CN110566226A - 一种破碎顶板大断面巷道快速掘进的浅固深注支护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种破碎顶板大断面巷道快速掘进的浅固深注支护方法，包括以下步骤：（1）浅部注胶加固工艺：在巷道内对破碎顶板进行浅部钻孔的注胶作业，施工完注胶作业的多个浅部钻孔形成了巷道内破碎顶板的浅部注胶区域，浅部注胶区域内的固瑞斯注胶材料凝固后对破碎顶板实现浅部加固；（2）深部锚注一体化施工工艺：浅部注胶区域内的固瑞斯注胶材料完全凝固后，在巷道内对巷道的左、右巷帮分别进行左、右锚杆钻孔的高压注浆作业；然后在巷道内对破碎顶板先后进行顶锚杆钻孔与锚索钻孔的高压注浆作业。本发明能实现对掘进后的破碎顶板大断面煤巷和岩巷进行及时有效的支护，提高了支护作业的效果和支护的强度。

Description

一种破碎顶板大断面巷道快速掘进的浅固深注支护方法

技术领域

本发明属于煤矿井下巷道支护的技术领域，具体涉及一种破碎顶板大断面巷道快速掘进的浅固深注支护方法。

背景技术

我国煤矿开采正在以8-12m/a的速度向深部进行延伸，在深部开采的过程中，诸多不利因素也随之而来，例如：高地温、高压岩溶水、高瓦斯压力和高地应力的问题变得十分突出。同时，井下矿压显现也变得更加剧烈，顶板的破碎也变得十分严重，巷道的支护十分困难，特别是对于井下的大断面巷道掘进支护过程中发生的问题更为突出，巷道的反复扩修，不仅会影响巷道的掘进速度，同时对于煤矿的安全生产也带来了严重的影响。

在煤矿井下，深部破碎的软岩巷道容易发生变形，围岩的变形量大、速度快、持续时间长、破坏范围广，矿压显现非常明显，与浅部开采时候的矿压变化规律不太一样。目前，在井下巷道中的支护方法主要有：锚喷支护、金属支架支护、联合支护技术。实践表明：普通锚杆或普通锚索有时候难以满足软岩巷道的大变形、高地应力的支护要求，有时候还会发生脱锚破坏，支护失效现象的发生；U型钢可缩支架的自身可缩量有限，在压缩量很小的情况下就会发生破坏，而高强度混凝土弧板支架在壁后充填的缓冲层和预留变形层施工不配套，有时候不能够适应围岩的变形规律；联合支护优势比较明显，但是应该全面考虑每种支护方式的优缺点，优势互补，才能提高巷道支护的效果。

发明内容

本发明提供一种破碎顶板大断面巷道快速掘进的浅固深注支护方法，能实现对掘进后的破碎顶板大断面煤巷和岩巷进行及时有效的支护，提高了支护作业的效果和支护的强度。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种破碎顶板大断面巷道快速掘进的浅固深注支护方法，包括以下步骤：

（1）浅部注胶加固工艺：

1.1）在巷道内向破碎顶板施工一个竖直向上的浅部钻孔，浅部钻孔竖直深度大于2.6米且小于等于3米，然后向该浅部钻孔内插入多根相同且竖直并且两端开口的空心导管，相邻导管之间首尾固定连接且各导管竖直中线相重合，多根导管形成总导管，总导管竖直高度等于该浅部钻孔竖直深度，且处于最上端处的导管侧壁上设有多个溢浆孔，再采用封孔器将总导管与注胶泵相连，注胶泵通过两根吸料管将固瑞斯注胶材料中的A、B两种组分以1:1体积比注入总导管内，固瑞斯注胶材料进而通过处于最上端处的导管顶端开口以及多个溢浆孔进入总导管外侧壁与该浅部钻孔内侧壁之间的空隙处，且固瑞斯注胶材料进而渗透到破碎顶板相应位置处的裂隙中，进而固瑞斯注胶材料发生凝固并与周围岩石结合成为一体以实现加固目的，当注胶泵压力增大直至停止工作或注胶泵未停止工作但是巷道周围窜浆严重时，确认该浅部钻孔注胶结束并停止注胶，并用机油冲洗注胶泵和吸料管；

1.2）重复步骤1）的操作以在巷道内向破碎顶板施工下一个浅部钻孔并对该浅部钻孔进行注胶作业，依此类推，对破碎顶板先后进行多个浅部钻孔的注胶作业，且施工完注胶作业的多个浅部钻孔形成了巷道内破碎顶板的浅部注胶区域，浅部注胶区域内的固瑞斯注胶材料凝固后对破碎顶板实现浅部加固；

（2）深部锚注一体化施工工艺：

2.1）步骤1.2）中浅部注胶区域内的固瑞斯注胶材料完全凝固后，在巷道内向巷道的左巷帮施工一个水平向左的左锚杆钻孔，然后向该左锚杆钻孔内插入多根相同且水平并且两端开口的空心左注浆锚杆，相邻左注浆锚杆之间首尾固定连接且各左注浆锚杆水平中线相重合，多根左注浆锚杆形成总左注浆锚杆，总左注浆锚杆水平长度为4米，再将高压注浆泵与总左注浆锚杆右端连接，高压注浆泵向总左注浆锚杆内注入高压的第一水泥浆液，第一水泥浆液进而通过处于最左端处的左注浆锚杆左端开口进入总左注浆锚杆外侧壁与该左锚杆钻孔内侧壁之间的空隙处，且第一水泥浆液进而渗透到左巷帮相应位置处的裂隙中，进而第一水泥浆液发生凝固并与周围岩石结合成为一体，当高压注浆泵上显示的压力不达标，或该左锚杆钻孔高压注浆结束后，该左锚杆钻孔未出现第一水泥浆液流出、漏浆、窜浆现象的发生，则判定该左锚杆钻孔内注入的高压第一水泥浆液的总量过低，则向该总左注浆锚杆内泵入清水以清洗总左注浆锚杆内侧壁，并用高压注浆泵向该总左注浆锚杆内注入高压第二水泥浆液以进行二次补浆作业；

