CN113153396B - 一种巷道淋水区锚索孔的封孔注浆堵水加固方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开一种巷道淋水区锚索孔的封孔注浆堵水加固方法，涉及煤巷开采围岩控制技术领域。可以对已有锚固锚索孔注浆加固，从而在一定程度上降低锚索孔的淋水，减缓锚索的锈蚀、增强巷道淋水区锚索的锚固力。所述巷道淋水区锚索孔的封孔注浆堵水加固方法,包括步骤：在巷道淋水区顶板上已有锚索孔周边朝锚索孔内斜向钻注浆孔，使所述注浆孔与所述锚索孔联通；在所述注浆孔中插入注浆管及封堵管；其中，在所述封堵管内壁与所述注浆管外壁之间形成环形空间；通过封堵管中的环形空间向锚索孔中灌注高水速凝膨胀材料；待高水速凝膨胀材料凝固之后，向所述锚索孔内深部区域内注浆。适用于弱胶结软岩巷道淋水区锚索孔的注浆加固。
Description
技术领域
本发明涉及煤巷开采围岩控制技术领域。尤其是涉及一种巷道淋水区锚索孔的封孔注浆堵水加固方法。
背景技术
在煤矿巷道开采、支护的过程中，锚杆(索)支护、锚注支护、全锚索支护以及锚索、锚注联合支护等支护形式已经广泛应用于各种煤矿巷道。其中，部分煤矿巷道使用锚杆、锚索支护以后，巷道顶板容易出现锚索孔滴水、漏水现象；部分巷道上部存在含水层，如果锚索孔端部延伸到含水较丰富的含水层，水流会沿着锚索孔持续流出，巷道顶板会在钢带或者钢筋托梁的导水作用下形成淋水区域。
针对巷道淋水区已有锚索孔漏水问题，由于已有锚索孔在正常锚固、预紧之后较难拆卸，目前缺乏对锚固的锚索孔进行注浆加固的有效方法，导致锚索孔长时间的淋水，造成围岩膨胀松软，加速锚索锈蚀，使锚索的锚固力降低，严重影响巷道内部的安全稳定与正常生产。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种巷道淋水区锚索孔的封孔注浆堵水加固方法，可以对已有锚固锚索孔注浆加固，从而在一定程度上降低锚索孔的淋水，减缓锚索的锈蚀、增强巷道淋水区锚索的锚固力。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
本发明实施例提供一种巷道淋水区锚索孔的封孔注浆堵水加固方法，包括步骤：在巷道淋水区顶板上已有锚索孔周边朝锚索孔内斜向钻注浆孔，使所述注浆孔与所述锚索孔联通；在所述注浆孔中插入注浆管及封堵管；其中，所述封堵管套设于所述注浆管上，在所述封堵管内壁与所述注浆管外壁之间形成环形空间，所述封堵管固定于所述注浆孔中；用双料枪通过封堵管中的环形空间向锚索孔中灌注高水速凝膨胀材料；当锚索孔内、位于所述注浆孔与锚索孔联通处以下浅部区域封堵完成，以及所述封堵管中的环形空间封堵完成后，停止灌注；待锚索孔内及环形空间内的高水速凝膨胀材料凝固之后，通过所述注浆管向所述锚索孔内、位于所述注浆孔与锚索孔联通处以上深部区域内注浆，以实现巷道淋水区锚索孔的封孔注浆堵水加固。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述注浆孔的位置距离锚索孔中心为150mm，注浆孔的孔径Ф20-22mm，孔深0.3～0.35m，所述注浆孔中心线与围岩壁夹角至少为60°。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述注浆管为钢管、PVC管或高压胶管；所述在所述注浆孔中插入注浆管包括：在所述注浆管内穿设牵拉钢丝，将将所述牵拉钢丝里端露出于所述注浆管外，将牵拉钢丝外端露出于注浆孔外，将所述注浆管里端插入于锚索孔内、位于所述注浆孔与锚索孔联通处以上深部区域内；在用双料枪通过封堵管中的环形空间向锚索孔中灌注高水速凝膨胀材料的过程中，所述方法还包括：在完成锚索孔内浅部区域封堵及环形空间封堵之后，清洗封堵机具及其管路，并里外来回拉动所述牵拉钢丝，确保注浆管贯通，并通过注浆管排出锚索孔内的渗水。