CN111322097A - 一种协同巷道围岩变形的支护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种协同巷道围岩变形的支护方法,涉及金属矿山深层和复杂矿体规模化开采安全支护技术领域。本发明所述协同巷道围岩变形的支护方法在巷道掘进结束后分次对巷道进行支护,一次喷锚网支护后使巷道的应力得到有效的释放后对其进行二次锚注支护,既提高了支护质量又充分利用了巷道围岩的自身承载能力,提高了巷道围岩的整体性,实现了协同巷道围岩变形的支护形式,通过此方法可以实现对松软破碎岩体巷道安全高效的支护,可以提高支护效果,有效的延长了巷道的服务年限,进而降低了巷道的维护成本,具有操作简单,适用性强的特点。
Description
技术领域
本发明涉及金属矿山深层和复杂矿体规模化开采安全支护技术领域,尤其涉及一种协同巷道围岩变形的支护方法。
背景技术
目前,在金属矿山采矿领域,对于井下节理裂隙较为发、松软破碎的岩体巷道,由于其自身承载能力较差,开挖后遇到空气、水等会出现风化膨胀,最终导致巷道变形破坏。对于此类破碎岩体需要对其进行加固处理,目前采用较多的支护方式有锚网支护、喷锚网联合支护、钢拱架支护、浇筑混凝土等。但对于不同的岩体条件需要采用不同的支护方式进行支护,以达到较好的支护效果,因此,如何利用巷道围岩实现巷道的有效支护并提升其稳定性是当前亟待解决的技术问题。
发明内容
为了克服现有技术中相关产品的不足,本发明提出一种协同巷道围岩变形的支护方法,在巷道掘进后及时对巷道围岩进行封闭支护,防止巷道围岩因遇水和空气风化后造成巷道围岩的变形破坏,待巷道进行喷锚网支护结束,巷道压力得到了有效的释放后进行锚注二次支护,通过锚注支护形成多层组合拱结构,扩大了支护结构的有效承载范围,提高支护结构的整体性和承载能力,进而维持了巷道的整体稳定性。
本发明提供了一种协同巷道围岩变形的支护方法,包括如下步骤:
步骤1:根据巷道断面要求进行掘进巷道,所述巷道的底角为圆弧状的巷道边帮;
步骤2:在巷道掘进后的预设时间内完成初次喷射混凝土,待喷浆凝结形成一次喷浆层,厚度为30mm;
步骤3:一次喷浆结束后待一次喷浆层达到初凝强度后打水泥卷锚杆孔并安装水泥卷锚杆,安装水泥卷锚杆时,先将锚固剂浸泡入水中,待气泡减少时立即将锚固剂送入水泥卷锚杆孔中,然后将水泥卷锚杆插入孔内,开动凿岩机将水泥卷锚杆和锚杆锚固剂送到孔底,凿岩机的转钎时间为30~60s以便搅拌锚固剂,然后立即停止,待5min后锚固剂初凝结束时再撤下凿岩机,同时进行锚网支护,将金属网悬挂到水泥卷锚杆上,并用托盘将金属网的网片紧贴在岩壁上;
步骤4:锚网支护结束后进行二次喷射混凝土作业形成二次喷浆层并全覆盖所述金属网,所述二次喷浆层厚度为70mm,喷浆料的配比及强度要求与一次喷浆层一致;
步骤5:在二次喷浆结束后经过4~7天,巷道压力得到了有效的释放后,钻凿注浆锚杆孔将注浆锚杆塞入到注浆锚杆孔内进行锚注二次支护;
步骤6:将注浆软管与注浆锚杆相连接,启动注浆泵,根据预设的注浆压力分段向岩壁内注入水泥浆,第一阶段先采用1:1的稀浆注入,再用0.7~0.8:1水灰比的浆液注入,第二阶段封孔时,为防止从孔口跑浆,改为0.6:1的稠浆封孔,待达到设计注浆量后停止注浆,完成整个巷道支护。
在本发明的某些实施方式中,所述注浆锚杆主要包括注浆锚杆杆体,所述注浆锚杆杆体的两端分别连接有注浆锚杆螺母和锚头,所述注浆锚杆螺母上分别依次环绕设置有垫板以及止浆塞,所述止浆塞朝向注浆锚杆孔内的方向,所述注浆锚杆杆体位于锚头的一端伸入到注浆锚杆孔内,通过所述锚头将注浆锚杆卡在注浆锚杆孔内。
在本发明的某些实施方式中,所述注浆锚杆的长度为1.8m、直径为25mm,注浆锚杆间的排距为1.2m×1.2m,底角注浆锚杆下扎30°~45°。