2.2）重复步骤2.1）的操作以在巷道内向巷道的左巷帮施工下一个左锚杆钻孔并对该左锚杆钻孔进行高压注浆作业，依此类推，对巷道的左巷帮先后进行多个左锚杆钻孔的高压注浆作业；

2.3）按步骤2.1）的操作在巷道内向巷道的右巷帮施工一个水平向右的右锚杆钻孔，然后向该右锚杆钻孔内插入多根相同且水平并且两端开口的空心右注浆锚杆，相邻右注浆锚杆之间首尾固定连接且各右注浆锚杆水平中线相重合，多根右注浆锚杆形成总右注浆锚杆，总右注浆锚杆水平长度为4米，并对该右锚杆钻孔进行高压注浆作业；

2.4）重复步骤2.3）的操作以在巷道内向巷道的右巷帮施工下一个右锚杆钻孔并对该右锚杆钻孔进行高压注浆作业，依此类推，对巷道的右巷帮先后进行多个右锚杆钻孔的高压注浆作业；

2.5）按步骤2.1）的操作在巷道内向破碎顶板中部施工一个竖直向上的顶锚杆钻孔，然后向该顶锚杆钻孔内插入多根相同且竖直并且两端开口的空心顶注浆锚杆，相邻顶注浆锚杆之间首尾固定连接且各顶注浆锚杆竖直中线相重合，多根顶注浆锚杆形成总顶注浆锚杆，总顶注浆锚杆竖直长度为4米，并对该顶锚杆钻孔进行高压注浆作业；

2.6）重复步骤2.5）的操作以在巷道内向破碎顶板施工下一个顶锚杆钻孔并对该顶锚杆钻孔进行高压注浆作业，且由破碎顶板中部向破碎顶板左右两侧施工顶锚杆钻孔并对相应顶锚杆钻孔进行高压注浆作业，并且破碎顶板最左侧的顶锚杆钻孔向左上方倾斜，而破碎顶板最右侧的顶锚杆钻孔向右上方倾斜，依此类推，对破碎顶板先后进行多个顶锚杆钻孔的高压注浆作业，且多个顶锚杆钻孔与多个浅部钻孔间隔设置；

2.7）步骤2.6）中的最后一个顶锚杆钻孔高压注浆作业结束的一段时间后，按步骤2.1）的操作在巷道内向破碎顶板施工一个竖直向上的锚索钻孔，然后向该锚索钻孔内插入两端开口的空心注浆锚索，注浆锚索的竖直长度为6米，并对该注浆锚索进行高压注浆作业；

2.8）重复步骤2.7）的操作以在巷道内向破碎顶板施工下一个锚索钻孔并对该锚索钻孔进行高压注浆作业，且由破碎顶板中部向破碎顶板左右两侧施工锚索钻孔并对相应锚索钻孔进行高压注浆作业，依此类推，对破碎顶板先后进行多个锚索钻孔的高压注浆作业，且多个锚索钻孔、多个顶锚杆钻孔、多个浅部钻孔间隔设置。

进一步地，

步骤1.1）中，浅部钻孔的内径为42毫米，浅部钻孔竖直深度为3米，向该浅部钻孔内插入三根相同且两端开口的空心导管，导管的竖直长度为1米且导管的外径为40毫米，导管为钢管，相邻导管之间通过抱箍固定连接，多个溢浆孔均匀分布于处于最上端处的导管侧壁上，且相邻溢浆孔的间距为20厘米；

步骤1.2）中，相邻浅部钻孔之间的水平间距为2-5米，前后多个浅部钻孔形成一个纵排浅部钻孔组，巷道内的破碎顶板上从左到右均匀分布有多个纵排浅部钻孔组。

进一步地，步骤（1）浅部注胶加固工艺中，先在巷道内向破碎顶板施工一个A浅部钻孔并对A浅部钻孔进行注胶作业后，再在巷道内向破碎顶板施工一个B浅部钻孔并对B浅部钻孔进行注胶作业，且A浅部钻孔与B浅部钻孔相邻，待B浅部钻孔注胶作业结束3-5小时后，在巷道内向A浅部钻孔与B浅部钻孔之间的破碎顶板施工一个竖直向上的试验钻孔，若试验钻孔内没有固瑞斯注胶材料流出，则说明注入B浅部钻孔内的固瑞斯注胶材料已凝固，之后按步骤1.2）操作。

进一步地，

步骤2.1）中，向左锚杆钻孔内插入两根相同且水平并且两端开口的空心左注浆锚杆，左注浆锚杆水平长度为2米，左注浆锚杆的外径为25毫米，且左注浆锚杆的壁厚为7毫米，两根左注浆锚杆之间通过抱箍固定连接；

步骤2.3）中，向右锚杆钻孔内插入两根相同且水平并且两端开口的空心右注浆锚杆，右注浆锚杆水平长度为2米，右注浆锚杆的外径为25毫米，且右注浆锚杆的壁厚为7毫米，两根右注浆锚杆之间通过抱箍固定连接；

步骤2.5）中，向顶锚杆钻孔内插入两根相同且竖直并且两端开口的空心顶注浆锚杆，顶注浆锚杆竖直长度为2米，顶注浆锚杆的外径为25毫米，且顶注浆锚杆的壁厚为7毫米，两根顶注浆锚杆之间通过抱箍固定连接；

