CN112855223B - 一种煤巷穿越采空区壁后-超前帷幕空间一体化注浆方法 - Google Patents
一种煤巷穿越采空区壁后-超前帷幕空间一体化注浆方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112855223B CN112855223B CN202110367317.9A CN202110367317A CN112855223B CN 112855223 B CN112855223 B CN 112855223B CN 202110367317 A CN202110367317 A CN 202110367317A CN 112855223 B CN112855223 B CN 112855223B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- grouting
- coal roadway
- drilling
- slurry
- coal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 154
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 title claims abstract description 15
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 95
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 81
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 50
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims abstract description 47
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 claims abstract description 28
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 38
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 30
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 26
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 17
- 239000011440 grout Substances 0.000 claims description 10
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 claims description 8
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 6
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims description 4
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 claims description 3
- 235000012766 Cannabis sativa ssp. sativa var. sativa Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000012765 Cannabis sativa ssp. sativa var. spontanea Nutrition 0.000 claims description 3
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 claims description 3
- 235000009120 camo Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000005607 chanvre indien Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000011487 hemp Substances 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 3
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000007569 slipcasting Methods 0.000 claims 6
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract description 4
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 6
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 6
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 6
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 239000003469 silicate cement Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000009172 bursting Effects 0.000 description 1
- 239000007799 cork Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
- E21D11/04—Lining with building materials
- E21D11/10—Lining with building materials with concrete cast in situ; Shuttering also lost shutterings, e.g. made of blocks, of metal plates or other equipment adapted therefor
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D20/00—Setting anchoring-bolts
- E21D20/02—Setting anchoring-bolts with provisions for grouting
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
- E21D21/0026—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Piles And Underground Anchors (AREA)
Abstract
本发明提供的一种煤巷穿越采空区壁后‑超前帷幕空间一体化注浆方法，适用于煤炭井下使用。通过喷射混凝土和构建止浆帷幕墙以防止浆液溢出；掘进前，在煤巷迎头施工高低位‑长短式超前管棚注浆钻孔，采用多级钻‑注循环方式将浆液注入到煤巷前方及顶板破碎煤岩体中，浆液固结硬化后可将破碎松软的煤岩体胶结成连续完整好的注浆结石承载体，并形成封闭的空间注浆加固帷幕；其有效改善穿越采空区煤巷围岩松散破碎状态，对掘进后的煤巷进行深浅锚注加强支护，可形成注浆锚杆浅层‑注浆锚索深层加固的高强双层锚注拱壳承载结构，增强了煤巷的承载力与稳定性，确保了煤巷安全高效穿越采空区。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿煤巷掘进安全领域，尤其是一种适用于穿越采空区或破碎围岩体的矿山煤巷、隧道等工程领域支护中对破碎围岩超前加固的一体化复合注浆方法。
背景技术
我国煤炭资源储量丰富，但煤层赋存环境复杂多样，众多矿区都存在多个可采煤层，伴随着煤炭资源开采深度逐渐增加，分层开采的情况愈加增多，很多工作面不可避免的要布置在采空区下方，而煤矿采空区覆岩层不稳定，岩性主要为泥岩和砂质泥岩，采空区附近围岩多为煤层或煤矸石地层，围岩软弱破碎，极易风化剥落，无自稳能力，煤层煤巷开挖时又加大了对破碎围岩的扰动，极大影响了穿越采空区破碎带时的煤矿煤巷围岩的安全稳定性。煤巷穿越采空区期间，若采用不当的维护措施，极易出现煤壁片帮、掉顶，轻则影响采掘进度，造成煤炭采出效率下降；重则造成瓦斯超限、突水、冒顶片帮等伤亡事故，给煤炭开采造成很大的安全隐患，探索穿越采空区破碎带期间的煤巷合理支护方式成为亟待解决的重大问题。
目前煤层煤巷穿越采空区时，通过提前确定采空区的位置和形态，增加煤巷掘进深度以降低煤巷顶板受采空区破碎围岩的影响，主要采取被动工艺方法，在距离采空区揭露较远处快速拉底、及时支护顶帮，或采用减小煤巷断面尺寸、铺网、扩大超前棚、增加临时支护等方式。然而，以上常规的穿越采空区煤巷围岩治理技术主要适用于受到小煤窑采空区影响，在遇到较大采空区时，由于围岩更加破碎松散，采空区破碎带煤岩体受到严重破坏，往往难以成功，降低了掘进速度，增加了支护成本。
注浆是加固采空区破碎带区域围岩、防止煤壁片帮的有效措施，与前述的传统方法最明显的区别在于，注浆加固是一种主动治理方法。在穿越采空区下方掘进煤巷时，依据“全填充压力注浆、超前帷幕注浆”的方法，采用注浆钻孔、注浆锚杆、注浆锚索等手段将水泥单液浆或水泥-水玻璃单液浆直接注入采空区，该方法注浆量大，支护成本高，各种手段不能有效形成耦合注浆方式，上覆岩层无法通过注浆浆液胶结破碎岩体形成稳定的加固拱壳结构，或仅能形成一层加固拱壳结构，煤巷围压依然不够稳定。且一般采空区回填注浆需要较长的时间后才能进行煤巷开挖施工，无法进行连续掘进，在靠覆岩层承担围岩荷载期间极易发生坍塌、突水涌泥事故，加剧了对施工作业人员安全的威胁，拖延整体工期，加大工程投资费用。目前对穿越采空区煤巷的支护问题尚无好的解决方案，亟需选择安全、参数合理可靠、经济性最优的支护技术穿越采空区。