在本发明的某些实施方式中,所述水泥卷锚杆包括锚杆体,所述锚杆体的外端上依次套设有水泥卷锚杆螺母以及托盘,所述托盘位于所述水泥卷锚杆螺母的内侧,所述锚杆体位于所述托盘的内侧设置有螺纹,所述锚杆体的内端中部焊接有挡浆环,且挡浆环距锚杆体内端的距离为400mm,所述挡浆环的直径略小于水泥卷锚杆孔的内径。
在本发明的某些实施方式中,喷浆所采用的配合比为如下:1袋速凝剂:8袋硅酸盐水泥:0.75m3河砂,水灰比为0.4~0.45。
在本发明的某些实施方式中,在步骤6中,第一阶段注浆的注浆压力为1.3~1.8MPa,第一阶段注浆的注浆压力为2.0~2.5MPa。
在本发明的某些实施方式中,所述的注浆材料为水泥-水玻璃双液浆,即在纯水泥中掺加4.5%的45Be度水玻璃所形成的注浆液。
在本发明的某些实施方式中,所述水泥卷锚杆的排距为1.0m×1.0m。
在本发明的某些实施方式中,所述水泥卷锚杆的托盘规格为:150mm×150mm×10mm。
在本发明的某些实施方式中,巷道断面尺寸设计为2.5m×2.6m。
与现有技术相比,本发明有以下优点:
本发明所述协同巷道围岩变形的支护方法针对于不同断面形状、岩体结构特点的巷道可根据实际情况进行适应性的调整,具体通过一次喷锚网支护及二次锚注支护,可以有效的提高巷道围岩的整体性,充分的利用了岩体自身的强度和特点,待有效应力充分释放后进行二次支护,可以有效的协同巷道围岩变形,对于软弱岩层的巷道支护具有明显的优势,通过锚注支护形成多层组合拱结构,扩大了支护结构的有效承载范围,提高了支护结构的整体性和承载能力,具有操作简单,适用性强的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为协同巷道围岩变形的支护形式剖面图。
图2为巷道支护仰视示意图。
图3为水泥卷锚杆结构示意图。
图4为注浆锚杆结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,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,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,以下给出了本发明的较佳实施例。本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例,相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
参阅图1-4所示,本发明提供了一种协同巷道围岩变形的支护方法,其中,所述协同巷道围岩变形的支护方法包括如下步骤:
步骤1:根据巷道断面要求进行掘进巷道,所述巷道的底角为圆弧状的巷道边帮。
步骤2:在巷道掘进后的预设时间内完成初次喷射混凝土,待喷浆凝结形成一次喷浆层,厚度为30mm。
步骤3:一次喷浆结束后待一次喷浆层达到初凝强度后打水泥卷锚杆孔并安装水泥卷锚杆2,安装水泥卷锚杆2时,先将锚固剂浸泡入水中,待气泡减少时立即将锚固剂送入水泥卷锚杆孔中,然后将水泥卷锚杆2插入孔内,开动凿岩机将水泥卷锚杆2和锚杆锚固剂送到孔底,凿岩机的转钎时间为30~60s以便搅拌锚固剂,然后立即停止,待5min后锚固剂初凝结束时再撤下凿岩机,同时进行锚网支护,将金属网悬挂到水泥卷锚杆上,并用托盘将金属网的网片紧贴在岩壁上。
步骤4:锚网支护结束后进行二次喷射混凝土作业形成二次喷浆层并全覆盖所述金属网,所述二次喷浆层厚度为70mm,喷浆料的配比及强度要求与一次喷浆层一致。
步骤5:在二次喷浆结束后经过4~7天,巷道压力得到了有效的释放后,钻凿注浆锚杆孔将注浆锚杆1塞入到注浆锚杆孔内进行锚注二次支护。
