CN114165268A - 煤巷掘进破碎围岩分级协调强化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种煤巷掘进破碎围岩分级协调强化方法，涉及围岩加固技术领域。该方法首先在巷道掘进时，对掘进头前方围岩进行超前预注浆，然后滞后当前巷道掘进头对临近工作面巷道附近煤岩体进行滞后注浆；最后跟进支护设计，进一步强化围岩。本发明根据围岩实际情况，在巷道掘进前后，通过多种手段对巷道围岩进行分时、分级协调强化，有效提高破碎煤巷围岩强度与完整性，进而提高锚杆（索）主动支护有效性，保障了工程安全。
Description
技术领域
本发明涉及围岩加固技术领域，具体涉及一种煤巷掘进破碎围岩分级协调强化方法。
背景技术
软弱煤岩体开挖后需要及时进行支护，以提高巷道围岩承载性能，减少巷道变形破坏，保障安全生产。
然而，软弱煤体极为常见，在开掘揭露后，岩体表面甚至深入围岩一定距离都是十分破碎的状态，导致锚杆（索）在开掘巷道破碎围岩中无法有效锚定，仅依靠搭棚、架梁承载围岩应力难以有效保障巷道安全稳定。同时，在下一工作面巷道沿空掘进时，煤岩体已然处于十分破碎的状态，掘进安全受到威胁，无法有效支护的问题依然延续。两个工作面中间所留煤柱破碎且内挤变形严重，无法有效进行补强，且日常维护代价高昂。因此，此类巷道围岩揭露后存在完整性差，无法有效支护，煤柱稳定性差，安全性低，经济性低等问题。
目前的注浆加固手段基本是聚焦单条巷道掘进，而窄煤柱沿空掘巷掘进不同于一般单巷掘进，围岩存在二次扰动，进一步破碎，注浆难以有效作用，亟需一套行之有效的围岩控制技术，有效协调解决此类巷道掘进围岩控制问题。
发明内容
根据本发明的目的提出的一种煤巷掘进破碎围岩分级协调强化方法，包括以下步骤：
步骤一：在当前工作面巷道掘进头前方未揭露围岩中央布置一围岩窥视钻孔，对不同距离范围内岩体内部的围岩破碎、裂隙发育情况进行评估。
步骤二：根据探得的围岩情况选择注浆混凝土级配。
步骤三：沿掘进巷道与未揭露围岩接触的边缘处钻进若干第一注浆孔，并进行注浆，形成一级强化结构。
步骤四：滞后掘进头一段距离，在当前工作面巷道侧壁上向下一工作面方向钻进若干第二注浆孔，确保第二注浆孔贯穿下一工作面的待掘进巷道，并进行注浆，形成二级强化结构。
步骤五：继续掘进后，在经超前预注浆强化后的围岩中安装锚杆，形成主动支护结构。
优选的，步骤一中，围岩窥视钻孔垂直于巷道掘进头前方未揭露围岩中央钻进，孔径50~75 mm，深度为25m。
优选的，步骤三中，所述第一注浆孔沿掘进方向钻进，并相对于当前工作面巷道轴向向外倾斜，整体成喇叭状。
优选的，步骤四中，第二注浆孔滞后掘进头60~100 mm钻进，注浆范围囊括下一工作面巷道以及当前工作面巷道注浆未覆盖的预留煤岩柱。
与现有技术相比，本发明公开的一种煤巷掘进破碎围岩分级协调强化方法的优点是：
（1）本发明根据围岩实际情况，在巷道掘进前后，通过多种手段对巷道围岩进行分时、分级协调强化，有效提高破碎煤巷围岩强度与完整性，进而提高锚杆（索）主动支护有效性，保障了工程安全。
（2）本发明通过对掘进头前方围岩进行超前预注浆，形成一级强化结构；滞后当前巷道掘进头对下一工作面巷道附近煤岩体进行滞后注浆，形成二级强化结构，有效提高了设计范围内围岩强度与完整性。
（3）本发明通过钻孔窥视等手段探明所需加强范围围岩内的实际情况，针对性的设计注浆混凝土的粒径配比与注浆钻孔参数，保证巷道掘进速度、混凝土扩散、凝固之间的协调匹配关系，避免了注浆强化时漏跑浆，以及掘进时注浆围岩未有效凝固胶结导致的无效注浆强化的问题。合理且有效提高围岩完整性，提高煤柱强度与稳定，保障掘进施工安全性，保证锚杆（索）在此类煤岩体环境下的有效作用。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域中的普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他附图。
图1为注浆孔布置主视图。
图2为注浆孔布置俯视图。
图中的数字或字母所代表的部件名称为：
1-当前工作面巷道；2-下一工作面巷道的待掘进巷道；3-预留煤岩柱；4-第一注浆孔；5-第二注浆孔；6-掘进头；7-围岩窥视钻孔、8-破碎围岩区。
A-当前工作面；B-下一工作面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做简要说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。
图1-图2示出了本发明较佳的实施例，对其进行了详细的剖析。
某巷道为半泥岩巷道，顶板岩性为泥质粉砂岩，帮部上层为煤，下层为泥岩，底板岩性为细砂岩，顶板及两帮破碎变形严重，锚杆（索）脱锚现象严重。为控制巷道围岩变形失稳，亟需强化破碎泥质巷道围岩强度，提高其承载性能，保证其完整性。