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，在所述封堵管插入注浆孔中后，在封堵管的外壁与注浆孔之间的缝隙内塞入泡沫或者木片将封堵管固定于注浆孔中。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述通过所述注浆管向所述锚索孔内、位于所述注浆孔与锚索孔联通处以上深部区域内注浆包括：在锚索孔内及环形空间内的高水速凝膨胀材料凝固之后，抽出注浆管内的牵拉钢丝，将注浆管连接注浆泵的输出管路；初期注浆压力控制在1～2MPa，监测围岩漏浆情况；若监测到围岩漏浆量超出设定阈值，则改换注水泥和水玻璃双液浆，双液浆的初凝时间控制在20～30秒；注浆预定时间后，将注浆压力调整为4～6MPa，注浆压力缓慢增加达到注浆终压后，稳定3～5分钟，结束本次注浆。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，在改换成双液浆进行注浆时，所述方法还包括：加长注浆泵输出端到注浆管的输送管路，以延长双液浆进入锚索孔的时间，使注入锚索孔内的的双液浆接近初凝状态，缩短双液浆在锚索孔渗透进入围岩裂隙内凝固时间；或者，在改换成双液浆进行注浆时，所述方法还包括：调整两种浆液的体积配比，使注入锚索孔内的的双液浆接近初凝状态，缩短双液浆在锚索孔渗透进入围岩裂隙内凝固时间。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，在注浆过程中，通过注浆系统上的压力表监测注浆压力，达到注浆结束注浆压力标准后，关闭进浆阀打开泄浆阀，拆除注浆系统，准备下一孔注浆。
根据本发明实施例的一种具体实现方式，在注浆结束后，形成锚索孔超长或者全长锚固锚索，并用桁架将多个锚索连接，形成桁架锚索支护体系，以对工作面顶板上方围岩支护。
本发明实施例提供的巷道淋水区锚索孔的封孔注浆堵水加固方法，通过开设与锚索孔联通的斜向注浆孔，使注浆管、封堵管及所述环形空间与锚索孔联通，高水速凝膨胀材料可以通过所述环形空间进入锚索孔，对锚索孔的浅部区域完成封孔堵水，注浆材料可以通过注浆管进入锚索孔，对锚索孔的深部区域完成注浆加固。由此，可以对已有锚固锚索孔注浆加固，从而在一定程度上降低锚索孔的淋水，减缓锚索的锈蚀、增强巷道淋水区锚索的锚固力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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它的附图。
图1为本发明一实施例巷道淋水区锚索孔的封孔注浆堵水加固方法的流程图；
图2为本发明一实施例巷道淋水区锚索孔的封孔注浆堵水加固方法的施工注浆孔示意图；
图3为本发明一实施例巷道淋水区锚索孔的封孔注浆堵水加固方法插入封堵管和注浆管的示意图；
图4为本发明一实施例巷道淋水区锚索孔的封孔注浆堵水加固方法浅部区域封孔堵水的示意图；
图5为本发明一实施例巷道淋水区锚索孔的封孔注浆堵水加固方法深部区域注浆加固的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
参看图1至图5所示，本发明实施例提供的巷道淋水区锚索孔的封孔注浆堵水加固方法，包括步骤：
S01、在巷道淋水区顶板上已有锚索孔周边朝锚索孔内斜向钻注浆孔，使所述注浆孔与所述锚索孔联通。
参看图2，在一实施例中，所述注浆孔的位置距离锚索孔中心为150mm，注浆孔的孔径Ф20-22mm，孔深0.3～0.35m，所述注浆孔中心线与围岩壁在水平方向上的夹角至少为60°。其中，锚索孔直径为30～32mm，锚索直径为17.8mm，托盘为150×150mm，钻孔深度为0.3m～0.35m。