步骤6:将注浆软管与注浆锚杆1相连接,启动注浆泵,根据预设的注浆压力分段向岩壁内注入水泥浆,第一阶段先采用1:1的稀浆注入,再用0.7~0.8:1水灰比的浆液注入,第二阶段封孔时,为防止从孔口跑浆,改为0.6:1的稠浆封孔,待达到设计注浆量后停止注浆,完成整个巷道支护。
在本发明实施例中,所述协同巷道围岩变形的支护方法提供的支护结构包括注浆锚杆1、水泥卷锚杆2、巷道边帮3、金属网4以及混凝土层5,所述混凝土层5由一次喷浆层和二次喷浆层组成。
根据巷道断面要求进行掘进巷道,巷道断面尺寸设计为2.5m×2.6m,为了控制巷道两帮下部出现内鼓现象,巷道底角设计成圆弧状,以减小底角应力集中现象的发生,掘进后形成巷道边帮3。
在上述步骤中,所述注浆锚杆1主要包括注浆锚杆杆体14,所述注浆锚杆杆体14的两端分别连接有注浆锚杆螺母11和锚头15,所述注浆锚杆螺母11上分别依次环绕设置有垫板12以及止浆塞13,所述止浆塞13朝向注浆锚杆孔内的方向,所述注浆锚杆杆体14位于锚头15的一端伸入到注浆锚杆孔内,通过所述锚头15将注浆锚杆1卡在注浆锚杆孔内,止浆塞13主要将孔口堵塞住,防止浆体外泄。所述注浆锚杆1的长度为1.8m、直径为25mm,注浆锚杆1间的排距为1.2m×1.2m,底角注浆锚杆下扎30°~45°。
在上述步骤中,所述水泥卷锚杆2包括锚杆体24,所述锚杆体24的外端上依次套设有水泥卷锚杆螺母21以及托盘22,所述托盘22位于所述水泥卷锚杆螺母21的内侧,所述锚杆体24位于所述托盘22的内侧设置有螺纹23,所述锚杆体24的内端中部焊接有挡浆环25,且挡浆环25距锚杆体24内端的距离为400mm,所述挡浆环25的直径略小于水泥卷锚杆孔的内径。
在上述步骤中,喷浆所采用的配合比为如下:1袋速凝剂:8袋硅酸盐水泥:0.75m3河砂,水灰比为0.4~0.45,所述速凝剂以及硅酸盐水泥均为标准规格,1袋的质量为50kg。
在巷道掘进后的2~3h内完成初次喷射混凝土,待喷浆凝结形成一次喷浆层,一次喷浆层的强度须达到20MPa。
在上述步骤中,第一阶段注浆的注浆压力为1.3~1.8MPa,第一阶段注浆的注浆压力为2.0~2.5MPa。所述的注浆材料为水泥-水玻璃双液浆,即在纯水泥中掺加4.5%的45Be度水玻璃所形成的注浆液。
所述水泥卷锚杆2的排距为1.0m×1.0m。所述水泥卷锚杆2的托盘规格为:150mm×150mm×10mm。
本发明所述协同巷道围岩变形的支护方法针对于不同断面形状、岩体结构特点的巷道可根据实际情况进行适应性的调整,具体通过一次喷锚网支护及二次锚注支护,可以有效的提高巷道围岩的整体性,充分的利用了岩体自身的强度和特点,待有效应力充分释放后进行二次支护,可以有效的协同巷道围岩变形,对于软弱岩层的巷道支护具有明显的优势,通过锚注支护形成多层组合拱结构,扩大了支护结构的有效承载范围,提高了支护结构的整体性和承载能力,具有操作简单,适用性强的特点。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。以上仅为本发明的实施例,但并不限制本发明的专利范围,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来而言,其依然可以对前述各具体实施方式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效替换。凡是利用本发明说明书内容所做的等效替换,直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理在本发明专利保护范围之内。
Claims (10)
