是为了将锚索和钢管混凝土支架的支承性能联合起来，让其二者在受到外力作用时能够相互耦合作用。
所述的钢管混凝土支架的套管材质为钢，也可为铁、合金材料，且其厚度要大于钢管混凝土支架中的钢管5～7mm。
由本发明的技术方案可见，一种深部软岩圆形巷道支护方法是在巷道开挖以后，首先对采动围岩进行间隔注浆，然后开凿弧形凹槽，再趁浆液尚未凝固时，注浆孔兼作锚索孔，将锚索打入围岩中，并且在锚索托盘的下表面设计两个活动的半圆形环扣装置，最后将钢管混凝土支架支好，使得套管的连接处正对着托盘，再用半圆形环扣装置将钢管混凝土支架和锚索扣在一起，半圆形环扣装置使用螺栓将其固定。这种支护方法很好地改善了巷道围岩的应力状态，使其从二向应力状态又恢复到三向应力状态。除此之外，本发明使用了半圆形环扣装置将锚索和钢管混凝土支架联合起来，固定为一个整体，这使得整个支护系统在受到外力作用时，钢管混凝土支架、锚索、注浆和围岩能够相互耦合作用，减小了套管破坏的几率，从而使得整个支护系统的支承性能得到了质的提升。综上所述，本发明具有安全可靠，支护性能好，使用寿命长的优点。
附图说明
图1为一种深部软岩圆形巷道支护方法的整体示意图(4层注浆区举例)；
图2为锚索和钢管混凝土支架联合支护的平面图；
图3为套管处的横截面示意图。
其中，1,2,3,4—注浆区；5,6,7—非注浆区；8—锚索；9—托盘；10—半圆形环扣装置；11—排气孔；12—钢管混凝土支架；13—套管；14—连杆孔；15—注浆孔；16—半圆形环扣装置的前端孔；17—螺栓口；18—螺母
具体实施方式
本发明提供了一种深部软岩圆形巷道支护方法，为使发明目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对此发明使用示意图来进一步详细说明其实施方式。应当理解，此处所描述的发明的示意图仅仅用以解释发明，并不用于限定发明。具体实施方式如下：
一种深部软岩圆形巷道支护方法分为以下几个步骤：巷道开挖以后，首先对采动围岩进行间隔注浆，注浆区域为注浆区(1)、(2)、(3)、(4)，然后开凿弧形凹槽，再趁浆液尚未凝固时，注浆孔兼作锚索孔，将锚索打入注浆区(4)中，并且在锚索托盘(9)的下表面设计两个活动的半圆形环扣装置(10)，最后将钢管混凝土支架(12)支好，使得套管(13)的连接处正对着托盘(9)，再用半圆形环扣装置(10)将钢管混凝土支架(12)和锚索(8)扣在一起，半圆形环扣装置(10)使用螺栓将其固定。该发明的整体支护示意图见图1。
对采动围岩进行间隔注浆，以巷道围岩表面为起点，沿巷道径向方向，注浆区与非注浆区间隔布置，注浆区为3～6层，第一层注浆区(1)的厚度为0.8～1.2m，其余注浆区(2)、(3)、(4)的厚度以0.2～0.4m的梯度逐渐减小，非注浆区(5)、(6)、(7)的厚度为0.5～1.0m。注浆孔的选择要以巷道顶拱偏45°为起点，每间隔90°钻设一个注浆孔，沿巷道径向对围岩进行间隔注浆。
注浆完成后所要开凿的弧形凹槽使得托盘(9)正好能够被卡住，且锚索(8)的悬露部分正好与巷道壁持平。
锚索(8)的直径要比注浆口的直径小2～4mm。
两个半圆形环扣装置(10)的宽度要与托盘(9)的宽度保持一致。
锚索托盘(9)底部的半圆形环扣装置(10)一端要套在锚索(8)的悬露部分，然后使用螺母(18)固定，防止脱落，另一端口(16)要等到钢管混凝土支架安装完成后，将两个半圆形环扣装置都旋转到套管(13)的连接处，两口完全对接后，再用螺栓穿过该端口预留的螺栓口将其固定。
钢管混凝土支架(12)在安装时，由4个套管(13)连接4段钢管混凝土组成，且套管(13)的连接处要正对锚索托盘(9)底部的半圆形环扣装置(10)，方便于下一步半圆形环扣装置的固定。
钢管混凝土支架(12)的套管(13)以巷道顶拱偏45°为起点，每间隔90°钻设一个注浆口，4个套管(13)的位置正好对应于4个注浆孔的位置，具体见图2。
钢管混凝土支架(12)的套管(13)厚度要比钢管混凝土中的钢管大5～7mm，可防止其破坏。
锚索托盘(9)底部的半圆形环扣装置(10)的材料可为钢，也可为铁、合金等材料，且其两端都设置圆孔，其示意图见图3。
以上所述，仅为较佳的具体实施方式。本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种深部软岩圆形巷道支护方法，包括以下步骤：
①圆形巷道开挖后，以巷道顶拱偏45°为起点，每间隔90°钻设一个注浆孔，沿巷道径向对围岩进行间隔注浆；
②在注浆口位置处开凿弧形凹槽，使得锚索打好以后，其悬露部分正好与巷道壁持平；
③在注浆液尚未凝固前，在注浆孔里布置锚索，并且在锚索托盘的下表面安装两个活动的半圆形环扣装置；
④安装钢管混凝土支架，并使钢管混凝土支架的套管与半圆形环扣装置的位置一致；
⑤使用螺栓将半圆形环扣装置与钢管混凝土支架套管固定。
2.根据权利要求1所述的一种深部软岩圆形巷道支护方法，其特征在于：以巷道围岩表面为起点，沿巷道径向方向，注浆区与非注浆区间隔布置，注浆区为3～6层，第一层注浆区的厚度为0.8～1.2m，其余注浆区的厚度以0.2～0.4m的梯度逐渐减小，非注浆区的厚度为0.5～1.0m。
3.根据权利要求1所述的一种深部软岩圆形巷道支护方法，其特征在于：注浆孔直径为20～40mm，注浆用的注浆液可为水玻璃浆液、超细水泥浆液和水泥-水玻璃双浆液，不同注浆区既可采用同一注浆液也可采用不同的注浆液。
4.根据权利要求1所述的一种深部软岩圆形巷道支护方法，其特征在于：锚索长度与注浆孔深度一致，锚索直径为注浆孔直径减去2～4mm。
5.根据权利要求1所述的一种深部软岩圆形巷道支护方法，其特征在于：两个半圆形环扣装置完全对称，半圆形环扣装置的直径与钢管混凝土支架的钢管直径一致。
6.根据权利要求1所述的一种深部软岩圆形巷道支护方法，其特征在于：钢管混凝土支架由四段90°的钢管混凝土圆弧拱通过套管连接而成，钢管混凝土支架的直径与被支护圆形巷道直径一致。
7.根据权利要求1所述的一种深部软岩圆形巷道支护方法，其特征在于：注浆完成后所开凿的弧形凹槽要使得托盘正好能够放进去，并且凹槽的深度要正好与锚索的悬露部分持平。
8.根据权利要求5所述的一种深部软岩圆形巷道支护方法，其特征在于：两个半圆形环扣装置的宽度与托盘宽度一致。
9.根据权利要求5所述的一种深部软岩圆形巷道支护方法，其特征在于：两个半圆形环扣装置一端设计为带有螺纹的圆环，直接套在锚索的悬露部分，并且下端使用螺母将其固定，另一端设计为两个半圆形加一段带有螺纹孔的外伸部分，两个半圆形环扣装置对接后，通过螺栓将其固定。
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