步骤2.7）中，注浆锚索的外径为22毫米或29毫米。

进一步地，步骤2.1）中，第一水泥浆液中水和水泥的质量比例为1：2，且在第一水泥浆液中添加质量配比为8%的ACZ-I水泥注浆添加剂，高压第一水泥浆液的压力为7-10MPa，第二水泥浆液中水和水泥的质量比例为1：1，且在第二水泥浆液中添加质量配比为8%的ACZ-I水泥注浆添加剂，高压第二水泥浆液的压力为7-10MPa。

进一步地，

步骤2.1）中，步骤1.2）中浅部注胶区域内的固瑞斯注胶材料完全凝固后，且在巷道掘出后3天或者巷道掘进工作面滞后10米位置，其中巷道每天掘出3.3米，在巷道内向巷道的左巷帮施工一个水平向左的左锚杆钻孔；

步骤2.7）中，步骤2.6）中的最后一个顶锚杆钻孔高压注浆作业结束的3天后，按步骤2.1）的操作在巷道内向破碎顶板施工一个竖直向上的锚索钻孔。

进一步地，

步骤2.6）中，前后相邻的多个顶锚杆钻孔形成一个纵排顶锚杆钻孔组，巷道内的破碎顶板上从左到右均匀分布有多个纵排顶锚杆钻孔组，且各纵排顶锚杆钻孔组交叉分布于各纵排浅部钻孔组之间；

步骤2.8）中，前后相邻的多个锚索钻孔形成一个纵排锚索钻孔组，巷道内的破碎顶板上从左到右均匀分布有多个纵排锚索钻孔组，且各纵排锚索钻孔组交叉分布于各纵排顶锚杆钻孔组之间，并且各纵排锚索钻孔组交叉分布于各纵排浅部钻孔组之间。

进一步地，

先进行完一个纵排顶锚杆钻孔组的高压注浆作业后，再进行下一个相邻纵排顶锚杆钻孔组的高压注浆作业，依此类推，完成所有纵排顶锚杆钻孔组的高压注浆作业；

且先进行完一个纵排锚索钻孔组的高压注浆作业后，再进行下一个相邻纵排锚索钻孔组的高压注浆作业，依此类推，完成所有纵排锚索钻孔组的高压注浆作业。

进一步地，采用隔排注浆模式以对顶锚杆钻孔和锚索钻孔进行高压注浆作业，即：

先进行完一个纵排顶锚杆钻孔组中部分顶锚杆钻孔的高压注浆作业后，然后进行下一个相邻纵排顶锚杆钻孔组中部分顶锚杆钻孔的高压注浆作业，再进行上一个纵排顶锚杆钻孔组中其余顶锚杆钻孔的高压注浆作业，之后再进行下一个相邻纵排顶锚杆钻孔组中其余顶锚杆钻孔的高压注浆作业；

且先进行完一个纵排锚索钻孔组中部分锚索钻孔的高压注浆作业后，然后进行下一个相邻纵排锚索钻孔组中部分锚索钻孔的高压注浆作业，再进行上一个纵排锚索钻孔组中其余锚索钻孔的高压注浆作业，之后再进行下一个相邻纵排锚索钻孔组中其余锚索钻孔的高压注浆作业。

进一步地，

固瑞斯注胶材料中的A组分为CM-11树脂，固瑞斯注胶材料中的B组分为CM-11催化剂，CM-11树脂在23±2℃时的比重为1030±20 Kg/m³，CM-11催化剂在23±2℃时的比重为1230±20 Kg/m³，CM-11树脂在23±2℃时的粘度为200-300 mPa·s，CM-11催化剂在23±2℃时的粘度为200-250 mPa·s；

CM-11催化剂与CM-11树脂以1:1体积比混合后得到的固瑞斯注胶材料凝固后的抗压强度大于55 MPa，粘结强度大于3 MPa，扩散半径大于2m，且凝固后的固瑞斯注胶材料阻燃；

大断面巷道是指横截面面积大于20平方米的半煤岩巷。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明能实现对掘进后的破碎顶板大断面煤巷和岩巷进行及时有效的支护，提高了支护作业的效果和支护的强度；首先对于浅部2.6m的大断面巷道顶板破碎围岩进行注胶加固，使得浅部的破碎顶板通过注胶加固后形成一个整体，而后通过注浆锚索和注浆锚杆对于巷道深部的破碎围岩进行注浆加固，在进行深部的锚注施工的作业时，采用是高压注浆，保持注浆的压力稳定在7-10MPa，采用高压注浆可以使浆液完全充填到大断面巷道的破碎顶板围岩裂隙当中，保证破碎围岩可以完全被高压浆液充填密实，实现对深部顶板范围的注浆加固作业，提高破碎围岩的支护效率和支护效果，通过浅固深注的方法实现对破碎顶板大断面巷道的快速掘进支护作业，增加巷道的支护强度和可靠性，实现对巷道的安全掘进施工作业；

本发明中，前后多个浅部钻孔形成一个纵排浅部钻孔组，巷道内的破碎顶板上从左到右均匀分布有多个纵排浅部钻孔组，前后相邻的多个顶锚杆钻孔形成一个纵排顶锚杆钻孔组，巷道内的破碎顶板上从左到右均匀分布有多个纵排顶锚杆钻孔组，且各纵排顶锚杆钻孔组交叉分布于各纵排浅部钻孔组之间，前后相邻的多个锚索钻孔形成一个纵排锚索钻孔组，巷道内的破碎顶板上从左到右均匀分布有多个纵排锚索钻孔组，且各纵排锚索钻孔组交叉分布于各纵排顶锚杆钻孔组之间，并且各纵排锚索钻孔组交叉分布于各纵排浅部钻孔组之间，这样多个纵排浅部钻孔组、多个纵排顶锚杆钻孔组、多个纵排锚索钻孔组交错分布于破碎顶板上，进而能保证破碎顶板上注浆孔方位的覆盖，深浅互补，以保证破碎顶板的支护强度；

