CN114233188A - 一种煤矿巷道树形骨架支护方法 - Google Patents
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Abstract
一种煤矿巷道树形骨架支护方法，步骤为：在巷道截面上沿周向均布施工注浆孔，同一截面上若干注浆孔构成注浆孔组，沿巷道走向等间距布设若干注浆孔组；在巷道表面铺设钢筋网，向巷道表面喷射水泥砂浆，使巷道表面形成喷浆护表，通过喷浆护表对巷道围岩进行表面加固；通过注浆孔向巷道围岩的裂隙内注入水泥砂浆，水泥砂浆在裂隙内固化后用于形成树形骨架支护；注浆结束后，利用矿用封孔剂对注浆孔进行封孔。本发明实施后形成的树形骨架支护，可大幅度削弱裂隙端部的应力集中，在注浆过程中可借助压力作用使一些微小裂隙及封闭裂隙压密闭合；树形骨架支护可有效封堵水流通道并形成隔绝层，防止水与空气浸入深部围岩，长久有效的保持围岩的力学性质。
Description
技术领域
本发明属于巷道支护技术领域，特别是涉及一种煤矿巷道树形骨架支护方法。
背景技术
随着煤炭工业发展逐渐向深部转移，煤矿巷道将面临更加复杂的水文地质条件，由于部分煤矿巷道围岩强度较低或为软岩巷道，在覆岩静载、采掘扰动和冲击地压等多种作用的影响下，围岩整体性不断受到破坏，巷道围岩松动圈进一步扩大，并超出锚杆、锚索的正常支护范围，导致传统的锚杆、锚索支护已经无法满足巷道支护要求。同时，对于多煤层开采矿井来说，当煤层间距较小时，对于保护层已开采煤层，煤层在采掘扰动作用下会破坏煤层间岩体的整体性，导致上方采空区内遗留的地下水及瓦斯进入下方煤层巷道，从而严重影响矿井的正常安全生产。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种煤矿巷道树形骨架支护方法，通过在巷道围岩内制备注浆孔，并借助注浆孔向巷道围岩的裂隙内注入水泥砂浆，由水泥砂浆填充巷道围岩裂隙，固化后的水泥砂浆在巷道围岩内可沿裂隙形成树形骨架支护，可大幅度削弱裂隙端部的应力集中，在注浆过程中还可借助压力作用使一些微小裂隙及封闭裂隙压密闭合，当巷道围岩裂隙内形成树形骨架支护后，能够有效封堵水流通道并形成隔绝层，防止水与空气浸入深部围岩，长久有效的保持围岩的力学性质，对于多煤层开采矿井来说，可以有效隔绝上方采空区内遗留的地下水及瓦斯进入下方煤层巷道，保证矿井的正常安全生产。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种煤矿巷道树形骨架支护方法，包括如下步骤：
步骤一：在巷道截面上沿周向均布施工注浆孔，同一截面上的若干注浆孔构成注浆孔组，沿巷道走向等间距布设若干注浆孔组；
步骤二：在巷道表面铺设钢筋网，向巷道表面喷射水泥砂浆，使巷道表面形成喷浆护表，通过喷浆护表对巷道围岩进行表面加固；
步骤三：通过注浆孔向巷道围岩的裂隙内注入水泥砂浆，水泥砂浆在裂隙内固化后用于形成树形骨架支护；
步骤四：注浆结束后，利用矿用封孔剂对注浆孔进行封孔。
在步骤一中，所述注浆孔的孔深大于3m。
在步骤一中，所述注浆孔组沿沿巷道走向的布设间距为2～3m。
在步骤二中，巷道顶板处的喷浆护表厚度大于20cm，巷道侧帮处的喷浆护表厚度大于10cm。
在步骤二中，当巷道表面完成首次喷浆后，若厚度未达到设计值，则需要进行补充喷浆，且补充喷浆与首次喷浆的时间间隔需要大于15min。
在步骤三中，水泥砂浆中的水与水泥的配比为0.52:1。
在步骤三中，水泥砂浆在搅拌桶内制备，搅拌桶上设有出浆口和回浆口，搅拌桶的出浆口与注浆泵相连，注浆泵与注浆头相连。
所述注浆头包括砂浆缓存筒、进浆管、回浆管及出浆管；所述进浆管一端与砂浆缓存筒相连通，进浆管另一端与注浆泵相连通；所述回浆管一端与砂浆缓存筒相连通，回浆管另一端与搅拌桶的回浆口相连通；所述出浆管一端与砂浆缓存筒螺接连通在一起，出浆管的另一端插入注浆孔内，在出浆管上设置有封孔挡片，当出浆管插入注浆孔进行注浆时，通过封孔挡片对注浆孔的孔口进行临时封堵，防止水泥砂浆在注浆时产生外溢；所述注浆泵外接有注浆控制器。