发明内容
技术问题：本发明的目的是针对采空区围岩松散破碎易崩塌，且可能赋存有瓦斯、水等其他隐蔽致灾因素的问题，克服已有技术中的不足之处，本发明提供了一种安全可靠、适用范围广的煤巷穿越采空区锚杆浅层-锚索深层-超前注浆帷幕空间一体化复合注浆方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明的煤巷穿越采空区壁后-超前帷幕空间一体化注浆方法，其步骤为：
a在开始掘进煤巷前，利用混凝土在未掘进煤巷的迎头面上构建止浆帷幕墙，待混凝土凝固后在止浆帷幕墙的上方靠近顶板处向破碎围岩区方向施工多个超前管棚注浆钻孔，并在超前管棚注浆钻孔孔口前端安装孔口耐高压厚壁注浆管；
b利用超前管棚注浆钻孔向未掘进煤巷上方的破碎围岩区注浆从而使破碎围岩胶结形成注浆加固结石承载区；
c对形注浆加固结石承载区下方的未掘进煤巷进行掘进，同时随着掘进的过程中向顶板布置多根注浆锚杆、注浆锚索并注浆，从而在煤巷顶部的破碎围岩及两帮围岩形成由浅部加固拱壳和深部加固拱壳构成的双层锚注拱壳承载结构；
d煤巷每掘进一段距离后就重复步骤a-步骤c先构建一段止浆帷幕墙，掘进煤巷过程中，对穿越采空区煤巷的顶板施工双层锚注拱壳承载结构，直至煤巷掘进结束。
首次煤巷掘进30～50m后实施步骤b注浆加固结石承载区，每次注浆加固结石承载区的范围为超前掘进工作面20～30m，相邻循环的搭接长度为2～3m；止浆帷幕墙使用32.5～42.5级普通硅酸盐水泥浇筑，厚度为4～5m左右，所述的止浆帷幕墙为外立面倾斜结构。
超前管棚注浆钻孔包括高位短管棚注浆钻孔和低位长管棚注浆钻孔，所述高位短管棚注浆钻孔布置在顶板下0.5～1.0m处，5～7个注浆钻孔为一组，孔深为10～15m；所述的低位长管棚注浆钻孔设置在顶板以下1.0～1.5m位置，4～6个注浆钻孔为一组，孔深为20～30m。
所述的高位短管棚注浆钻孔采用2～3级钻-注工序，首先钻进直径为130～150mm、深度为4～6m的注浆孔后安装孔口耐高压厚壁注浆管，注入水泥单液浆或水泥-水玻璃单液浆进行固管和注浆加固，注浆压力为3～5MPa；待浆液凝固后，在孔口耐高压厚壁注浆管内扫孔钻进直径为90～110mm、深度为5～10m的复孔一，注入水泥单液浆或水泥-水玻璃单液浆进行注浆加固，注浆压力为8～10MPa；待浆液凝固后，在复孔一内扫孔钻进直径为80～100mm、深度为10～15m的复孔二，注入水泥单液浆或水泥-水玻璃单液浆进行注浆加固，注浆压力为10～15MPa。
所述的低位长管棚注浆钻孔采用3～4级钻-注工序，首先钻进直径为130～150mm、深度为8～10m的注浆孔后安装孔口耐高压厚壁注浆管，注入水泥单液浆或水泥-水玻璃单液浆进行固管和注浆加固，注浆压力为8～10MPa；待浆液凝固后，在孔口耐高压厚壁注浆管内扫孔钻进直径为90～110mm、深度为10～20m的复孔一，注入水泥单液浆或水泥-水玻璃单液浆进行注浆加固，注浆压力10～20MPa；待浆液凝固后，在复孔一内扫孔钻进直径80～100mm、深度20～30m的复孔二，注入水泥单液浆或水泥-水玻璃单液浆进行注浆加固，注浆压力20～30MPa；若注浆深度较大时，可按每次8～10m的递进深度进行扫孔钻进和注浆施工，注浆压力可根据实际情况进行适当调整。
所述的孔口耐高压厚壁注浆管的直径为壁厚10～12m、100～120mm、长度为3～5m，其封孔长度为2.5～4.5m，采用橡胶止浆塞、棉花及麻绳组成的复合止浆塞进行封孔处理；在安装孔口耐高压厚壁注浆管时需外露80～100mm，方便连接注浆装置，利于后期复孔注浆，孔口耐高压厚壁注浆管前端焊接8～12#铁丝做成倒刺状，防止孔口耐高压厚壁注浆管被较大的注浆压力挤出，末端的孔口管卡口用来连接变径管段，所述的变径管段尾端与外接输浆管连接，变径管段上分贝设有球阀、泄压阀和压力表。
高位短管棚注浆钻孔与位短管棚注浆钻孔采用分次施工工艺，单孔超前管棚钻机和注浆施工时采用钻-注交替工艺和先中间后两帮的左右对称式施工方法，以避免注浆时发生串浆或漏浆；当高位短管棚注浆钻孔注浆加固完成后再施工低位长管棚注浆钻孔，高位短管棚注浆钻孔施工顺序为钻进靠近煤巷中线位置的注浆孔，然后钻进靠近煤巷左帮位置的注浆孔，之后钻进靠近煤巷右帮位置的注浆孔，钻进靠近煤巷左帮位置的高位短管棚注浆钻孔；低位长管棚注浆钻孔施工顺序为：首先钻进靠近煤巷中线位置的注浆孔，然年后钻进靠近煤巷右帮位置的注浆孔，第三钻进靠近煤巷左帮位置的注浆孔，最后钻进靠近煤巷右帮位置的高位短管棚注浆钻孔，根据此顺序可在煤巷顶板形成连续性好、承载力高的超前管棚帷幕结构。所述的高位短管棚注浆钻孔向上倾斜7～12°，向左右帮方向倾斜7～12°；所述的低位长管棚注浆钻孔向上倾斜6～12°，向左右帮方向倾斜6～12°。