本发明中，深部锚注一体化施工工艺的步骤2.1）中，当高压注浆泵上显示的压力不达标，或该左锚杆钻孔高压注浆结束后，该左锚杆钻孔未出现第一水泥浆液流出、漏浆、窜浆现象的发生，则判定该左锚杆钻孔内注入的高压第一水泥浆液的总量过低，则向该总左注浆锚杆内泵入清水以清洗总左注浆锚杆内侧壁，并用高压注浆泵向该总左注浆锚杆内注入高压第二水泥浆液以进行二次补浆作业，这样通过增加注浆的次数，查缺补漏，进而能保证裂隙的充实度；

本发明中，采用隔排注浆模式以对顶锚杆钻孔和锚索钻孔进行高压注浆作业，即：先进行完一个纵排顶锚杆钻孔组中部分顶锚杆钻孔的高压注浆作业后，然后进行下一个相邻纵排顶锚杆钻孔组中部分顶锚杆钻孔的高压注浆作业，再进行上一个纵排顶锚杆钻孔组中其余顶锚杆钻孔的高压注浆作业，之后再进行下一个相邻纵排顶锚杆钻孔组中其余顶锚杆钻孔的高压注浆作业，且先进行完一个纵排锚索钻孔组中部分锚索钻孔的高压注浆作业后，然后进行下一个相邻纵排锚索钻孔组中部分锚索钻孔的高压注浆作业，再进行上一个纵排锚索钻孔组中其余锚索钻孔的高压注浆作业，之后再进行下一个相邻纵排锚索钻孔组中其余锚索钻孔的高压注浆作业，这是由于在围岩破碎情况比较严重的条件下，由于同一排注浆锚杆或者注浆锚索注浆扩散范围大，压力衰减率高，难以保证有效的全面加固，采取隔排注浆模式可以在主要裂隙加固后，复注浆固结一些死角，以增强锚固煤体或者岩体的注浆量。

附图说明

图1为本发明的支护断面结构示意图。

附图说明：1、巷道，2、破碎顶板，3、浅部钻孔，4、总左注浆锚杆，5、总右注浆锚杆，6、总顶注浆锚杆，7、注浆锚索。

具体实施方式

如图1所示，一种破碎顶板大断面巷道快速掘进的浅固深注支护方法，包括以下步骤：

（1）浅部注胶加固工艺：

1.1）在巷道1内向破碎顶板2施工一个竖直向上的浅部钻孔3，浅部钻孔3竖直深度大于2.6米且小于等于3米，然后向该浅部钻孔3内插入多根相同且竖直并且两端开口的空心导管，相邻导管之间首尾固定连接且各导管竖直中线相重合，多根导管形成总导管，总导管竖直高度等于该浅部钻孔3竖直深度，且处于最上端处的导管侧壁上设有多个溢浆孔，再采用封孔器将总导管与注胶泵相连，注胶泵通过两根吸料管将固瑞斯注胶材料中的A、B两种组分以1:1体积比注入总导管内，固瑞斯注胶材料进而通过处于最上端处的导管顶端开口以及多个溢浆孔进入总导管外侧壁与该浅部钻孔3内侧壁之间的空隙处，且固瑞斯注胶材料进而渗透到破碎顶板2相应位置处的裂隙中，进而固瑞斯注胶材料发生凝固并与周围岩石结合成为一体以实现加固目的，当注胶泵压力增大直至停止工作或注胶泵未停止工作但是巷道1周围窜浆严重时，确认该浅部钻孔3注胶结束并停止注胶，并用机油冲洗注胶泵和吸料管；

1.2）重复步骤1）的操作以在巷道1内向破碎顶板2施工下一个浅部钻孔3并对该浅部钻孔3进行注胶作业，依此类推，对破碎顶板2先后进行多个浅部钻孔3的注胶作业，且施工完注胶作业的多个浅部钻孔3形成了巷道1内破碎顶板2的浅部注胶区域，浅部注胶区域内的固瑞斯注胶材料凝固后对破碎顶板2实现浅部加固；

（2）深部锚注一体化施工工艺：

2.1）步骤1.2）中浅部注胶区域内的固瑞斯注胶材料完全凝固后，且在巷道1掘出后3天或者巷道1掘进工作面滞后10米位置，其中巷道1每天掘出3.3米，在巷道1内向巷道1的左巷帮施工一个水平向左的左锚杆钻孔，然后向该左锚杆钻孔内插入两根相同且水平并且两端开口的空心左注浆锚杆，左注浆锚杆水平长度为2米，左注浆锚杆的外径为25毫米，且左注浆锚杆的壁厚为7毫米，两根左注浆锚杆之间通过抱箍固定连接，两根左注浆锚杆水平中线相重合，两根左注浆锚杆形成总左注浆锚杆4，总左注浆锚杆4水平长度为4米，再将高压注浆泵与总左注浆锚杆4右端连接，高压注浆泵向总左注浆锚杆4内注入高压的第一水泥浆液，第一水泥浆液进而通过处于最左端处的左注浆锚杆左端开口进入总左注浆锚杆4外侧壁与该左锚杆钻孔内侧壁之间的空隙处，且第一水泥浆液进而渗透到左巷帮相应位置处的裂隙中，进而第一水泥浆液发生凝固并与周围岩石结合成为一体，当高压注浆泵上显示的压力不达标，或该左锚杆钻孔高压注浆结束后，该左锚杆钻孔未出现第一水泥浆液流出、漏浆、窜浆现象的发生，则判定该左锚杆钻孔内注入的高压第一水泥浆液的总量过低，则向该总左注浆锚杆4内泵入清水以清洗总左注浆锚杆4内侧壁，并用高压注浆泵向该总左注浆锚杆4内注入高压第二水泥浆液以进行二次补浆作业；

