CN110273708A - 一种巷道支护结构体控制疏水法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种巷道支护结构体控制疏水法，主要适用于矿岩富水且遇水易膨胀泥化造成支护体破坏条件下的巷道支护与疏水。巷道开挖后，对巷道进行初次喷射混凝土支护，施工锚杆钻孔、疏水孔，安装锚杆但暂不安装垫板和螺帽，悬挂钢网，布置横向、纵向及外向疏水管，三者采用三通连接，安装无纺布，锚杆然后加装挡水垫圈、垫板和螺帽，二次喷射混凝土形成最终支护结构体，再在巷道底角施工卸压槽及底角锚杆，并构筑水沟。本发明避免了井下巷道支护体因地下水侵蚀浸泡导致的失稳破坏，保证了巷道的整体稳定，可大大节约巷道后期维护修理费用，保证矿山井下作业人员、设备及生产运输的安全及良好作业环境，为矿山企业的提质扩能创造了良好的条件。
Description
技术领域
本发明涉及地下矿山巷道支护领域，为一种巷道支护结构体控制疏水法。主要适用于矿岩富水，且遇水易膨胀泥化，造成巷道支护结构体破坏的巷道支护与疏水。
背景技术
地下水是地下开采时无可避免的，其会弱化岩体，特别是岩体遇水易泥化膨胀时，会削弱巷道支护体强度，软化巷道底板围岩，最终导致巷道变形失稳破坏，特别是当矿床为大水矿床时。而疏水是国内外大水矿床开采时，特别是矿石易泥化、区域岩溶及节理裂隙发育时实现安全开采的必要途径。其对调节矿井涌水量、改善井下作业条件、保障采掘安全、提高生产效率、降低开采成本具有十分重要的作用与意义。目前国内外疏水方法很多，常用的巷道疏水方法有巷道超前疏水法、钻孔超前疏水法、巷道+钻孔联合疏水法等，但当区域存在稳定的补给源时，易导致地下水无法疏干，同时由于地下水的长期浸泡导致巷道及支护结构体失稳破坏。
针对巷道支护结构体或巷道疏水，国内外技术人员开展过大量的研究，专利CN201511006385“高水压大流量破碎带的掘进支护方法”在高水压大流量破碎带内开挖巷道时，采用构建隔水层及卸压带的方式，进行掘进支护，其仅在巷道上部构建隔水层，无法避免地下水入侵巷道及其支护结构，适用性差。专利CN201210422830“采煤工作面顶板离层水的防治方法”采用在回采方向的一侧施工疏水巷，同时打上向疏水管，以疏干回采作业面上部的空区的聚集水，该方法适用于煤矿，存在近地表空区，且水量较为集中的矿山采用。专利CN201610409487“具有疏水功能的箱式隧底复合拱形隧道衬砌构造”通过在隧道两层衬砌之间底部布置箱式泄水槽，将效避免地下水引入隧道内，克服雨洪季节由于隧内侧沟及中心沟排水能力不足而造成地下水浸泡道床，该方式所需开挖的断面较大，且工程支护费用高，不适用于地下矿山。
发明内容
本发明的目的是针对地下矿山矿岩富水且遇水易膨胀、泥化，造成巷道及支护结构体易发生失稳破坏的问题，提出的一种可靠性高、成本低的控制疏水方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种支护结构体控制疏水法，其施工步骤如下：
(1)对巷道所在区域进行水文地质调查和分析，获取区域充水及涌水特征。
(2)开挖巷道，并对巷道进行初次喷射混凝土支护，然后在巷道周边按设计施工锚杆钻孔，钻孔施工完毕后先不安装锚杆，跟班观察24h，统计记录出水锚杆钻孔个数n、每个孔单位时间出水量q。
(3)根据每排锚杆钻孔出水情况，在该排面上距每个出水锚杆钻孔(0.2～0.3)m的位置施工一个疏水孔，疏水孔孔径为d，所述疏水钻孔全部施工完毕后即可在巷道周边挂钢网，并进行锚杆支护，但暂不安装垫板和螺帽；
