CN110645002A - 一种煤矿巷道的支护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于巷道支护技术领域，具体涉及一种煤矿巷道的支护方法，具体的施工步骤如下：地面预注浆加固，由地面施工钻至设计巷道层位；开凿巷道，巷道四周安装金属网，沿着巷道四周打入一次支护锚杆，随后对巷道内围岩表面进行第一次喷浆；待第一次喷浆凝固后，在第一次凝固的混凝土上再次安装金属网，沿着巷道四周打入二次支护锚杆，再进行第二次喷浆，二次支护锚杆与一次支护锚杆在沿着巷道掘进方向上交替布置；对着巷道的巷顶打入锚索。本发明支护结构，适合不同深度的巷道、围岩破碎巷道、软弱围岩巷道和揭煤巷道，且施工方便，安全性高，可进行大范围推广。

Description

一种煤矿巷道的支护方法
技术领域
本发明属于巷道支护技术领域，具体涉及一种煤矿巷道的支护方法。
背景技术
掘进作为煤炭开采先行工序，采掘比例协调是保证煤炭高效开采的关键，随着矿井的开拓向两翼及深部延伸，开拓岩巷越来越多，也越来越长，为保证煤炭开采顺利接替，在采区衔接、水平接替、巷道拓展以及各大矿区采掘技术日趋紧张的局面下，唯一有效的解决途径就是改善巷道围岩特性，提高岩巷的掘进速度，因此盾构机施工也越来越受到重视。随着矿井向深部延伸，特别是深部大断面岩巷，受高地压、断层、煤层、地下水等影响，巷道围岩稳定性大大降低，巷道支护难度也越来越大，直接影响矿井的生产安全及高效生产。
目前，采用盾构机施工的巷道，多在矿井浅部稳定围岩中，采用传统的锚网索喷支护，就能控制围岩的变形。但是到矿井深部，围岩呈现软岩特性，并且受断层、煤层、地下水等因素影响，深部巷道多采用锚网索喷注联合支护，遇断层破碎带及过煤层时，多采用支架、U型钢支护等，这样导致支护工序复杂，严重影响施工安全及施工进度。因此提出一种煤矿复杂地质条件下盾构机快速施工巷道支护新方法，对巷道围岩进行提前治理，提高围岩强度，保证巷道的稳定性，对煤矿安全生产及高效生产具有重要的实践意义。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种煤矿巷道的支护方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：一种煤矿巷道的支护方法，具体的施工步骤如下：
一、地面预注浆加固，由地面施工钻至设计巷道层位；
二、开凿巷道，巷道四周安装金属网，沿着巷道四周打入一次支护锚杆，随后对巷道内围岩表面进行第一次喷浆；
三、待第一次喷浆凝固后，在第一次凝固的混凝土上再次安装金属网，沿着巷道四周打入二次支护锚杆，再进行第二次喷浆，二次支护锚杆与一次支护锚杆在沿着巷道掘进方向上交替布置；
四、对着巷道的巷顶打入锚索。
进一步地，步骤一具体的施工包括一开、二开和三开，一开为竖直直孔段，孔径Φ311mm，钻入基岩段5～10m，下入Φ244.5×8.94mm孔口管，至基岩段，水泥固井，隔离第四系表土地层；二开为定向导斜段，孔径Φ215.9mm，孔深310～810m，下入Φ177.8×8.05mm套管，水泥固井；三开为水平治理段，孔径Φ152mm，裸孔钻进至水平治理段，注浆改造岩层岩性。
进一步地，为保证钻孔施工精度要求，采用磁导向辅助巷道治理钻孔的施工，利用定向孔，从地面下入磁导向仪器，磁导向仪器位于巷道中心位置，然后巷道治理孔轨迹通过磁导向进行顺巷钻探，保证钻进轨迹。
进一步地，注浆水泥采用标号P.O.32.5普通硅酸盐水泥浆。
进一步地，水泥浆比重为1.2～1.7t/m3。
进一步地，孔口注浆终压设计为10～15Mpa；注浆结束后，全长封孔。
进一步地，一次喷浆的厚度为100mm，二次喷浆的厚度为100mm，水泥选用普通硅酸盐水泥，其标号为P.O.32.5级，黄砂粒径为大于0.35mm中粗砂，石子粒径为5～15mm，速凝剂为J85型；喷射砼料配比为水泥∶黄砂∶石子∶速凝剂=1∶2∶2∶0.04，水灰比为0.4～0.5∶1，喷射砼强度为C20。