2.2）重复步骤2.1）的操作以在巷道1内向巷道1的左巷帮施工下一个左锚杆钻孔并对该左锚杆钻孔进行高压注浆作业，依此类推，对巷道1的左巷帮先后进行多个左锚杆钻孔的高压注浆作业；

2.3）按步骤2.1）的操作在巷道1内向巷道1的右巷帮施工一个水平向右的右锚杆钻孔，然后向该右锚杆钻孔内插入两根相同且水平并且两端开口的空心右注浆锚杆，右注浆锚杆水平长度为2米，右注浆锚杆的外径为25毫米，且右注浆锚杆的壁厚为7毫米，两根右注浆锚杆之间通过抱箍固定连接，两根右注浆锚杆水平中线相重合，两根右注浆锚杆形成总右注浆锚杆5，总右注浆锚杆5水平长度为4米，并对该右锚杆钻孔进行高压注浆作业；

2.4）重复步骤2.3）的操作以在巷道1内向巷道1的右巷帮施工下一个右锚杆钻孔并对该右锚杆钻孔进行高压注浆作业，依此类推，对巷道1的右巷帮先后进行多个右锚杆钻孔的高压注浆作业；

2.5）按步骤2.1）的操作在巷道1内向破碎顶板2中部施工一个竖直向上的顶锚杆钻孔，然后向该顶锚杆钻孔内插入两根相同且竖直并且两端开口的空心顶注浆锚杆，顶注浆锚杆竖直长度为2米，顶注浆锚杆的外径为25毫米，且顶注浆锚杆的壁厚为7毫米，两根顶注浆锚杆之间通过抱箍固定连接，两根顶注浆锚杆竖直中线相重合，两根顶注浆锚杆形成总顶注浆锚杆6，总顶注浆锚杆6竖直长度为4米，并对该顶锚杆钻孔进行高压注浆作业；

2.6）重复步骤2.5）的操作以在巷道1内向破碎顶板2施工下一个顶锚杆钻孔并对该顶锚杆钻孔进行高压注浆作业，且由破碎顶板2中部向破碎顶板2左右两侧施工顶锚杆钻孔并对相应顶锚杆钻孔进行高压注浆作业，并且破碎顶板2最左侧的顶锚杆钻孔向左上方倾斜，而破碎顶板2最右侧的顶锚杆钻孔向右上方倾斜，依此类推，对破碎顶板2先后进行多个顶锚杆钻孔的高压注浆作业，且多个顶锚杆钻孔与多个浅部钻孔3间隔设置；

2.7）步骤2.6）中的最后一个顶锚杆钻孔高压注浆作业结束的3天后，按步骤2.1）的操作在巷道1内向破碎顶板2施工一个竖直向上的锚索钻孔，然后向该锚索钻孔内插入两端开口的空心注浆锚索7，注浆锚索7的竖直长度为6米，注浆锚索7的外径为22毫米或29毫米，并对该注浆锚索7进行高压注浆作业；

2.8）重复步骤2.7）的操作以在巷道1内向破碎顶板2施工下一个锚索钻孔并对该锚索钻孔进行高压注浆作业，且由破碎顶板2中部向破碎顶板2左右两侧施工锚索钻孔并对相应锚索钻孔进行高压注浆作业，依此类推，对破碎顶板2先后进行多个锚索钻孔的高压注浆作业，且多个锚索钻孔、多个顶锚杆钻孔、多个浅部钻孔3间隔设置。

其中，

步骤1.1）中，浅部钻孔3的内径为42毫米，浅部钻孔3竖直深度为3米，向该浅部钻孔3内插入三根相同且两端开口的空心导管，导管的竖直长度为1米且导管的外径为40毫米，导管为钢管，相邻导管之间通过抱箍固定连接，多个溢浆孔均匀分布于处于最上端处的导管侧壁上，且相邻溢浆孔的间距为20厘米；

步骤1.2）中，相邻浅部钻孔3之间的水平间距为2-5米，前后多个浅部钻孔3形成一个纵排浅部钻孔3组，巷道1内的破碎顶板2上从左到右均匀分布有多个纵排浅部钻孔3组。

其中，步骤（1）浅部注胶加固工艺中，先在巷道1内向破碎顶板2施工一个A浅部钻孔3并对A浅部钻孔3进行注胶作业后，再在巷道1内向破碎顶板2施工一个B浅部钻孔3并对B浅部钻孔3进行注胶作业，且A浅部钻孔3与B浅部钻孔3相邻，待B浅部钻孔3注胶作业结束3-5小时后，在巷道1内向A浅部钻孔3与B浅部钻孔3之间的破碎顶板2施工一个竖直向上的试验钻孔，若试验钻孔内没有固瑞斯注胶材料流出，则说明注入B浅部钻孔3内的固瑞斯注胶材料已凝固，之后按步骤1.2）操作。

其中，步骤2.1）中，第一水泥浆液中水和水泥的质量比例为1：2，且在第一水泥浆液中添加质量配比为8%的ACZ-I水泥注浆添加剂，高压第一水泥浆液的压力为7-10MPa，第二水泥浆液中水和水泥的质量比例为1：1，且在第二水泥浆液中添加质量配比为8%的ACZ-I水泥注浆添加剂，高压第二水泥浆液的压力为7-10MPa。