(4)布置安装横向输水管、纵向输水管及外向输水管，所述横向输水管紧靠所述巷道岩壁，所述纵向输水管沿巷道走向布置并与巷道坡度保持一致，所述外向输水管每隔N(N为正整数，N＝3～5)排设置一根，所述横向输水管与所述纵向输水管、所述纵向输水管与所述外向输水管均采用三通连接，各个连接部位均需进行防渗处理，所述横向、纵向输水管均固定在所述钢网上；
(5)沿所述巷道岩壁敷设无纺布，然后在所述锚杆出露端加装挡水胶圈、垫板和螺帽，并对巷道进行二次喷射混凝土支护，形成最终支护结构体；
(6)在所述最终支护结构体形成后，在所述巷道两侧底角施工泄压槽及底角锚杆，并构筑水沟。
所述步骤(4)中横向输水管安装时，首先在各疏水钻孔中安装一根0.2m长不锈钢管，然后再采用三通将每排不锈钢管与横向输水管之间采用三通连接，并对疏水孔与管道及各管道连接部位进行防渗处理，防止漏水，所述不锈钢管安装前须进行防腐蚀处理。
所述步骤(4)中的横向输水管的管径D1与疏水孔的孔径d之间须满足所述纵向输水管的管径D2与疏水孔的孔径d之间须满足所述外向输水管的管径D3＝D2。
所述步骤(4)中横向输水管及纵向排水管采用透水软管，外向输水管采用PVC管。
所述步骤(1)中的锚杆钻孔采用锚杆台车或气腿式凿岩机施工，钻孔深度(1.8～2)m，所述疏水钻孔采用气腿式凿岩机或YGZ-90钻机进行施工，孔深为(1.8～2.5)m。
所述步骤(3)中的锚杆长度为(1.8～2)m，类型可为预应力锚杆或砂浆锚杆，根据巷道围岩条件确定选择。
所述步骤(3)中的钢网可为钢丝网或钢筋网，网度根据巷道围岩稳固程度确定。
所述步骤(2)中的巷道开挖需采用光面爆破施工。
所述步骤(6)中所述卸压槽位于巷道的拱脚，尺寸为(300mm×300mm)～(600mm×600mm)，开挖后，采用碎石或混凝土进行回填。
所述步骤(6)中所述水沟在卸压槽内构建，尺寸为200mm×200mm，构建后，采用水泥砂浆抹面。
所述步骤(6)中所述底角锚杆为注浆锚杆，长度为(1.8～2.5)m，起到加固支护卸压槽位置的作用。
所述横向输水管、纵向输水管采用土工布进行包裹，以防止砂石堵塞。
有益效果
本发明的实施可平稳快速的将地下水由围岩内疏至水沟，后排出地表，具有可靠性高、成本低、安全性高等优点，其可有效降低由于地下水导致的巷道围岩遇水易膨胀泥化，造成支护体失稳破坏的风险，进而节约巷道后期维护修理费用，保证了矿山生产运输的持续性及井下作业人员的职业健康及安全，为矿山企业的提质扩能创造了良好的条件。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1是本发明典型应用工艺示意图；
图2是横向、纵向疏水管连接示意图；
图3是纵向疏水管与外向输水管连接示意图；
图4是巷道侧帮支护结构示意图；
图中：1-横向输水管；2-锚杆；3-初次喷射混凝土；4-钢网；5-卸压槽；6-碎石；7-底板锚杆；8-水沟；9-外向输水管；10-纵向输水管；11-二次喷射混凝土；12-疏水孔；13-土工布；14-无纺布；15-三通；16-挡水垫圈；17-垫板；18-螺帽。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅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得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