注浆孔的位置首先采用喷漆等工具进行标定，然后采用QCT-1-4.5型手持风动钻机配合合金钻头对标定的注浆孔位置进行初次钻孔，锚索孔中放置有锚索，当注浆孔与锚索孔联通后需要及时停止钻孔，避免损伤锚索孔中的锚索。具体地，开始钻孔前，先将水带悬挂于锚索端部；在钻孔过程中，当注浆孔与锚索孔联通时，即外界大气压与锚索孔相联通，会引起锚索孔内的气压变化，气压变化会引起悬挂于锚索端部的水带内的水位剧烈变化，由此，通过观察水带内的水位即可判断是否停止钻机钻进，即注浆孔与锚索孔是否联通。停止钻机钻进后，需要清洗钻孔，以检查钻孔质量是否符合行业标准，符合行业标准则结束钻孔，不符合行业标准则进行再次钻孔，直至钻孔符合行业标准。
S02、在所述注浆孔中插入注浆管及封堵管；其中，所述封堵管套设于所述注浆管上，在所述封堵管内壁与所述注浆管外壁之间形成环形空间，所述封堵管固定于所述注浆孔中。
参看图3，在一实施例中，所述注浆管为钢管、PVC管或高压胶管，其中钢管尺寸为特制4×2mm，PVC管尺寸为6×4mm，高压胶管尺寸为10×2mm。
所述在注浆孔中插入注浆管包括：在所述注浆管内穿设牵拉钢丝，将所述牵拉钢丝里端露出于所述注浆管外，将牵拉钢丝外端露出于注浆孔外，将所述注浆管里端插入于锚索孔内、位于所述注浆孔与锚索孔联通处以上深部区域内。其中，牵拉钢丝的直径为3～4mm；注浆管从注浆孔伸入1300mm至锚索孔深部区域，并在注浆孔外部留设300mm与注浆泵相连接；封堵管从注浆孔伸入500mm至锚索孔浅部区域，并在注浆孔外部留设300mm与双料抢相连接，其中封堵管伸入注浆孔的一段也称作注料管。
在一实施例中，在所述封堵管插入注浆孔中后，在封堵管的外壁与注浆孔之间的缝隙内塞入泡沫、棉纱或者木片将封堵管固定于注浆孔中，泡沫、棉纱和木片是生活中常见材料，且材料成本低廉，可以在一定程度上提高经济效益。
S03、用双料枪通过封堵管中的环形空间向锚索孔中灌注高水速凝膨胀材料。
参看图4，在一实施例中，在用双料枪通过封堵管中的环形空间向锚索孔中灌注高水速凝膨胀材料的过程中，所述方法还包括：在完成锚索孔内浅部区域封堵及环形空间封堵之后，清洗封堵机具及其管路，并里外来回拉动所述牵拉钢丝，确保注浆管贯通，并通过注浆管排出锚索孔内的渗水。具体地，每次使用完双料抢后使用清水对双料抢及其管路进行清洗，清洗时间一般不少于5分钟；注浆管在完成浅部区域的封孔堵水之后，进行深部区域注浆加固之前，具有排水的作用，排出锚索孔内的渗水能够减少水流对整个顶板的冲刷、侵蚀。
高水速凝膨胀材料根据膨胀材料的膨胀率完成其配比，因此高水速凝膨胀材料也可以由一种材料组成，用单料枪通过封堵管中的环形空间向锚索孔中灌注。
S04、当锚索孔内、位于所述注浆孔与锚索孔联通处以下浅部区域封堵完成，以及所述封堵管中的环形空间封堵完成后，停止灌注。
灌注的高水速凝膨胀材料的用量可以通过计算得到。具体地，通过高水速凝膨胀材料的膨胀率和所述浅部区域与环形空间的体积计算得到。在实际操作过程中，可以根据注浆压力调节高水速凝膨胀材料的用量，进而调整浅部区域的封孔堵水长度。
参看图4，对浅部区域的封孔堵水，封闭了端锚支护结构的环形空间，降低了锚索孔深部区域(即锚固段)孔壁渗水，维持了锚索孔深部区域围岩结构和化学成分的稳定，增加了端锚支护结构的锚固段，扩大了端锚支护结构的作用范围，提高了端锚支护结构的支护效果。其中，端锚支护结构的环形空间是指锚索和锚索孔内壁之间形成的环形空间。
S05、待锚索孔内及环形空间内的高水速凝膨胀材料凝固之后，通过所述注浆管向所述锚索孔内、位于所述注浆孔与锚索孔联通处以上深部区域内注浆，以实现巷道淋水区锚索孔的封孔注浆堵水加固。