进一步地，一次支护锚杆的规格为Φ20×2400mm，一次支护锚杆间排距为800×800mm，初锚扭矩不小于300N·m；二次支护锚杆的规格为Φ22×2800mm；二次支护锚杆间排距为800×800mm，初锚扭矩不小于300N·m，相邻的一次支护锚杆与二次支护锚杆间的间距为400mm。
进一步地，所述锚索规格为Φ21.6×7000mm，每排布置三根，正顶一根，两肩窝各布置一根，对称布置，间排距2000×1600mm，垂直于岩层层面布置，预紧力不小于100KN。
本发明的有益效果是：1、本发明通过地面预注浆，能够有效改善围岩岩性，显著提高了巷道围岩整体稳定性。
2、采用锚索和双层金属网进行支护，支护效果显著提升，减少了巷道返修次数，大大节省了人力、物力及财力，有效降低了巷道支护成本。
3、本发明支护结构，适合不同深度的巷道、围岩破碎巷道、软弱围岩巷道和揭煤巷道，且施工方便，安全性高，可进行大范围推广。
附图说明
图1为本发明巷道支护示意图；
图2为本发明掘进示意图；
图中，1、地面，2、一开，3、二开，4、三开，5、巷道，6、一次支护锚杆，7、二次支护锚杆，8、锚索，9、喷浆支护层，10、金属网。
具体实施方式
下面根据附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1和图2所示，一种煤矿巷道的支护方法，具体的施工步骤如下：
一、地面1预注浆加固，由地面1施工钻至设计巷道层位；具体的施工包括一开（第一次开钻）、二开（第二次开钻）和三开（第三次开钻），一开为竖直直孔段，孔径Φ311mm，钻入基岩段5～10m，然后下入Φ244.5×8.94mm的孔口管，至基岩段，注入水泥将孔口管与钻孔之间的空隙密封，将第四系表土地层隔离；二开为定向导斜段，孔径Φ215.9mm，钻孔的深度为310～810m，下入Φ177.8×8.05mm的套管，水泥固井；三开为水平治理段，孔径Φ152mm，裸孔钻进至水平治理段，注浆改造岩层岩性。
二、开凿巷道5，巷道5四周安装金属网10，沿着巷道5四周打入一次支护锚杆6，随后对巷道5内围岩表面进行第一次喷浆；
三、待第一次喷浆凝固后，在第一次凝固的混凝土上再次安装金属网10，沿着巷道5四周打入二次支护锚杆7，再进行第二次喷浆，二次支护锚杆7与一次支护锚杆6在沿着巷道掘进方向上交替布置；一次支护锚杆6和二次支护锚杆7均在盾构机作业平台上利用锚杆钻机进行施工；
四、对着巷道5的巷顶打入锚索8，锚索8对巷顶起到进一步支护的作用。
进一步地，为保证钻孔施工精度要求，采用磁导向辅助巷道治理钻孔的施工，利用定向孔，从地面下入磁导向仪器，磁导向仪器位于巷道中心位置，然后巷道治理孔轨迹通过磁导向进行顺巷钻探，保证钻进轨迹。
具体地，在一开、二开和三开中所采用的注浆水泥采用标号P.O.32.5普通硅酸盐水泥浆；水泥浆比重为1.2～1.7t/m3；孔口注浆终压设计为10～15Mpa；注浆结束后，全长封孔。
作为本实施例的优选，一次喷浆的厚度为100mm，二次喷浆的厚度为100mm，水泥选用普通硅酸盐水泥，其标号为P.O.32.5级，混凝土中黄砂粒径为大于0.35mm中粗砂，石子粒径为5～15mm，速凝剂为J85型；喷射砼料配比为水泥∶黄砂∶石子∶速凝剂=1∶2∶2∶0.04，水灰比为0.4～0.5∶1，喷射砼强度为C20。
具体地，一次支护锚杆6的规格为Φ20×2400mm，一次支护锚杆6间排距为800×800mm，初锚扭矩不小于300N·m；二次支护锚杆7的规格为Φ22×2800mm；二次支护锚杆7间排距为800×800mm，初锚扭矩不小于300N·m，相邻的一次支护锚杆6与二次支护锚杆7间的间距为400mm。
作为本实施例的优选，所述锚索8规格为Φ21.6×7000mm，每排布置三根，正顶一根，两肩窝各布置一根，对称布置，间排距2000×1600mm，垂直于岩层层面布置，预紧力不小于100KN。