如图1、图2和图3所示，本发明实施例提供的一种巷道支护结构体控制疏水法，包括以下步骤：
(1)对巷道所在区域进行水文地质调查和分析，获取区域充水及涌水特征。
(2)开挖巷道，巷道开挖采用凿岩台车或气腿式凿岩机凿岩，凿岩结束后装填2#岩石硝铵炸药或乳化炸药，非电毫秒导爆管雷管起爆，铲运机出渣。爆破时须采用光面爆破技术，以减少爆破振动及冲击波对围岩的破坏，同时减少后期支护工作量。巷道开挖出渣完毕后，采用混凝土喷射台车或湿式喷浆机对巷道进行初次喷射混凝土3支护，混凝土强度等级≥C20，喷层厚度(20～40)cm，初次喷射混凝土3主要起到减少岩石暴露时间、降低岩石风化程度和片帮冒顶风险的作用。然后在巷道周边按设计施工锚杆钻孔，钻孔施工完毕后先不安装锚杆2，跟班观察24h，统计记录好出水的锚杆钻孔个数n以及每个孔单位时间出水量q。
(3)根据每排锚杆钻孔出水情况，在该排面上距每个出水锚杆钻孔(0.2～0.3)m的位置施工一个疏水孔12，疏水孔12采用凿岩台车或气腿式凿岩机进行施工，疏水孔孔径为d，孔深(1.8～2.5)m。所述疏水孔12全部施工完毕后即可在巷道周边挂钢网4，并采用锚杆2进行支护，但暂不安装垫板17和螺帽18。
(4)布置安装横向输水管1、纵向输水管10及外向输水管9。首先在各疏水孔12中安装一根0.2m长不锈钢管，不锈钢管安装前须进行防腐蚀处理，再采用三通15将每排不锈钢管与横向输水管1之间采用三通15连接，并对疏水孔与管道及各管道连接部位进行防渗处理，防止漏水。所述横向输水管1紧靠所述巷道岩壁，所述纵向输水管10沿巷道走向布置并与巷道坡度保持一致，所述外向输水管9每隔N(N为正整数，N＝3～5)排设置一根，所述横向输水管1与所述纵向输水管10、所述纵向输水管10与所述外向输水管9均采用三通15连接，各个连接部位均需进行防渗处理，所述横向输水管1、纵向输水管10均固定在所述钢网上。所述横向输水管1及纵向排水管10采用透水软管，为防止砂石堵塞，所述横向输水管1、纵向输水管10采用土工布13进行包裹，外向输水管9采用PVC管。所述横向输水管1的管径D1与所述疏水孔12的孔径d之间须满足所述纵向输水管10的管径D2与所述疏水孔12的孔径d之间须满足所述外向输水管9的管径D3＝D2。
(5)沿所述巷道岩壁敷设无纺布14，然后在所述锚杆出露端加装挡水垫圈16、垫板17和螺帽18，并对巷道进行二次喷射混凝土11支护，混凝土强度等级≥C20，喷层厚度(60～100)cm，形成最终支护结构体。
(6)在所述最终支护结构体形成后，在所述巷道两侧底角施工泄压槽5及底角锚杆7，并构筑水沟8。所述卸压槽5位于巷道的两侧底角，尺寸为(300mm×300mm)～(600mm×600mm)，开挖后，采用底角锚杆7进行支护加固，底角锚杆7为注浆锚杆，长度为(1.8～2.5)m，然后采用碎石6或混凝土进行回填。然后在所述卸压槽5内构建水沟8，水沟8规格尺寸为200mm×200mm，水沟8构建好之后采用水泥砂浆抹面。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种巷道支护结构体控制疏水法，其特征在于包括以下步骤：
(1)对巷道所在区域进行水文地质调查和分析，获取区域充水及涌水特征；