1.一种协同巷道围岩变形的支护方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1:根据巷道断面要求进行掘进巷道,所述巷道的底角为圆弧状的巷道边帮;
步骤2:在巷道掘进后的预设时间内完成初次喷射混凝土,待喷浆凝结形成一次喷浆层,厚度为30mm;
步骤3:一次喷浆结束后待一次喷浆层达到初凝强度后打水泥卷锚杆孔并安装水泥卷锚杆,安装水泥卷锚杆时,先将锚固剂浸泡入水中,待气泡减少时立即将锚固剂送入水泥卷锚杆孔中,然后将水泥卷锚杆插入孔内,开动凿岩机将水泥卷锚杆和锚杆锚固剂送到孔底,凿岩机的转钎时间为30~60s以便搅拌锚固剂,然后立即停止,待5min后锚固剂初凝结束时再撤下凿岩机,同时进行锚网支护,将金属网悬挂到水泥卷锚杆上,并用托盘将金属网的网片紧贴在岩壁上;
步骤4:锚网支护结束后进行二次喷射混凝土作业形成二次喷浆层并全覆盖所述金属网,所述二次喷浆层厚度为70mm,喷浆料的配比及强度要求与一次喷浆层一致;
步骤5:在二次喷浆结束后经过4~7天,巷道压力得到了有效的释放后,钻凿注浆锚杆孔将注浆锚杆塞入到注浆锚杆孔内进行锚注二次支护;
步骤6:将注浆软管与注浆锚杆相连接,启动注浆泵,根据预设的注浆压力分段向岩壁内注入水泥浆,第一阶段先采用1:1的稀浆注入,再用0.7~0.8:1水灰比的浆液注入,第二阶段封孔时,为防止从孔口跑浆,改为0.6:1的稠浆封孔,待达到设计注浆量后停止注浆,完成整个巷道支护。
2.根据权利要求1所述的协同巷道围岩变形的支护方法,其特征在于:所述注浆锚杆主要包括注浆锚杆杆体,所述注浆锚杆杆体的两端分别连接有注浆锚杆螺母和锚头,所述注浆锚杆螺母上分别依次环绕设置有垫板以及止浆塞,所述止浆塞朝向注浆锚杆孔内的方向,所述注浆锚杆杆体位于锚头的一端伸入到注浆锚杆孔内,通过所述锚头将注浆锚杆卡在注浆锚杆孔内。
3.根据权利要求1所述的协同巷道围岩变形的支护方法,其特征在于:所述注浆锚杆的长度为1.8m、直径为25mm,注浆锚杆间的排距为1.2m×1.2m,底角注浆锚杆下扎30°~45°。
4.根据权利要求1所述的协同巷道围岩变形的支护方法,其特征在于:所述水泥卷锚杆包括锚杆体,所述锚杆体的外端上依次套设有水泥卷锚杆螺母以及托盘,所述托盘位于所述水泥卷锚杆螺母的内侧,所述锚杆体位于所述托盘的内侧设置有螺纹,所述锚杆体的内端中部焊接有挡浆环,且挡浆环距锚杆体内端的距离为400mm,所述挡浆环的直径略小于水泥卷锚杆孔的内径。
5.根据权利要求1所述的协同巷道围岩变形的支护方法,其特征在于:喷浆所采用的配合比为如下:1袋速凝剂:8袋硅酸盐水泥:0.75m3河砂,水灰比为0.4~0.45。
6.根据权利要求1所述的协同巷道围岩变形的支护方法,其特征在于:在步骤6中,第一阶段注浆的注浆压力为1.3~1.8MPa,第一阶段注浆的注浆压力为2.0~2.5MPa。
7.根据权利要求6所述的协同巷道围岩变形的支护方法,其特征在于:所述的注浆材料为水泥-水玻璃双液浆,即在纯水泥中掺加4.5%的45Be度水玻璃所形成的注浆液。
8.根据权利要求1所述的协同巷道围岩变形的支护方法,其特征在于:所述水泥卷锚杆的排距为1.0m×1.0m。
9.根据权利要求1所述的协同巷道围岩变形的支护方法,其特征在于:所述水泥卷锚杆的托盘规格为:150mm×150mm×10mm。
10.根据权利要求1所述的协同巷道围岩变形的支护方法,其特征在于:巷道断面尺寸设计为2.5m×2.6m。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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