在地面预注浆加固巷道，是一种新的支护理念，通过地面预注浆，能够有效改善围岩岩性，显著提高了巷道围岩整体稳定性。采用锚索和双层金属网进行支护，支护效果显著提升，减少了巷道返修次数，大大节省了人力、物力及财力，有效降低了巷道支护成本。本发明支护结构，适合不同深度的巷道、围岩破碎巷道、软弱围岩巷道和揭煤巷道，且施工方便，安全性高，可进行大范围推广。

Claims (9)

1.一种煤矿巷道的支护方法，其特征在于，具体的施工步骤如下：
一、地面（1）预注浆加固，由地面（1）施工钻至设计巷道层位；
二、开凿巷道（5），巷道（5）四周安装金属网（10），沿着巷道（5）四周打入一次支护锚杆（6），随后对巷道（5）内围岩表面进行第一次喷浆；
三、待第一次喷浆凝固后，在第一次凝固的混凝土上再次安装金属网（10），沿着巷道（5）四周打入二次支护锚杆（7），再进行第二次喷浆，二次支护锚杆（7）与一次支护锚杆（6）在沿着巷道掘进方向上交替布置；
四、对着巷道（5）的巷顶打入锚索（8）。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道的支护方法，其特征在于，步骤一具体的施工包括一开、二开和三开，一开为竖直直孔段，孔径Φ311mm，钻入基岩段5～10m，下入Φ244.5×8.94mm孔口管，至基岩段，水泥固井，隔离第四系表土地层；二开为定向导斜段，孔径Φ215.9mm，孔深310～810m，下入Φ177.8×8.05mm套管，水泥固井；三开为水平治理段，孔径Φ152mm，裸孔钻进至水平治理段，注浆改造岩层岩性。
3.根据权利要求2所述的一种煤矿巷道的支护方法，其特征在于，为保证钻孔施工精度要求，采用磁导向辅助巷道治理钻孔的施工，利用定向孔，从地面下入磁导向仪器，磁导向仪器位于巷道中心位置，然后巷道治理孔轨迹通过磁导向进行顺巷钻探，保证钻进轨迹。
4.根据权利要求2所述的一种煤矿巷道的支护方法，其特征在于，注浆水泥采用标号P.O.32.5普通硅酸盐水泥浆。
5.根据权利要求4所述的一种煤矿巷道的支护方法，其特征在于，水泥浆比重为1.2～1.7t/m3。
6.根据权利要求2所述的一种煤矿巷道的支护方法，其特征在于，孔口注浆终压设计为10～15Mpa；注浆结束后，全长封孔。
7.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道的支护方法，其特征在于，一次喷浆的厚度为100mm，二次喷浆的厚度为100mm，水泥选用普通硅酸盐水泥，其标号为P.O.32.5级，黄砂粒径为大于0.35mm中粗砂，石子粒径为5～15mm，速凝剂为J85型；喷射砼料配比为水泥∶黄砂∶石子∶速凝剂=1∶2∶2∶0.04，水灰比为0.4～0.5∶1，喷射砼强度为C20。
8.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道的支护方法，其特征在于，一次支护锚杆（6）的规格为Φ20×2400mm，一次支护锚杆（6）间排距为800×800mm，初锚扭矩不小于300N·m；二次支护锚杆（7）的规格为Φ22×2800mm；二次支护锚杆（7）间排距为800×800mm，初锚扭矩不小于300N·m，相邻的一次支护锚杆（6）与二次支护锚杆（7）间的间距为400mm。
9.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道的支护方法，其特征在于，所述锚索（8）规格为Φ21.6×7000mm，每排布置三根，正顶一根，两肩窝各布置一根，对称布置，间排距2000×1600mm，垂直于岩层层面布置，预紧力不小于100KN。
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