(2)开挖巷道，并对巷道进行初次喷射混凝土支护，然后在巷道周边按设计施工锚杆钻孔，钻孔施工完毕后先不安装锚杆，跟班观察24h，统计记录出水锚杆钻孔个数n、每个孔单位时间出水量q；
(3)根据每排锚杆钻孔出水情况，在距每个出水锚杆钻孔(0.2～0.3)m的位置施工一个疏水孔，疏水孔孔径为d，所述疏水孔全部施工完毕后即可在巷道周边挂钢网，并进行锚杆支护，但暂不安装垫板和螺帽；
(4)布置安装横向输水管、纵向输水管及外向输水管，所述横向输水管紧靠所述巷道岩壁，所述纵向输水管沿巷道走向布置并与巷道坡度保持一致，所述外向输水管每隔N(N为正整数，N＝3～5)排设置一根，所述横向输水管与所述纵向输水管、所述纵向输水管与所述外向输水管均采用三通连接，各个连接部位均需进行防渗处理，所述横向、纵向输水管均固定在所述钢网上；
(5)沿所述巷道岩壁敷设无纺布，然后在所述锚杆出露端加装挡水胶圈、垫板和螺帽，并对巷道进行二次喷射混凝土支护，形成最终支护结构体；
(6)在所述最终支护结构体形成后，在所述巷道两侧底角施工泄压槽及底角锚杆，并构筑水沟。
2.根据权利要求1所述的一种巷道支护结构体控制疏水法，其特征在于：所述步骤(4)中横向输水管安装时，首先在各疏水钻孔中安装一根0.2m长不锈钢管，然后再采用三通将每排不锈钢管与横向输水管之间采用三通连接，并对疏水孔与管道及各管道连接部位进行防渗处理，防止漏水，所述不锈钢管安装前须进行防腐蚀处理。
3.根据权利要求1所述的一种巷道支护结构体控制疏水法，其特征在于：所述步骤(4)中的横向输水管的管径D1与疏水孔的孔径d之间须满足所述纵向输水管的管径D2与疏水孔的孔径d之间须满足所述外向输水管的管径D3＝D2。
4.根据权利要求1所述的一种巷道支护结构体控制疏水法，其特征在于：所述步骤(4)中横向输水管及纵向排水管采用透水软管，外向输水管采用PVC管。
5.根据权利要求1所述的一种巷道支护结构体控制疏水法，其特征在于：所述步骤(1)中的锚杆钻孔采用锚杆台车或气腿式凿岩机施工，钻孔深度(1.8～2)m，所述疏水钻孔采用气腿式凿岩机或YGZ-90钻机进行施工，孔深为(1.8～2.5)m。
6.根据权利要求1所述的一种巷道支护结构体控制疏水法，其特征在于：步骤(3)中所述的锚杆长度为(1.8～2)m，类型可为预应力锚杆或砂浆锚杆，根据巷道围岩条件确定选择。
7.根据权利要求1所述的一种巷道支护结构体控制疏水法，其特征在于：所述步骤(3)中的钢网可为钢丝网或钢筋网，网度根据巷道围岩稳固程度确定。
8.根据权利要求1所述的一种巷道支护结构体控制疏水法，其特征在于：所述步骤(1)中的巷道开挖需采用光面爆破施工。
9.根据权利要求1所述的一种巷道支护结构体控制疏水法，其特征在于：所述步骤(6)中所述卸压槽位于巷道的拱脚，尺寸为(300mm×300mm)～(600mm×600mm)，开挖后，采用碎石或混凝土进行回填。
10.根据权利要求1所述的一种巷道支护结构体控制疏水法，其特征在于:所述步骤(6)中所述水沟在卸压槽内构建，尺寸为200mm×200mm，构建后，采用水泥砂浆抹面。
11.根据权利要求1所述的一种巷道支护结构体控制疏水法，其特征在于:所述步骤(6)中所述锚杆为注浆锚杆，长度为(1.8～2.5)m，起到加固支护卸压槽位置的作用。
12.根据权利要求1所述的一种巷道支护结构体控制疏水法，其特征在于：所述横向输水管、纵向输水管采用土工布进行包裹，以防止砂石堵塞。
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