所述高强双层锚注拱壳承载结构的具体施工方法为：在煤巷顶板及帮部施工浅层注浆锚杆，注浆时采用普通硅酸盐水泥，水灰比为0.6～0.8、注浆压力为2～3MPa，使浆液渗透充填到较大的围岩裂隙中并可胶结破碎煤岩块，在煤巷周边形成3～5m范围的浅部加固拱壳结构承载体；所述的注浆锚杆规格为Φ20～22mm×2500～3500mm，间排距为800～1000mm×1000～1200mm；在煤巷顶板及帮部施工深层注浆锚索，注浆时采用采用超细水泥浆液，水灰比为0.8～1.0、注浆压力为5～6MPa，在较高的注浆压力作用下形成劈裂渗透充填方式，可充分充填煤岩体的微裂隙或孔隙，在煤巷周边形成8～10m范围的形成深部高强度加固拱壳结构承载体；所述的注浆锚索规格为Φ17.8～21.8mm×6000～8000mm，间排距为1600～2000mm×2000～2400mm；所述的煤巷顶板注浆锚索、帮部注浆锚索间隔布置在注浆锚杆中间，所述的注浆锚杆和注浆锚索的外露长度不小于50mm，以便后期连接注浆装置进行注浆；在注浆锚杆和注浆锚索注浆前，在煤巷顶板及帮部喷射混凝土喷层，以封闭围岩而防止注浆时浆液溢出，喷层厚约为80～100mm。
有益效果：本发明能够保证煤巷的掘进安全和煤巷掘进后的使用安全；通过喷射混凝土和构建止浆帷幕墙以防止浆液溢出；在煤巷迎头施工两组超前管棚注浆钻孔，采用多级钻-注循环方式将浆液注入到破碎煤岩体中，待浆液固结硬化后，形成梳状、网络状结构，把煤巷前方及顶板的破碎松软煤岩体胶结成连续完整的注浆结石承载体，并形成煤巷围岩空间上的帷幕封闭效果；采用低压渗透水泥充填-高压劈裂超细水泥渗透的协同注浆方法，对掘进后的煤巷进行锚注加强支护，形成的注浆锚杆浅层-注浆锚索深层加固的高强双层锚注拱壳承载结构，可为锚杆、锚索提供锚固持力层，提高了煤巷穿越采空区时煤岩体的力学性能，增强了煤巷上覆岩层的稳定性及承载能力，从而确保煤巷安全高效穿越采空区，具有工艺简单、安全、成本低、加固效果显著等特点。
附图说明
图1为本发明煤巷穿越采空区壁后-超前帷幕空间一体化注浆方法复合注浆方法剖视图；
图2为本发明煤巷穿越采空区壁后-超前帷幕空间一体化注浆方法的单个循环注浆钻孔剖视图；
图3为本发明煤巷穿越采空区壁后-超前帷幕空间一体化注浆方法的两个循环注浆钻孔俯视图；
图4为本发明煤巷穿越采空区壁后-超前帷幕空间一体化注浆方法的单个循环注浆钻孔俯视图；
图5为本发明煤巷穿越采空区壁后-超前帷幕空间一体化注浆方法注的浆钻孔断面布置图；
图6为本发明煤巷穿越采空区壁后-超前帷幕空间一体化注浆方法的孔口耐高压厚壁注浆管剖面图；
图7为本发明煤巷穿越采空区壁后-超前帷幕空间一体化注浆加固拱示意图。
图中：1-超前管棚注浆钻孔；2-孔口耐高压厚壁注浆管；3-孔口管卡口；4-软木止浆塞；5-倒刺；6-球阀；7-泄压阀；8-压力表；9-外接输浆管；10-变径管段；11-煤巷；12-止浆帷幕墙；13-下一级循环钻孔；14-未掘进煤巷；15-高位短管棚注浆钻孔；16-低位短管棚注浆钻孔；17-注浆加固结石承载区；18-破碎围岩区；19-注浆锚杆；20-注浆锚索；21-浅部加固拱壳；22-深部加固拱壳；23-混凝土喷层；24-双层网；25-注浆锚杆托盘；26-注浆锚索托盘；27-开挖轮廓线；28-煤巷中线；29-注浆孔；30-复孔一；31-复孔二。
具体实施方式
下面结合附图对发明的一个实施例作进一步的说明：
如图1和图2所示，本发明的煤巷穿越采空区壁后-超前帷幕空间一体化注浆方法，其步骤为：
如图3和图4，a在开始掘进煤巷11前，利用混凝土在未掘进煤巷14的迎头面上构建止浆帷幕墙12，待混凝土凝固后在止浆帷幕墙12的上方靠近顶板处向破碎围岩区18方向施工多个超前管棚注浆钻孔1，并在超前管棚注浆钻孔1孔口前端安装孔口耐高压厚壁注浆管2；首次煤巷11掘进30～50m后实施步骤b注浆加固结石承载区17，超前管棚注浆钻孔1包括高位短管棚注浆钻孔15和低位长管棚注浆钻孔16，所述高位短管棚注浆钻孔15布置在顶板下0.5～1.0m处，5～7个注浆钻孔为一组，编号依次为1-1#、1-2#、1-3#、1-4#、1-5#……，孔深为10～15m；所述的低位长管棚注浆钻孔16设置在顶板以下1.0～1.5m位置，4～6个注浆钻孔为一组，编号依次为2-1#、2-2#、2-3#、2-4#……，孔深为20～30m，每次注浆加固结石承载区17的范围为超前掘进工作面20～30m，相邻循环的搭接长度为2～3m，每个下一级循环钻孔13超前注浆钻孔施工位置在滞后上一个循环的高位短管棚注浆钻孔15孔底2～3m处；止浆帷幕墙12使用32.5～42.5级普通硅酸盐水泥浇筑，厚度为4～5m左右，所述的止浆帷幕墙12为外立面倾斜结构。所述的高位短管棚注浆钻孔15采用2～3级钻-注工序，首先钻进直径为130～150mm、深度为4～6m的注浆孔29后安装孔口耐高压厚壁注浆管2，注入水泥单液浆或水泥-水玻璃单液浆进行固管和注浆加固，注浆压力为3～5MPa；待浆液凝固后，在孔口耐高压厚壁注浆管2内扫孔钻进直径为90～110mm、深度为5～10m的复孔一30，注入水泥单液浆或水泥-水玻璃单液浆进行注浆加固，注浆压力为8～10MPa；待浆液凝固后，在复孔一30内扫孔钻进直径为80～100mm、深度为10～15m的复孔二31，注入水泥单液浆或水泥-水玻璃单液浆进行注浆加固，注浆压力为10～15MPa。