不同高水速凝膨胀材料的凝固时间不同，一般情况下为已知，因此可以通过时间确定高水速凝膨胀材料是否凝固。
参看图5，在一实施例中，所述通过所述注浆管向所述锚索孔内、位于所述注浆孔与锚索孔联通处以上深部区域内注浆包括：
S051、在锚索孔内及环形空间内的高水速凝膨胀材料凝固之后，抽出注浆管内的牵拉钢丝，将注浆管连接注浆泵的输出管路。
具体地，抽出注浆管内的牵拉钢丝后，先排出锚索孔内的渗水，然后将注浆管通过注浆管接头与注浆泵的输出管路相连接进行注浆。
S052、初期通过注浆系统上的压力调节装置将注浆压力控制在1～2MPa，监测围岩漏浆情况。
若监测到围岩漏浆量超出设定阈值，证明注浆材料的凝固时间过长，不能满足注浆加固需求，则改换注水泥和水玻璃双液浆，双液浆的初凝时间控制在20～30秒，由此可以确保双液浆渗透进入围岩裂隙内，在漏浆之前凝固，满足注浆加固需求。
在一实施例中，在改换成双液浆进行注浆时，所述方法还包括：加长注浆泵输出端到注浆管的输送管路，以延长双液浆进入锚索孔的时间，使注入锚索孔内的双液浆接近初凝状态，缩短双液浆在锚索孔渗透进入围岩裂隙内凝固时间；
或者，在改换成双液浆进行注浆时，所述方法还包括：调整两种浆液的体积配比，使注入锚索孔内的的双液浆接近初凝状态，缩短双液浆在锚索孔渗透进入围岩裂隙内凝固时间。
S053、注浆预定时间后，将注浆压力调整为4～6MPa，注浆压力缓慢增加达到注浆终压后，稳定3～5分钟，结束本次注浆。
在一实施例中，在注浆过程中，通过注浆系统上的压力表监测注浆压力，达到注浆结束注浆压力标准后，关闭进浆阀打开泄浆阀，拆除注浆系统，准备下一孔注浆。在拆除注浆系统后，进行下一孔注浆前，使用清水对泵腔和管路进行清洗，清洗时间一般不少于5分钟。
本发明实施例提供的巷道淋水区锚索孔的封孔注浆堵水加固方法，通过开设与锚索孔联通的斜向注浆孔，使注浆管、封堵管及所述环形空间与锚索孔联通，高水速凝膨胀材料可以通过所述环形空间进入锚索孔，对锚索孔的浅部区域完成封孔堵水，注浆材料可以通过注浆管进入锚索孔，对锚索孔的深部区域完成注浆加固。由此，可以对已有锚固锚索孔注浆加固，从而在一定程度上降低锚索孔的淋水，减缓锚索的锈蚀、增强巷道淋水区锚索的锚固力。
在一实施例中，在注浆结束后，形成锚索孔超长或者全长锚固锚索，并用桁架将多个锚索连接，形成桁架锚索支护体系，以对工作面顶板上方围岩支护。
在对端锚支护结构的环形空间的深部区域的注浆结束后，形成锚索孔超长或者全长锚固锚索，并对锚索支护结构的环形空间的围岩进行注浆加固，若围岩裂隙发育，双料浆可通过联通裂隙对工作面顶板上方围岩进行整体加固，提高锚索支护结构的支护效果和围岩强度；巷道中的桁架多个锚索端部相连接，贴合巷道顶板形成桁架锚索支护体系。
现有注浆技术具有无法对巷道淋水区锚索孔后期注浆加固、无法对巷道淋水区锚索孔有效堵水以及施工工序复杂的问题。本发明采用先封堵后注浆的顺序，有效改善了上述问题。先封堵后注浆具体为，先进行浅部区域封堵，随后进行深部区域内注浆。其中，浅部区域封堵采用高水速凝膨胀材料，效果较好，能够较好的封孔堵水；深部区域内注浆能够形成锚索孔超长或者全长锚固以及局部围岩的注浆加固。本发明提供的方法施工工艺方便，使用材料成本低廉，可以被广泛推广应用于弱胶结软岩巷道淋水区锚索孔的封孔注浆堵水加固。
需要说明的是，在本文中，各个实施例之间描述的方案的侧重点不同，但是各个实施例又存在某种相互关联的关系，在理解本发明方案时，各个实施例之间可相互参照；另外，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种巷道淋水区锚索孔的封孔注浆堵水加固方法，其特征在于，包括步骤：
在巷道淋水区顶板上已有锚索孔周边朝锚索孔内斜向钻注浆孔，使所述注浆孔与所述锚索孔联通；