如图1-2所示的一种煤巷掘进破碎围岩分级协调强化方法，包括以下步骤：
步骤一：在当前工作面巷道1掘进头6前方未揭露围岩中央布置一围岩窥视钻孔7，对不同距离范围内岩体内部的围岩破碎、裂隙发育情况进行评估。围岩窥视钻孔7垂直于掘进头6前方未揭露围岩中央钻进，孔径50~75 mm，深度为25m。
步骤二：根据探得的围岩情况，裂隙尺寸、数目等，有依据的合理设计注浆混凝土的粒径级配，使所注混凝土浆液能在围岩中有效充填、扩散、胶结，避免通用注浆混凝土在围岩中跑浆、漏浆或扩散效果不佳等情况，保证充填与扩散效果。
步骤三：根据现场实际情况优化设计第一注浆孔4参数，有效匹配当前工作面巷道1掘进速度、混凝土扩散、凝固之间的协调关系，保证开掘揭露后的煤岩体已经注浆强化，且各第一注浆孔4注入混凝土扩散后能相互连通、胶结，形成强化整体。沿当前工作面巷道1与未揭露围岩接触的边缘处钻进若干第一注浆孔4，并进行注浆，匹配好第一注浆孔4长度与钻孔偏角，保证注浆后，破碎围岩经过混凝土的充填、胶结能够形成强度较高的整体，形成一级强化结构。具体的，第一注浆孔4沿掘进方向钻进，并相对于当前工作面巷道1轴向向外倾斜一定角度，整体呈喇叭状。
步骤四：在滞后掘进头60~100 mm处，朝向下一工作面巷道2围岩方向钻进一排第二注浆孔5，确保第二注浆孔5贯穿下一工作面的待掘进巷道2，并进行注浆，匹配好第二注浆孔5长度与钻孔偏角，保证注浆后，破碎围岩经过混凝土的充填、胶结能够形成强度较高的整体，形成二级强化结构。多个第二注浆孔5垂直于当前工作面巷道1掘进方向钻进，间排布置，每排第二注浆孔5空间上呈扇形。
第二注浆孔5注浆范围囊括下一工作面巷道2与当前工作面巷道1注浆未覆盖的预留煤岩柱3，两次注浆一先一后能够有效解决当前工作面巷道1掘进围岩破碎问题，同时也能够避免下一工作面窄煤柱沿空掘巷围岩完整性差，窄煤柱大变形失稳问题。
步骤五：继续掘进后，在经超前预注浆强化后的、揭露后依然是完整形态的煤岩体中安装锚杆（索），在围岩中形成主动支护结构。根据巷道支护设计，继续完善钢网、钢带等支护组件的敷设与安装，若配有架棚、搭梁等被动支护措施，亦需按设计要求完成工序，形成三级被动强化结构。
步骤六：下一工作面巷道掘进至二级强化结构时，在巷道1掘进头6前方未揭露围岩中央布置一围岩窥视钻孔7，对不同距离范围内岩体内部的围岩破碎、裂隙发育情况进行评估：若围岩注浆强化效果好，裂隙少、无新生，则正常进行巷道掘进；
若围岩注浆强化效果差或裂隙多、有新生裂隙，则根据探得的围岩情况选择注浆混凝土级配，然后沿掘进巷道与未揭露围岩接触的边缘处钻进若干第一注浆孔4，并进行注浆，第一注浆孔4与原第二注浆孔5在破碎围岩区8形成纵横交错强化结构，然后继续掘进即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现和使用本发明。对这些实施例的多种修改方式对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (4)
1.一种煤巷掘进破碎围岩分级协调强化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：在当前工作面巷道（1）掘进头（6）前方未揭露围岩中央布置一围岩窥视钻孔（7），对不同距离范围内岩体内部的围岩破碎、裂隙发育情况进行评估；
步骤二：根据探得的围岩情况选择注浆混凝土级配；
步骤三：沿掘进巷道与未揭露围岩接触的边缘处钻进若干第一注浆孔（4），并进行注浆，形成一级强化结构；
步骤四：滞后掘进头（6）一段距离，在当前工作面巷道（1）侧壁上向下一工作面方向钻进若干第二注浆孔（5），确保第二注浆孔（5）贯穿下一工作面的待掘进巷道（8），并进行注浆，形成二级强化结构；
步骤五：继续掘进后，在经超前预注浆强化后的围岩中安装锚杆，形成主动支护结构。
2.根据权利要求1所述的煤巷掘进破碎围岩分级协调强化方法，其特征在于，步骤一中，围岩窥视钻孔（7）垂直于巷道掘进头（6）前方未揭露围岩中央钻进，孔径50~75 mm，深度为25m。
3.根据权利要求1所述的煤巷掘进破碎围岩分级协调强化方法，其特征在于，步骤三中，所述第一注浆孔（4）沿掘进方向钻进，并相对于当前工作面巷道（1）轴向向外倾斜，整体成喇叭状。
4.根据权利要求1所述的煤巷掘进破碎围岩分级协调强化方法，其特征在于，步骤四中，第二注浆孔（5）滞后掘进头（6）60~100 mm钻进，注浆范围囊括下一工作面巷道（2）以及当前工作面巷道（1）注浆未覆盖的预留煤岩柱（3）。
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