所述的低位长管棚注浆钻孔16采用3～4级钻-注工序，首先钻进直径为130～150mm、深度为8～10m的注浆孔29后安装孔口耐高压厚壁注浆管2，注入水泥单液浆或水泥-水玻璃单液浆进行固管和注浆加固，注浆压力为8～10MPa；待浆液凝固后，在孔口耐高压厚壁注浆管2内扫孔钻进直径为90～110mm、深度为10～20m的复孔一30，注入水泥单液浆或水泥-水玻璃单液浆进行注浆加固，注浆压力10～20MPa；待浆液凝固后，在复孔一30内扫孔钻进直径80～100mm、深度20～30m的复孔二31，注入水泥单液浆或水泥-水玻璃单液浆进行注浆加固，注浆压力20～30MPa；若注浆深度较大时，可按每次8～10m的递进深度进行扫孔钻进和注浆施工，注浆压力可根据实际情况进行适当调整。
b利用超前管棚注浆钻孔1向未掘进煤巷14上方的破碎围岩区18注浆从而使破碎围岩胶结形成注浆加固结石承载区17；所述的孔口耐高压厚壁注浆管2的直径为壁厚10～12m、100～120mm、长度为3～5m，其封孔长度为2.5～4.5m，采用橡胶止浆塞、棉花及麻绳组成的复合止浆塞4进行封孔处理；在安装孔口耐高压厚壁注浆管2时需外露80～100mm，方便连接注浆装置，利于后期复孔注浆，孔口耐高压厚壁注浆管2前端焊接8～12#铁丝做成倒刺状5，防止孔口耐高压厚壁注浆管2被较大的注浆压力挤出，末端的孔口管卡口3用来连接变径管段10，所述的变径管段10尾端与外接输浆管9连接，变径管段10上分贝设有球阀6、泄压阀7和压力表8。
c对形注浆加固结石承载区17下方的未掘进煤巷14进行掘进，未掘进煤巷14外侧设为开挖轮廓线27，同时随着掘进的过程中向顶板布置多根注浆锚杆19、注浆锚索20并注浆，从而在煤巷11顶部的破碎围岩及两帮围岩形成由浅部加固拱壳21和深部加固拱壳22构成的双层锚注拱壳承载结构；注浆锚杆19、注浆锚索20尾部设有注浆锚杆托盘25h和注浆锚索托盘26，高位短管棚注浆钻孔15与位短管棚注浆钻孔16采用分次施工工艺，单孔超前管棚钻机和注浆施工时采用钻-注交替工艺和先中间后两帮的左右对称式施工方法，以避免注浆时发生串浆或漏浆；当高位短管棚注浆钻孔15注浆加固完成后再施工低位长管棚注浆钻孔16，高位短管棚注浆钻孔15施工顺序为钻进靠近煤巷中线28位置的注浆孔29，然后钻进靠近煤巷左帮位置的注浆孔29，之后钻进靠近煤巷右帮位置的注浆孔29，钻进靠近煤巷左帮位置的高位短管棚注浆钻孔15；低位长管棚注浆钻孔16施工顺序为：首先钻进靠近煤巷中线28位置的注浆孔29，然年后钻进靠近煤巷右帮位置的注浆孔29，第三钻进靠近煤巷左帮位置的注浆孔29，最后钻进靠近煤巷右帮位置的高位短管棚注浆钻孔15，根据此顺序可在煤巷顶板形成连续性好、承载力高的超前管棚帷幕结构。所述的高位短管棚注浆钻孔15向上倾斜7～12°，向左右帮方向倾斜7～12°；所述的低位长管棚注浆钻孔16向上倾斜6～12°，向左右帮方向倾斜6～12°。
d煤巷11每掘进一段距离后就重复步骤a-步骤c先构建一段止浆帷幕墙12，掘进煤巷11过程中，对穿越采空区煤巷的顶板施工双层锚注拱壳承载结构，直至煤巷11掘进结束。
如图7所示，所述高强双层锚注拱壳承载结构的具体施工方法为：在煤巷11顶板及帮部施工浅层注浆锚杆19，注浆时采用普通硅酸盐水泥，水灰比为0.6～0.8、注浆压力为2～3MPa，使浆液渗透充填到较大的围岩裂隙中并可胶结破碎煤岩块，在煤巷周边形成3～5m范围的浅部加固拱壳结构承载体；所述的注浆锚杆规格为Φ20～22mm×2500～3500mm，间排距为800～1000mm×1000～1200mm；在煤巷11顶板及帮部施工深层注浆锚索20，注浆时采用采用超细水泥浆液，水灰比为0.8～1.0、注浆压力为5～6MPa，在较高的注浆压力作用下形成劈裂渗透充填方式，可充分充填煤岩体的微裂隙或孔隙，在煤巷周边形成8～10m范围的形成深部高强度加固拱壳结构承载体；所述的注浆锚索20规格为Φ17.8～21.8mm×6000～8000mm，间排距为1600～2000mm×2000～2400mm；所述的煤巷顶板注浆锚索20、帮部注浆锚索20间隔布置在注浆锚杆19中间，所述的注浆锚杆19和注浆锚索20的外露长度不小于50mm，以便后期连接注浆装置进行注浆；在注浆锚杆19和注浆锚索20注浆前，在煤巷顶板及帮部安装双层网24，然后在双层网上喷射混凝土喷层23，以封闭围岩而防止注浆时浆液溢出，喷层厚约为80～100mm。
Claims (5)
1.一种煤巷穿越采空区壁后-超前帷幕空间一体化注浆方法，其特征在于步骤为：
a在开始掘进煤巷（11）前，利用混凝土在未掘进煤巷（14）的迎头面上构建止浆帷幕墙（12），待混凝土凝固后在止浆帷幕墙（12）的上方靠近顶板处向破碎围岩区（18）方向施工多个超前管棚注浆钻孔（1），并在超前管棚注浆钻孔（1）孔口前端安装孔口耐高压厚壁注浆管（2）；
b利用超前管棚注浆钻孔（1）向未掘进煤巷（14）上方的破碎围岩区（18）注浆从而使破碎围岩胶结形成注浆加固结石承载区（17）；
c对注浆加固结石承载区（17）下方的未掘进煤巷（14）进行掘进，同时随着掘进的过程中向顶板布置多根注浆锚杆（19）、注浆锚索（20）并注浆，从而在煤巷（11）顶部的破碎围岩及两帮围岩形成由浅部加固拱壳（21）和深部加固拱壳（22）构成的双层锚注拱壳承载结构；
d煤巷（11）每掘进一段距离后就重复步骤a-步骤c先构建一段止浆帷幕墙（12），掘进煤巷（11）过程中，对穿越采空区煤巷的顶板施工双层锚注拱壳承载结构，直至煤巷（11）掘进结束；