其中，

步骤2.6）中，前后相邻的多个顶锚杆钻孔形成一个纵排顶锚杆钻孔组，巷道1内的破碎顶板2上从左到右均匀分布有多个纵排顶锚杆钻孔组，且各纵排顶锚杆钻孔组交叉分布于各纵排浅部钻孔3组之间；

步骤2.8）中，前后相邻的多个锚索钻孔形成一个纵排锚索钻孔组，巷道1内的破碎顶板2上从左到右均匀分布有多个纵排锚索钻孔组，且各纵排锚索钻孔组交叉分布于各纵排顶锚杆钻孔组之间，并且各纵排锚索钻孔组交叉分布于各纵排浅部钻孔3组之间。

其中，

先进行完一个纵排顶锚杆钻孔组的高压注浆作业后，再进行下一个相邻纵排顶锚杆钻孔组的高压注浆作业，依此类推，完成所有纵排顶锚杆钻孔组的高压注浆作业；

且先进行完一个纵排锚索钻孔组的高压注浆作业后，再进行下一个相邻纵排锚索钻孔组的高压注浆作业，依此类推，完成所有纵排锚索钻孔组的高压注浆作业。

其中，采用隔排注浆模式以对顶锚杆钻孔和锚索钻孔进行高压注浆作业，即：

先进行完一个纵排顶锚杆钻孔组中部分顶锚杆钻孔的高压注浆作业后，然后进行下一个相邻纵排顶锚杆钻孔组中部分顶锚杆钻孔的高压注浆作业，再进行上一个纵排顶锚杆钻孔组中其余顶锚杆钻孔的高压注浆作业，之后再进行下一个相邻纵排顶锚杆钻孔组中其余顶锚杆钻孔的高压注浆作业；

且先进行完一个纵排锚索钻孔组中部分锚索钻孔的高压注浆作业后，然后进行下一个相邻纵排锚索钻孔组中部分锚索钻孔的高压注浆作业，再进行上一个纵排锚索钻孔组中其余锚索钻孔的高压注浆作业，之后再进行下一个相邻纵排锚索钻孔组中其余锚索钻孔的高压注浆作业。

其中，

固瑞斯注胶材料中的A组分为CM-11树脂，固瑞斯注胶材料中的B组分为CM-11催化剂，CM-11树脂在23±2℃时的比重为1030±20 Kg/m³，CM-11催化剂在23±2℃时的比重为1230±20 Kg/m³，CM-11树脂在23±2℃时的粘度为200-300 mPa·s，CM-11催化剂在23±2℃时的粘度为200-250 mPa·s；

CM-11催化剂与CM-11树脂以1:1体积比混合后得到的固瑞斯注胶材料凝固后的抗压强度大于55 MPa，粘结强度大于3 MPa，扩散半径大于2m，且凝固后的固瑞斯注胶材料阻燃；

大断面巷道1是指横截面面积大于20平方米的半煤岩巷。

本发明中，深部锚注一体化施工工艺中的注浆锚杆和注浆锚索7采用的是高压注浆方式，高压注浆可以保证注浆锚杆和注浆锚索7中的带压浆液完全充填到大断面巷道1破碎顶板2的围岩裂隙中，并且将节理面进行压模，保证在巷道1顶板深部范围注浆加固作业的实现，保证巷道1顶板的稳定性和巷道1的快速掘进，实现对巷道1顶板高压注浆的锚固作业。

Claims (10)

1.一种破碎顶板大断面巷道快速掘进的浅固深注支护方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）浅部注胶加固工艺：

1.1）在巷道内向破碎顶板施工一个竖直向上的浅部钻孔，浅部钻孔竖直深度大于2.6米且小于等于3米，然后向该浅部钻孔内插入多根相同且竖直并且两端开口的空心导管，相邻导管之间首尾固定连接且各导管竖直中线相重合，多根导管形成总导管，总导管竖直高度等于该浅部钻孔竖直深度，且处于最上端处的导管侧壁上设有多个溢浆孔，再采用封孔器将总导管与注胶泵相连，注胶泵通过两根吸料管将固瑞斯注胶材料中的A、B两种组分以1:1体积比注入总导管内，固瑞斯注胶材料进而通过处于最上端处的导管顶端开口以及多个溢浆孔进入总导管外侧壁与该浅部钻孔内侧壁之间的空隙处，且固瑞斯注胶材料进而渗透到破碎顶板相应位置处的裂隙中，进而固瑞斯注胶材料发生凝固并与周围岩石结合成为一体以实现加固目的，当注胶泵压力增大直至停止工作或注胶泵未停止工作但是巷道周围窜浆严重时，确认该浅部钻孔注胶结束并停止注胶，并用机油冲洗注胶泵和吸料管；

1.2）重复步骤1）的操作以在巷道内向破碎顶板施工下一个浅部钻孔并对该浅部钻孔进行注胶作业，依此类推，对破碎顶板先后进行多个浅部钻孔的注胶作业，且施工完注胶作业的多个浅部钻孔形成了巷道内破碎顶板的浅部注胶区域，浅部注胶区域内的固瑞斯注胶材料凝固后对破碎顶板实现浅部加固；