在所述注浆孔中插入注浆管及封堵管；其中，所述封堵管套设于所述注浆管上，在所述封堵管内壁与所述注浆管外壁之间形成环形空间，所述封堵管固定于所述注浆孔中；
用双料枪通过封堵管中的环形空间向锚索孔中灌注高水速凝膨胀材料；
当锚索孔内、位于所述注浆孔与锚索孔联通处以下浅部区域封堵完成，以及所述封堵管中的环形空间封堵完成后，停止灌注；
待锚索孔内及环形空间内的高水速凝膨胀材料凝固之后，通过所述注浆管向所述锚索孔内、位于所述注浆孔与锚索孔联通处以上深部区域内注浆，以实现巷道淋水区锚索孔的封孔注浆堵水加固；
在巷道淋水区顶板上已有锚索孔周边朝锚索孔内斜向钻注浆孔之前，所述方法还包括：
将水带悬挂于锚索端部；
在巷道淋水区顶板上已有锚索孔周边朝锚索孔内斜向钻注浆孔，具体包括：
观察所述水带内的水位；
在钻孔过程中，当注浆孔与锚索孔联通时，即外界大气压与锚索孔相联通，会引起锚索孔内的气压变化，气压变化会引起悬挂于锚索端部的水带内的水位剧烈变化，由此，通过观察水带内的水位即可判断是否停止钻机钻进，即注浆孔与锚索孔是否联通；
所述注浆管为钢管、PVC管或高压胶管；
所述在所述注浆孔中插入注浆管包括：在所述注浆管内穿设牵拉钢丝，将所述牵拉钢丝里端露出于所述注浆管外，将牵拉钢丝外端露出于注浆孔外，将所述注浆管里端插入于锚索孔内、位于所述注浆孔与锚索孔联通处以上深部区域内；
在用双料枪通过封堵管中的环形空间向锚索孔中灌注高水速凝膨胀材料的过程中，所述方法还包括：在完成锚索孔内浅部区域封堵及环形空间封堵之后，清洗封堵机具及其管路，并里外来回拉动所述牵拉钢丝，确保注浆管贯通，并通过注浆管排出锚索孔内的渗水。
2.根据权利要求1所述的封孔注浆堵水加固方法，其特征在于，所述注浆孔的位置距离锚索孔中心为150mm，注浆孔的孔径Ф20-22mm，孔深0.3～0.35m，所述注浆孔中心线与围岩壁夹角至少为60°。
3.根据权利要求1所述的封孔注浆堵水加固方法，其特征在于，在所述封堵管插入注浆孔中后，在封堵管的外壁与注浆孔之间的缝隙内塞入泡沫或者木片将封堵管固定于注浆孔中。
4.根据权利要求1所述的封孔注浆堵水加固方法，其特征在于，所述通过所述注浆管向所述锚索孔内、位于所述注浆孔与锚索孔联通处以上深部区域内注浆包括：
在锚索孔内及环形空间内的高水速凝膨胀材料凝固之后，抽出注浆管内的牵拉钢丝，将注浆管连接注浆泵的输出管路；
初期注浆压力控制在1～2MPa，监测围岩漏浆情况；
若监测到围岩漏浆量超出设定阈值，则改换注水泥和水玻璃双液浆，双液浆的初凝时间控制在20～30秒；
注浆预定时间后，将注浆压力调整为4～6MPa，注浆压力缓慢增加达到注浆终压后，稳定3～5分钟，结束本次注浆。
5.根据权利要求4所述的封孔注浆堵水加固方法，其特征在于，在改换成双液浆进行注浆时，所述方法还包括：加长注浆泵输出端到注浆管的输送管路，以延长双液浆进入锚索孔的时间，使注入锚索孔内的双液浆接近初凝状态，缩短双液浆在锚索孔渗透进入围岩裂隙内凝固时间；或者，
在改换成双液浆进行注浆时，所述方法还包括：调整两种浆液的体积配比，使注入锚索孔内的的双液浆接近初凝状态，缩短双液浆在锚索孔渗透进入围岩裂隙内凝固时间。
6.根据权利要求1、4或5所述的封孔注浆堵水加固方法，其特征在于，在注浆过程中，通过注浆系统上的压力表监测注浆压力，达到注浆结束注浆压力标准后，关闭进浆阀打开泄浆阀，拆除注浆系统，准备下一孔注浆。
7.根据权利要求1所述的封孔注浆堵水加固方法，其特征在于，在注浆结束后，形成锚索孔超长或者全长锚固锚索，并用桁架将多个锚索连接，形成桁架锚索支护体系，以对工作面顶板上方围岩支护。
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