超前管棚注浆钻孔（1）包括高位短管棚注浆钻孔（15）和低位长管棚注浆钻孔（16），所述高位短管棚注浆钻孔（15）布置在顶板下0.5~1.0 m处，5~7个注浆钻孔为一组，孔深为10~15 m；所述的低位长管棚注浆钻孔（16）设置在顶板以下1.0~1.5 m位置，4~6个注浆钻孔为一组，孔深为20~30 m；
所述的高位短管棚注浆钻孔（15）采用2~3级钻-注工序，首先钻进直径为130~150 mm、深度为4~6 m的注浆孔（29）后安装孔口耐高压厚壁注浆管（2），注入水泥单液浆或水泥-水玻璃单液浆进行固管和注浆加固，注浆压力为3~5 MPa；待浆液凝固后，在孔口耐高压厚壁注浆管（2）内扫孔钻进直径为90~110 mm、深度为5~10 m的复孔一（30），注入水泥单液浆或水泥-水玻璃单液浆进行注浆加固，注浆压力为8~10 MPa；待浆液凝固后，在复孔一（30）内扫孔钻进直径为80~100 mm、深度为10~15 m的复孔二（31），注入水泥单液浆或水泥-水玻璃单液浆进行注浆加固，注浆压力为10~15 MPa；
所述的低位长管棚注浆钻孔（16）采用3~4级钻-注工序，首先钻进直径为130~150 mm、深度为8~10 m的注浆孔（29）后安装孔口耐高压厚壁注浆管（2），注入水泥单液浆或水泥-水玻璃单液浆进行固管和注浆加固，注浆压力为8~10 MPa；待浆液凝固后，在孔口耐高压厚壁注浆管（2）内扫孔钻进直径为90~110 mm、深度为10~20 m的复孔一（30），注入水泥单液浆或水泥-水玻璃单液浆进行注浆加固，注浆压力10~20 MPa；待浆液凝固后，在复孔一（30）内扫孔钻进直径80~100 mm、深度20~30 m的复孔二（31），注入水泥单液浆或水泥-水玻璃单液浆进行注浆加固，注浆压力20~30 MPa；若注浆深度较大时，可按每次8~10 m的递进深度进行扫孔钻进和注浆施工，注浆压力可根据实际情况进行适当调整。
2. 根据权利要求1所述的煤巷穿越采空区壁后-超前帷幕空间一体化注浆方法，其特征在于：首次煤巷（11）掘进30~50m后实施步骤b注浆加固结石承载区（17），每次注浆加固结石承载区（17）的范围为超前掘进工作面20~30 m，相邻循环的搭接长度为2~3 m；止浆帷幕墙（12）使用32.5~42.5级普通硅酸盐水泥浇筑，厚度为4~5 m左右，所述的止浆帷幕墙（12）为外立面倾斜结构。
3.根据权利要求1所述的煤巷穿越采空区壁后-超前帷幕空间一体化注浆方法，其特征在于：所述的孔口耐高压厚壁注浆管（2）的直径为壁厚10~12 m、100~120 mm、长度为3~5 m，其封孔长度为2.5~4.5 m，采用橡胶止浆塞、棉花及麻绳组成的复合止浆塞（4）进行封孔处理；在安装孔口耐高压厚壁注浆管（2）时需外露80~100 mm，方便连接注浆装置，利于后期复孔注浆，孔口耐高压厚壁注浆管（2）前端焊接8~12#铁丝做成倒刺状（5），防止孔口耐高压厚壁注浆管（2）被较大的注浆压力挤出，末端的孔口管卡口（3）用来连接变径管段（10），所述的变径管段（10）尾端与外接输浆管（9）连接，变径管段（10）上分贝设有球阀（6）、泄压阀（7）和压力表（8）。
4.根据权利要求1所述的煤巷穿越采空区壁后-超前帷幕空间一体化注浆方法，其特征在于：高位短管棚注浆钻孔（15）与位短管棚注浆钻孔（16）采用分次施工工艺，单孔超前管棚钻机和注浆施工时采用钻-注交替工艺和先中间后两帮的左右对称式施工方法，以避免注浆时发生串浆或漏浆；当高位短管棚注浆钻孔（15）注浆加固完成后再施工低位长管棚注浆钻孔（16），高位短管棚注浆钻孔（15）施工顺序为钻进靠近煤巷中线（28）位置的注浆孔（29），然后钻进靠近煤巷左帮位置的注浆孔（29），之后钻进靠近煤巷右帮位置的注浆孔（29），钻进靠近煤巷左帮位置的高位短管棚注浆钻孔（15）；低位长管棚注浆钻孔（16）施工顺序为：首先钻进靠近煤巷中线（28）位置的注浆孔（29），然年后钻进靠近煤巷右帮位置的注浆孔（29），第三钻进靠近煤巷左帮位置的注浆孔（29），最后钻进靠近煤巷右帮位置的高位短管棚注浆钻孔（15），根据此顺序可在煤巷顶板形成连续性好、承载力高的超前管棚帷幕结构；所述的高位短管棚注浆钻孔（15）向上倾斜7~12°，向左右帮方向倾斜7~12°；所述的低位长管棚注浆钻孔（16）向上倾斜6~12°，向左右帮方向倾斜6~12°。