（2）深部锚注一体化施工工艺：

2.1）步骤1.2）中浅部注胶区域内的固瑞斯注胶材料完全凝固后，在巷道内向巷道的左巷帮施工一个水平向左的左锚杆钻孔，然后向该左锚杆钻孔内插入多根相同且水平并且两端开口的空心左注浆锚杆，相邻左注浆锚杆之间首尾固定连接且各左注浆锚杆水平中线相重合，多根左注浆锚杆形成总左注浆锚杆，总左注浆锚杆水平长度为4米，再将高压注浆泵与总左注浆锚杆右端连接，高压注浆泵向总左注浆锚杆内注入高压的第一水泥浆液，第一水泥浆液进而通过处于最左端处的左注浆锚杆左端开口进入总左注浆锚杆外侧壁与该左锚杆钻孔内侧壁之间的空隙处，且第一水泥浆液进而渗透到左巷帮相应位置处的裂隙中，进而第一水泥浆液发生凝固并与周围岩石结合成为一体，当高压注浆泵上显示的压力不达标，或该左锚杆钻孔高压注浆结束后，该左锚杆钻孔未出现第一水泥浆液流出、漏浆、窜浆现象的发生，则判定该左锚杆钻孔内注入的高压第一水泥浆液的总量过低，则向该总左注浆锚杆内泵入清水以清洗总左注浆锚杆内侧壁，并用高压注浆泵向该总左注浆锚杆内注入高压第二水泥浆液以进行二次补浆作业；

2.2）重复步骤2.1）的操作以在巷道内向巷道的左巷帮施工下一个左锚杆钻孔并对该左锚杆钻孔进行高压注浆作业，依此类推，对巷道的左巷帮先后进行多个左锚杆钻孔的高压注浆作业；

2.3）按步骤2.1）的操作在巷道内向巷道的右巷帮施工一个水平向右的右锚杆钻孔，然后向该右锚杆钻孔内插入多根相同且水平并且两端开口的空心右注浆锚杆，相邻右注浆锚杆之间首尾固定连接且各右注浆锚杆水平中线相重合，多根右注浆锚杆形成总右注浆锚杆，总右注浆锚杆水平长度为4米，并对该右锚杆钻孔进行高压注浆作业；

2.4）重复步骤2.3）的操作以在巷道内向巷道的右巷帮施工下一个右锚杆钻孔并对该右锚杆钻孔进行高压注浆作业，依此类推，对巷道的右巷帮先后进行多个右锚杆钻孔的高压注浆作业；

2.5）按步骤2.1）的操作在巷道内向破碎顶板中部施工一个竖直向上的顶锚杆钻孔，然后向该顶锚杆钻孔内插入多根相同且竖直并且两端开口的空心顶注浆锚杆，相邻顶注浆锚杆之间首尾固定连接且各顶注浆锚杆竖直中线相重合，多根顶注浆锚杆形成总顶注浆锚杆，总顶注浆锚杆竖直长度为4米，并对该顶锚杆钻孔进行高压注浆作业；

2.6）重复步骤2.5）的操作以在巷道内向破碎顶板施工下一个顶锚杆钻孔并对该顶锚杆钻孔进行高压注浆作业，且由破碎顶板中部向破碎顶板左右两侧施工顶锚杆钻孔并对相应顶锚杆钻孔进行高压注浆作业，并且破碎顶板最左侧的顶锚杆钻孔向左上方倾斜，而破碎顶板最右侧的顶锚杆钻孔向右上方倾斜，依此类推，对破碎顶板先后进行多个顶锚杆钻孔的高压注浆作业，且多个顶锚杆钻孔与多个浅部钻孔间隔设置；

2.7）步骤2.6）中的最后一个顶锚杆钻孔高压注浆作业结束的一段时间后，按步骤2.1）的操作在巷道内向破碎顶板施工一个竖直向上的锚索钻孔，然后向该锚索钻孔内插入两端开口的空心注浆锚索，注浆锚索的竖直长度为6米，并对该注浆锚索进行高压注浆作业；

2.8）重复步骤2.7）的操作以在巷道内向破碎顶板施工下一个锚索钻孔并对该锚索钻孔进行高压注浆作业，且由破碎顶板中部向破碎顶板左右两侧施工锚索钻孔并对相应锚索钻孔进行高压注浆作业，依此类推，对破碎顶板先后进行多个锚索钻孔的高压注浆作业，且多个锚索钻孔、多个顶锚杆钻孔、多个浅部钻孔间隔设置。

2.根据权利要求1所述的一种破碎顶板大断面巷道快速掘进的浅固深注支护方法，其特征在于：

步骤1.1）中，浅部钻孔的内径为42毫米，浅部钻孔竖直深度为3米，向该浅部钻孔内插入三根相同且两端开口的空心导管，导管的竖直长度为1米且导管的外径为40毫米，导管为钢管，相邻导管之间通过抱箍固定连接，多个溢浆孔均匀分布于处于最上端处的导管侧壁上，且相邻溢浆孔的间距为20厘米；

步骤1.2）中，相邻浅部钻孔之间的水平间距为2-5米，前后多个浅部钻孔形成一个纵排浅部钻孔组，巷道内的破碎顶板上从左到右均匀分布有多个纵排浅部钻孔组。

3.根据权利要求1所述的一种破碎顶板大断面巷道快速掘进的浅固深注支护方法，其特征在于：步骤（1）浅部注胶加固工艺中，先在巷道内向破碎顶板施工一个A浅部钻孔并对A浅部钻孔进行注胶作业后，再在巷道内向破碎顶板施工一个B浅部钻孔并对B浅部钻孔进行注胶作业，且A浅部钻孔与B浅部钻孔相邻，待B浅部钻孔注胶作业结束3-5小时后，在巷道内向A浅部钻孔与B浅部钻孔之间的破碎顶板施工一个竖直向上的试验钻孔，若试验钻孔内没有固瑞斯注胶材料流出，则说明注入B浅部钻孔内的固瑞斯注胶材料已凝固，之后按步骤1.2）操作。