在所述进浆管、回浆管上均安装有压力传感器和流量传感器，所述压力传感器和流量传感器的信号输出端均与注浆控制器的信号输入端相连，注浆控制器的信号输出端与计算机相连。
所述出浆管采用多节接长式结构，相邻两节出浆管之间采用螺接方式相连。
本发明的有益效果：
本发明的煤矿巷道树形骨架支护方法，通过在巷道围岩内制备注浆孔，并借助注浆孔向巷道围岩的裂隙内注入水泥砂浆，由水泥砂浆填充巷道围岩裂隙，固化后的水泥砂浆在巷道围岩内可沿裂隙形成树形骨架支护，可大幅度削弱裂隙端部的应力集中，在注浆过程中还可借助压力作用使一些微小裂隙及封闭裂隙压密闭合，当巷道围岩裂隙内形成树形骨架支护后，能够有效封堵水流通道并形成隔绝层，防止水与空气浸入深部围岩，长久有效的保持围岩的力学性质，对于多煤层开采矿井来说，可以有效隔绝上方采空区内遗留的地下水及瓦斯进入下方煤层巷道，保证矿井的正常安全生产。
附图说明
图1为采用本发明的煤矿巷道树形骨架支护方法时的注浆孔组分布示意图；
图2为本发明的注浆头的结构示意图；
图中，1—注浆孔，2—裂隙，3—砂浆缓存筒，4—进浆管，5—回浆管，6—出浆管，7—封孔挡片，8—压力传感器，9—流量传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
一种煤矿巷道树形骨架支护方法，包括如下步骤：
步骤一：如图1所示，在巷道截面上沿周向均布施工注浆孔1，同一截面上的若干注浆孔1构成注浆孔组，沿巷道走向等间距布设若干注浆孔组；所述注浆孔1的孔深大于3m；所述注浆孔组沿沿巷道走向的布设间距为2～3m；
本实施例中，同一截面上的注浆孔1数量为五个，注浆孔1的孔径为φ60mm；注浆孔组沿巷道走向的布设间距为2m；注浆孔1的孔深为3m；注浆孔1采用风钻并选用φ60mm的钎头进行打孔，注浆孔1的角度偏差需要小于5度，注浆孔1的位置误差需要小于100mm；
步骤二：在巷道表面铺设钢筋网，向巷道表面喷射水泥砂浆，使巷道表面形成喷浆护表，通过喷浆护表对巷道围岩进行表面加固；巷道顶板处的喷浆护表厚度大于20cm，巷道侧帮处的喷浆护表厚度大于10cm；当巷道表面完成首次喷浆后，若厚度未达到设计值，则需要进行补充喷浆，且补充喷浆与首次喷浆的时间间隔需要大于15min；
本实施例中，用于形成喷浆护表的水泥砂浆，其掺水量、水泥量和掺砂粒径都应适中，可使喷射砂浆时具有良好的黏附性和流动性；当巷道表面形成喷浆护表后，除了可对巷道围岩进行表面加固，还可以防止后续注浆时浆液通过巷道表面的裂隙溢出；
步骤三：通过注浆孔1向巷道围岩的裂隙2内注入水泥砂浆，水泥砂浆在裂隙2内固化后用于形成树形骨架支护；水泥砂浆中的水与水泥的配比为0.52:1；水泥砂浆在搅拌桶内制备，搅拌桶上设有出浆口和回浆口，搅拌桶的出浆口与注浆泵相连，注浆泵与注浆头相连；如图2所示，所述注浆头包括砂浆缓存筒3、进浆管4、回浆管5及出浆管6；所述进浆管4一端与砂浆缓存筒3相连通，进浆管4另一端与注浆泵相连通；所述回浆管5一端与砂浆缓存筒3相连通，回浆管5另一端与搅拌桶的回浆口相连通；所述出浆管6一端与砂浆缓存筒3螺接连通在一起，出浆管6的另一端插入注浆孔1内，在出浆管6上设置有封孔挡片7，当出浆管6插入注浆孔1进行注浆时，通过封孔挡片7对注浆孔1的孔口进行临时封堵，防止水泥砂浆在注浆时产生外溢；所述注浆泵外接有注浆控制器；在所述进浆管4、回浆管5上均安装有压力传感器8和流量传感器9，所述压力传感器8和流量传感器9的信号输出端均与注浆控制器的信号输入端相连，注浆控制器的信号输出端与计算机相连；所述出浆管6采用多节接长式结构，相邻两节出浆管6之间采用螺接方式相连。
本实施例中，水泥砂浆制备时，首先将硅酸盐水泥倒入搅拌桶中，按照水与水泥为0.52:1的配比向搅拌桶加水，以不低于2800转/min的高转速在搅拌桶对水泥砂浆进行搅拌混合，搅拌时间为7min，之后再以800～1000转/min的维持低速搅拌状态，直至后续注浆结束；注浆过程中，通过压力传感器8和流量传感器9实时监测注浆压力和注浆流量，可通过调整回浆管5的回浆流量来控制注浆压力，用以实现均压注浆；通过计算机可以实时显现注浆压力和注浆流量，且注浆压力和注浆流数据可同步存储在计算机中，并通过计算机对数据进行读取、查阅和分析，实现注浆过程的可视化和数字化；砂浆缓存筒3的尺寸为φ150mm×1000mm，进浆管4的尺寸为φ50mm×150mm，回浆管5的尺寸为φ50mm×150mm，出浆管6的尺寸为φ50mm×1000mm，封孔挡片7的外径为60mm；当注浆压力达到2～3MPa、注浆流量达到1L/min以下，且连续记录四次数据时，则结束注浆；