5.根据权利要求1所述的煤巷穿越采空区壁后-超前帷幕空间一体化注浆方法，其特征在于，所述双层锚注拱壳承载结构的具体施工方法为：在煤巷（11）顶板及帮部施工浅层注浆锚杆（19），注浆时采用普通硅酸盐水泥，水灰比为0.6~0.8、注浆压力为2~3 MPa，使浆液渗透充填到较大的围岩裂隙中并可胶结破碎煤岩块，在煤巷周边形成3~5 m范围的浅部加固拱壳结构承载体；所述的注浆锚杆规格为Φ20~22 mm×2500~3500 mm，间排距为800~1000 mm×1000~1200 mm；在煤巷（11）顶板及帮部施工深层注浆锚索（20），注浆时采用采用超细水泥浆液，水灰比为0.8~1.0、注浆压力为5~6 MPa，在较高的注浆压力作用下形成劈裂渗透充填方式，可充分充填煤岩体的微裂隙或孔隙，在煤巷周边形成8~10 m范围的形成深部高强度加固拱壳结构承载体；所述的注浆锚索（20）规格为Φ17.8~21.8 mm×6000~8000mm，间排距为1600~2000 mm×2000~2400 mm；煤巷顶板注浆锚索（20）、帮部注浆锚索（20）间隔布置在注浆锚杆（19）中间，所述的注浆锚杆（19）和注浆锚索（20）的外露长度不小于50mm，以便后期连接注浆装置进行注浆；在注浆锚杆（19）和注浆锚索（20）注浆前，在煤巷顶板及帮部喷射混凝土喷层（23），以封闭围岩而防止注浆时浆液溢出，喷层厚为80~100 mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110367317.9A CN112855223B (zh) | 2021-04-06 | 2021-04-06 | 一种煤巷穿越采空区壁后-超前帷幕空间一体化注浆方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110367317.9A CN112855223B (zh) | 2021-04-06 | 2021-04-06 | 一种煤巷穿越采空区壁后-超前帷幕空间一体化注浆方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112855223A CN112855223A (zh) | 2021-05-28 |
| CN112855223B true CN112855223B (zh) | 2024-05-10 |
Family
ID=75992200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110367317.9A Active CN112855223B (zh) | 2021-04-06 | 2021-04-06 | 一种煤巷穿越采空区壁后-超前帷幕空间一体化注浆方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112855223B (zh) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113404512B (zh) * | 2021-07-05 | 2023-06-20 | 淮北市平远软岩支护工程技术有限公司 | 一种针对过含水断层破碎带的巷道施工方法 |
| CN113605913B (zh) * | 2021-09-01 | 2024-05-07 | 东莞理工学院 | 一种岩石地下通道施工方法 |
| CN114294018B (zh) * | 2021-12-30 | 2024-01-26 | 中国矿业大学 | 一种松散滑移区域超前密集护顶层注浆快速通过的方法 |
| CN114412524B (zh) * | 2022-01-07 | 2023-03-03 | 中国矿业大学 | 一种动态注浆的本安型锚注加固-瓦斯抽采增效两用系统 |
| CN114606958B (zh) * | 2022-03-09 | 2023-09-26 | 安徽马钢矿业资源集团有限公司 | 一种辅助斜坡道顶板超前深孔预注浆加固方法 |
| CN114703874B (zh) * | 2022-04-15 | 2024-04-30 | 内蒙古满世煤炭集团点石沟煤炭有限责任公司 | 一种露天矿排土场的防滑坡结构及其施工方法 |
| CN114687750B (zh) * | 2022-04-29 | 2023-12-29 | 中国矿业大学 | 一种适用于极破碎岩层中采矿进路三向超前帷幕注浆方法 |
| CN114991818B (zh) * | 2022-05-17 | 2023-09-08 | 中国矿业大学(北京) | 一种隧道穿活动性断层的超前注浆施工方法 |
| CN116517553B (zh) * | 2023-04-25 | 2024-02-06 | 安徽恒源煤电股份有限公司 | 一种针对破碎岩体长短管交错高低压互补的注浆方法 |
| CN117552813B (zh) * | 2024-01-12 | 2024-03-15 | 中国矿业大学(北京) | 一种用于深部巷道围岩加固施工方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101929340A (zh) * | 2009-12-31 | 2010-12-29 | 平煤建工集团有限公司 | 煤矿井下平斜巷管棚预注浆超前支护施工工艺 |
| CN103628894A (zh) * | 2013-10-24 | 2014-03-12 | 重庆大学 | 一种基于变角伞状超前注浆的富水断层破碎带垮塌巷道巷修方法 |
| CN109372555A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-02-22 | 中国矿业大学 | 一种断层破碎区巷道三维立体注浆支护方法 |