4.根据权利要求1所述的一种破碎顶板大断面巷道快速掘进的浅固深注支护方法，其特征在于：

步骤2.1）中，向左锚杆钻孔内插入两根相同且水平并且两端开口的空心左注浆锚杆，左注浆锚杆水平长度为2米，左注浆锚杆的外径为25毫米，且左注浆锚杆的壁厚为7毫米，两根左注浆锚杆之间通过抱箍固定连接；

步骤2.3）中，向右锚杆钻孔内插入两根相同且水平并且两端开口的空心右注浆锚杆，右注浆锚杆水平长度为2米，右注浆锚杆的外径为25毫米，且右注浆锚杆的壁厚为7毫米，两根右注浆锚杆之间通过抱箍固定连接；

步骤2.5）中，向顶锚杆钻孔内插入两根相同且竖直并且两端开口的空心顶注浆锚杆，顶注浆锚杆竖直长度为2米，顶注浆锚杆的外径为25毫米，且顶注浆锚杆的壁厚为7毫米，两根顶注浆锚杆之间通过抱箍固定连接；

步骤2.7）中，注浆锚索的外径为22毫米或29毫米。

5.根据权利要求1所述的一种破碎顶板大断面巷道快速掘进的浅固深注支护方法，其特征在于：步骤2.1）中，第一水泥浆液中水和水泥的质量比例为1：2，且在第一水泥浆液中添加质量配比为8%的ACZ-I水泥注浆添加剂，高压第一水泥浆液的压力为7-10MPa，第二水泥浆液中水和水泥的质量比例为1：1，且在第二水泥浆液中添加质量配比为8%的ACZ-I水泥注浆添加剂，高压第二水泥浆液的压力为7-10MPa。

6.根据权利要求1所述的一种破碎顶板大断面巷道快速掘进的浅固深注支护方法，其特征在于：

步骤2.1）中，步骤1.2）中浅部注胶区域内的固瑞斯注胶材料完全凝固后，且在巷道掘出后3天或者巷道掘进工作面滞后10米位置，其中巷道每天掘出3.3米，在巷道内向巷道的左巷帮施工一个水平向左的左锚杆钻孔；

步骤2.7）中，步骤2.6）中的最后一个顶锚杆钻孔高压注浆作业结束的3天后，按步骤2.1）的操作在巷道内向破碎顶板施工一个竖直向上的锚索钻孔。

7.根据权利要求2所述的一种破碎顶板大断面巷道快速掘进的浅固深注支护方法，其特征在于：

步骤2.6）中，前后相邻的多个顶锚杆钻孔形成一个纵排顶锚杆钻孔组，巷道内的破碎顶板上从左到右均匀分布有多个纵排顶锚杆钻孔组，且各纵排顶锚杆钻孔组交叉分布于各纵排浅部钻孔组之间；

步骤2.8）中，前后相邻的多个锚索钻孔形成一个纵排锚索钻孔组，巷道内的破碎顶板上从左到右均匀分布有多个纵排锚索钻孔组，且各纵排锚索钻孔组交叉分布于各纵排顶锚杆钻孔组之间，并且各纵排锚索钻孔组交叉分布于各纵排浅部钻孔组之间。

8.根据权利要求7所述的一种破碎顶板大断面巷道快速掘进的浅固深注支护方法，其特征在于：

先进行完一个纵排顶锚杆钻孔组的高压注浆作业后，再进行下一个相邻纵排顶锚杆钻孔组的高压注浆作业，依此类推，完成所有纵排顶锚杆钻孔组的高压注浆作业；

且先进行完一个纵排锚索钻孔组的高压注浆作业后，再进行下一个相邻纵排锚索钻孔组的高压注浆作业，依此类推，完成所有纵排锚索钻孔组的高压注浆作业。

9.根据权利要求7所述的一种破碎顶板大断面巷道快速掘进的浅固深注支护方法，其特征在于：采用隔排注浆模式以对顶锚杆钻孔和锚索钻孔进行高压注浆作业，即：

先进行完一个纵排顶锚杆钻孔组中部分顶锚杆钻孔的高压注浆作业后，然后进行下一个相邻纵排顶锚杆钻孔组中部分顶锚杆钻孔的高压注浆作业，再进行上一个纵排顶锚杆钻孔组中其余顶锚杆钻孔的高压注浆作业，之后再进行下一个相邻纵排顶锚杆钻孔组中其余顶锚杆钻孔的高压注浆作业；

且先进行完一个纵排锚索钻孔组中部分锚索钻孔的高压注浆作业后，然后进行下一个相邻纵排锚索钻孔组中部分锚索钻孔的高压注浆作业，再进行上一个纵排锚索钻孔组中其余锚索钻孔的高压注浆作业，之后再进行下一个相邻纵排锚索钻孔组中其余锚索钻孔的高压注浆作业。

10.根据权利要求1所述的一种破碎顶板大断面巷道快速掘进的浅固深注支护方法，其特征在于：

固瑞斯注胶材料中的A组分为CM-11树脂，固瑞斯注胶材料中的B组分为CM-11催化剂，CM-11树脂在23±2℃时的比重为1030±20 Kg/m³，CM-11催化剂在23±2℃时的比重为1230±20 Kg/m³，CM-11树脂在23±2℃时的粘度为200-300 mPa·s，CM-11催化剂在23±2℃时的粘度为200-250 mPa·s；

CM-11催化剂与CM-11树脂以1:1体积比混合后得到的固瑞斯注胶材料凝固后的抗压强度大于55 MPa，粘结强度大于3 MPa，扩散半径大于2m，且凝固后的固瑞斯注胶材料阻燃；

大断面巷道是指横截面面积大于20平方米的半煤岩巷。