步骤四：注浆结束后，利用矿用封孔剂对注浆孔1进行封孔。
本实施例中，注浆孔1的封孔深度为1000m，即从注浆孔1的孔口向孔内延伸1000mm后的范围内利用矿用封孔剂进行封堵。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。
Claims (10)
1.一种煤矿巷道树形骨架支护方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：在巷道截面上沿周向均布施工注浆孔，同一截面上的若干注浆孔构成注浆孔组，沿巷道走向等间距布设若干注浆孔组；
步骤二：在巷道表面铺设钢筋网，向巷道表面喷射水泥砂浆，使巷道表面形成喷浆护表，通过喷浆护表对巷道围岩进行表面加固；
步骤三：通过注浆孔向巷道围岩的裂隙内注入水泥砂浆，水泥砂浆在裂隙内固化后用于形成树形骨架支护；
步骤四：注浆结束后，利用矿用封孔剂对注浆孔进行封孔。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道树形骨架支护方法，其特征在于：在步骤一中，所述注浆孔的孔深大于3m。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道树形骨架支护方法，其特征在于：在步骤一中，所述注浆孔组沿沿巷道走向的布设间距为2～3m。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道树形骨架支护方法，其特征在于：在步骤二中，巷道顶板处的喷浆护表厚度大于20cm，巷道侧帮处的喷浆护表厚度大于10cm。
5.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道树形骨架支护方法，其特征在于：在步骤二中，当巷道表面完成首次喷浆后，若厚度未达到设计值，则需要进行补充喷浆，且补充喷浆与首次喷浆的时间间隔需要大于15min。
6.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道树形骨架支护方法，其特征在于：在步骤三中，水泥砂浆中的水与水泥的配比为0.52:1。
7.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道树形骨架支护方法，其特征在于：在步骤三中，水泥砂浆在搅拌桶内制备，搅拌桶上设有出浆口和回浆口，搅拌桶的出浆口与注浆泵相连，注浆泵与注浆头相连。
8.根据权利要求7所述的一种煤矿巷道树形骨架支护方法，其特征在于：所述注浆头包括砂浆缓存筒、进浆管、回浆管及出浆管；所述进浆管一端与砂浆缓存筒相连通，进浆管另一端与注浆泵相连通；所述回浆管一端与砂浆缓存筒相连通，回浆管另一端与搅拌桶的回浆口相连通；所述出浆管一端与砂浆缓存筒螺接连通在一起，出浆管的另一端插入注浆孔内，在出浆管上设置有封孔挡片，当出浆管插入注浆孔进行注浆时，通过封孔挡片对注浆孔的孔口进行临时封堵，防止水泥砂浆在注浆时产生外溢；所述注浆泵外接有注浆控制器。
9.根据权利要求8所述的一种煤矿巷道树形骨架支护方法，其特征在于：在所述进浆管、回浆管上均安装有压力传感器和流量传感器，所述压力传感器和流量传感器的信号输出端均与注浆控制器的信号输入端相连，注浆控制器的信号输出端与计算机相连。
10.根据权利要求8所述的一种煤矿巷道树形骨架支护方法，其特征在于：所述出浆管采用多节接长式结构，相邻两节出浆管之间采用螺接方式相连。
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