| CN109372556A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-02-22 | 淮阴工学院 | 一种适于高应力软岩隧巷道围岩支护的夹心拱及施工方法 |
| CN112412475A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-02-26 | 中铁五局集团第一工程有限责任公司 | 一种受季节性降雨影响下冰水堆积体隧道围岩加固和开挖方法及围岩支护 |
-
2021
- 2021-04-06 CN CN202110367317.9A patent/CN112855223B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101929340A (zh) * | 2009-12-31 | 2010-12-29 | 平煤建工集团有限公司 | 煤矿井下平斜巷管棚预注浆超前支护施工工艺 |
| CN103628894A (zh) * | 2013-10-24 | 2014-03-12 | 重庆大学 | 一种基于变角伞状超前注浆的富水断层破碎带垮塌巷道巷修方法 |
| CN109372556A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-02-22 | 淮阴工学院 | 一种适于高应力软岩隧巷道围岩支护的夹心拱及施工方法 |
| CN109372555A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-02-22 | 中国矿业大学 | 一种断层破碎区巷道三维立体注浆支护方法 |
| CN112412475A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-02-26 | 中铁五局集团第一工程有限责任公司 | 一种受季节性降雨影响下冰水堆积体隧道围岩加固和开挖方法及围岩支护 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112855223A (zh) | 2021-05-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112855223B (zh) | 一种煤巷穿越采空区壁后-超前帷幕空间一体化注浆方法 | |
| CN103306687B (zh) | 软岩隧道长悬臂水平旋喷变形控制施工方法 | |
| CN103195441B (zh) | 一种煤矿巷道支护固结构及其施工工艺 | |
| CN110374600B (zh) | 一种极近距离煤层群回采巷道无错距式布置方法 | |
| CN111119935B (zh) | 一种巷道松软破碎构造围岩多层次注浆加固方法 | |
| CN109372555A (zh) | 一种断层破碎区巷道三维立体注浆支护方法 | |
| CN101603431B (zh) | 一种突出危险煤层石门揭煤加固方法 | |
| CN104763434B (zh) | 一种无煤柱双巷掘进方法 | |
| CN105040712B (zh) | 一种软硬破碎互层式复合岩质边坡高压冲洗植锚回灌综合生态防护结构及其施工方法 | |
| CN103334770A (zh) | 一种长大反坡隧道超高水压富水破碎带施工方法 | |
| CN105351001B (zh) | 一种基于沿空留巷区域加固瓦斯抽采的方法 | |
| CN109595029B (zh) | 坚硬顶板条件下采空区局部充填支撑结构体及其构筑方法 | |
| CN108678772A (zh) | 一种用于富水砂砾层巷道的多级层次支护装置及其施工方法 | |
| CN109538216A (zh) | 穿越采空及塌陷区的隧道施工工艺 | |
| CN107965341A (zh) | 一种大断面硐室管棚管网混凝土支护方法 | |
| CN106014443B (zh) | 一种预防沿空留巷的巷道底鼓及墙体滑移的方法 | |
| CN113107489A (zh) | 一种高地压三软煤层沿空顺槽超前注浆加固方法 | |
| CN108374672B (zh) | 一种加固深部矿井松散煤层巷道围岩的方法 | |
| CN114483109B (zh) | 穿越隧道断层破碎带的帷幕注浆超前大管棚贯通施工方法 | |
| CN112177635A (zh) | 阶梯多重超前小导管施工方法及重叠隧道施工工法 | |
| CN110566226A (zh) | 一种破碎顶板大断面巷道快速掘进的浅固深注支护方法 | |
| CN103573280A (zh) | 一种多孔洞软泥入侵复合顶板巷道支护方法 | |
| CN112145203A (zh) | 全断面前进式分段注浆施工方法及重叠隧道施工工法 | |
| CN109695453B (zh) | 一种竖井正洞立体交叉处辅助开挖施工方法 | |
| CN114673502B (zh) | 一种基于底板岩巷的多模灾害链式治理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |