CN114294034B - 巷道支护系统及巷道支护方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种巷道支护系统及巷道支护方法。巷道支护系统包括：多个注浆孔，间隔开设于巷道内壁；多个中空注浆锚杆，每一中空注浆锚杆插入一个注浆孔内，露出注浆孔的一端连通注浆泵，其上设置有出浆孔，注浆后，在第一深度范围内形成第一注浆层；多个中空注浆锚索，每一中空注浆锚索插入一个中空注浆锚杆内，延伸至注浆孔的孔底，其露出注浆孔的一端连通注浆泵，每一中空注浆锚索插入注浆孔的一端均设置有注浆头，注浆后，在第二深度范围内形成第二注浆层；多个第一锚具，每一第一锚具与一个中空注浆锚杆连接，并与注浆孔周向的巷道内壁抵接；多个第二锚具，每一第二锚具与一个中空注浆锚索连接，并与中空注浆锚杆露出注浆孔的一端抵接。

Description

巷道支护系统及巷道支护方法

技术领域

本发明涉及巷道加固施工技术领域，具体涉及一种巷道支护系统及巷道支护方法。

背景技术

目前，我国煤矿巷道高应力巷道支护是一个较难解决的课题。特别是高应力条件下的“三软”岩层和回采巷道施工，更是一个投入多、维修量大的大工程。它与巷道围岩性质、应力状态及维护方式密切相关。在高应力的作用下，剪切变形是巷道煤岩变形和破坏的一种主要方式。大量的实测资料表明，造成巷道顶板下沉、回采巷道煤体塑性区、底鼓严重的主要原因是高围岩应力所致。构造应力、采动应力都会引起巷道顶板与煤体碎裂、底板岩层挤压破坏，顶板岩层因内部发生剪切错动而沉降，煤帮也受到来自上部压力传递，而发生屈曲破坏。尤其是在高应力场区域，巷道围岩还会因应力重新分布或“卸载”而产生破裂，巷道也就处于破坏失稳状态，这种失稳破坏是围岩动态蠕变发展的结果，如若得不到有效的控制，不仅影响回采进度与正常生产，还增加了巷道的维护费用，在煤矿生产中必须及时组织力量对顶板下沉或对收敛量较大的巷道，进行二次支护，这也将耗费大量的人力与财力。因此，需要提出一种能够为巷道提供高强度稳定支撑的巷道支护系统及巷道支护方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种巷道支护系统及巷道支护方法。借助插入同一注浆孔内的中空注浆锚杆与中空注浆锚索分别向注浆孔内注浆，在距离巷道内壁第一深度范围内形成第一注浆层，在距离第一注浆层第二深度范围内形成第二注浆层，第一注浆层与第二注浆层被拉紧为一个支护整体，以对巷道提供高强度稳定支撑。

本发明提供的巷道支护系统包括：多个注浆孔，多个所述注浆孔间隔开设于巷道内壁，并向巷道围岩内部延伸；多个中空注浆锚杆，每一所述中空注浆锚杆插入一个所述注浆孔靠近所述巷道内壁的一端，每一所述中空注浆锚杆露出所述注浆孔的一端均连通注浆泵，每一所述中空注浆锚杆的周向及插入所述注浆孔的一端均设置有出浆孔，多个所述中空注浆锚杆注浆后，在距离所述巷道内壁第一深度范围内形成第一注浆层；多个中空注浆锚索，每一所述中空注浆锚索插入一个所述中空注浆锚杆内，并延伸至所在的所述注浆孔的孔底，每一所述中空注浆锚索露出所述注浆孔的一端均连通所述注浆泵，每一所述中空注浆锚索插入所述注浆孔的一端均设置有注浆头，多个所述中空注浆锚索注浆后，在距离所述第一注浆层远离所述巷道内壁一侧的第二深度范围内形成第二注浆层；多个第一锚具，每一所述第一锚具与一个所述中空注浆锚杆连接，并与所在的所述注浆孔周向的所述巷道内壁抵接；多个第二锚具，每一所述第二锚具与一个所述中空注浆锚索连接，并与同一所述注浆孔内的所述中空注浆锚杆露出所述注浆孔的一端抵接。

可选地，每一所述中空注浆锚索均包括：第一注浆管、第二注浆管以及包绕在所述第一注浆管和所述第二注浆管周向的索体，所述第一注浆管和所述第二注浆管露出所述注浆孔的一端均连通所述注浆泵，所述第一注浆管插入所述注浆孔的一端设置有第一注浆头，并延伸至所述注浆孔的孔底，所述第二注浆管插入所述注浆孔的一端设置有第二注浆头，并距离所述注浆孔的孔底设定长度。

可选地，所述巷道支护系统还包括水泥砂浆层，所述水泥砂浆层覆盖所述巷道内壁。

可选地，每一所述第一锚具均包括：第一垫板，所述第一垫板朝向所述注浆孔的一侧连接有第一止浆塞，所述第一垫板与所述第一止浆塞套设于所述中空注浆锚杆的周向，且所述第一垫板与所在的所述注浆孔周向的所述水泥砂浆层抵接，所述第一止浆塞插入所述注浆孔内，封堵所述第一垫板与所述注浆孔之间的间隙；第一锚头，所述第一锚头套设于所述中空注浆锚杆的周向，与所述中空注浆锚杆可拆卸连接，且与所述第一垫板背向所述注浆孔的一侧抵接。

可选地，每一所述第二锚具均包括：第二垫板，所述第二垫板朝向所述注浆孔的一侧连接有第二止浆塞，所述第二垫板与所述第二止浆塞套设于所述中空注浆锚索的周向，且所述第二垫板与同一所述注浆孔内的所述中空注浆锚杆露出所述注浆孔的一端抵接，所述第二止浆塞插入所述中空注浆锚杆内，封堵所述第二垫板与所述中空注浆锚杆之间的间隙；第二锚头，所述第二锚头套设于所述中空注浆锚索的周向，与所述第二垫板背向所述注浆孔的一侧抵接，所述第二锚头与所述中空注浆锚索之间设置有插接孔，夹片插接于所述插接孔内。

可选地，每一所述中空注浆锚杆的外壁上均设置有向远离所述中空注浆锚杆方向延伸的肋板。

可选地，所述巷道支护系统还包括：多个第一注浆嘴，每一所述第一注浆嘴的相对两端分别连通一个所述中空注浆锚杆露出所述注浆孔的一端及所述注浆泵；或/和，多个第二注浆嘴，每一所述第二注浆嘴的相对两端分别连通一个所述第一注浆管露出所述注浆孔的一端及所述注浆泵；或/和，多个第三注浆嘴，每一所述第三注浆嘴的相对两端分别连通一个所述第二注浆管露出所述注浆孔的一端及所述注浆泵。

本发明还提供一种巷道支护方法，基于上述任一项所述的巷道支护系统，包括以下步骤：在巷道内壁上间隔钻进多个注浆孔；在每一所述注浆孔靠近所述巷道内壁的一端插入并固定一个中空注浆锚杆；在每一所述中空注浆锚杆内插入并固定一个中空注浆锚索，且所述中空注浆锚索插入至所述注浆孔的孔底；首次注浆，对每一所述中空注浆锚杆注浆，在距离所述巷道内壁第一深度范围内形成第一注浆层；二次注浆，待所述第一注浆层达到工作强度后，对每一所述中空注浆锚索注浆，在距离所述第一注浆层远离所述巷道内壁一侧的第二深度范围内形成第二注浆层；待所述第二注浆层达到工作强度后，拉紧所述中空注浆锚索，使所述第一注浆层与所述第二注浆层形成一个有效支护整体。

可选地，所述待所述第二注浆层达到工作强度后，拉紧所述中空注浆锚索，使所述第一注浆层与所述第二注浆层形成一个有效支护整体的步骤之后，还包括以下步骤：三次注浆，对每一所述中空注浆锚索再次注浆，填充首次注浆及二次注浆后巷道围岩中的裂隙。

可选地，所述在巷道内壁上间隔钻进多个注浆孔的步骤之前，还包括以下步骤：在所述巷道内壁上喷射水泥砂浆层。

本发明提供的以上技术方案，与现有技术相比，至少具有如下有益效果：

采用本发明巷道支护系统及巷道支护方法，借助插入同一注浆孔内的中空注浆锚杆与中空注浆锚索分别向注浆孔内注浆，在距离巷道内壁第一深度范围内形成第一注浆层，在距离第一注浆层第二深度范围内形成第二注浆层，第一注浆层与第二注浆层被拉紧为一个支护整体，以对巷道提供高强度稳定支撑，能够有效缓解构造应力、采动应力引起的巷道顶板与煤体碎裂、底板岩层的挤压破坏，以及顶板岩层因内部发生剪切错动而产生的沉降，并能降低巷道维护施工成本。

附图说明

图1为本发明一个实施例所述的巷道支护系统的示意图；

图2为图1所示巷道支护系统的单个注浆孔的剖视图；

图3为图2所示剖视图的I处局部放大图；

图4为图1所示巷道支护系统的中空注浆锚杆与第一锚具的连接关系示意图；

图5为图1所示巷道支护系统的中空注浆锚索与第二锚具的连接关系示意图；

图6为本发明一个实施例所述的巷道支护方法的流程图。

附图标记：

1：注浆孔；2：中空注浆锚杆；21：出浆孔；22：肋板；3：中空注浆锚索；31：第一注浆管；32：第二注浆管；33：索体；34：第一注浆头；35：第二注浆头；4：第一锚具；41：第一垫板；42：第一锚头；43：第一止浆塞；5：第二锚具；51：第二垫板；52：第二锚头；53：第二止浆塞；54：夹片；6：巷道；7：第一注浆层；8：第二注浆层；9：水泥砂浆层；10：第一注浆嘴；11：第二注浆嘴；12：第三注浆嘴。

具体实施方式

下面将结合附图进一步说明本发明实施例。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必需具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

图1为本发明一个实施例所述的巷道支护系统的示意图；图2为图1所示巷道支护系统的单个注浆孔的剖视图；图3为图2所示剖视图的I处局部放大图；图4为图1所示巷道支护系统的中空注浆锚杆与第一锚具的连接关系示意图；图5为图1所示巷道支护系统的中空注浆锚索与第二锚具的连接关系示意图。

如图1-图5所示，所述巷道支护系统包括：多个注浆孔1、多个中空注浆锚杆2、多个中空注浆锚索3、多个第一锚具4和多个第二锚具5。

多个所述注浆孔1间隔开设于巷道6内壁，并向巷道6围岩内部延伸；每一所述中空注浆锚杆2插入一个所述注浆孔1靠近所述巷道6内壁的一端，每一所述中空注浆锚杆2露出所述注浆孔1的一端均连通注浆泵，每一所述中空注浆锚杆2的周向及插入所述注浆孔1的一端均设置有出浆孔21，多个所述中空注浆锚杆2注浆后，在距离所述巷道6内壁第一深度范围内形成第一注浆层7；每一所述中空注浆锚索3插入一个所述中空注浆锚杆2内，并延伸至所在的所述注浆孔1的孔底，每一所述中空注浆锚索3露出所述注浆孔1的一端均连通所述注浆泵，每一所述中空注浆锚索3插入所述注浆孔1的一端均设置有注浆头，多个所述中空注浆锚索3注浆后，在距离所述第一注浆层7远离所述巷道6内壁一侧的第二深度范围内形成第二注浆层8；每一所述第一锚具4与一个所述中空注浆锚杆2连接，并与所在的所述注浆孔1周向的所述巷道6内壁抵接；每一所述第二锚具5与一个所述中空注浆锚索3连接，并与同一所述注浆孔1内的所述中空注浆锚杆2露出所述注浆孔1的一端抵接。

所述注浆孔1钻进完成后，在每一所述注浆孔1内均插入所述中空注浆锚杆2，并利用锚固剂将所述中空注浆锚杆2固定于所述注浆孔1靠近所述巷道6内壁的一端，然后使所述第一锚具4与所述中空注浆锚杆2连接，并使所述第一锚具4与所述注浆孔1周向的所述巷道6内壁抵接，为所述中空注浆锚杆2进一步提供预紧力。所述中空注浆锚杆2固定完成后，将所述中空注浆锚索3插入所述中空注浆锚杆2内，所述中空注浆锚索3的长度大于所述中空注浆锚杆2的长度，延伸至所述注浆孔1的孔底，同样利用锚固剂将所述中空注浆锚索3固定于所述注浆孔1内，然后使所述第二锚具5与所述中空注浆锚索3连接，并使所述第二锚具5与所述中空注浆锚杆2露出所述注浆孔1的一端抵接，为所述中空注浆锚索3进一步提供预紧力。所述中空注浆锚杆2和所述中空注浆锚索3均固定完成后，通过注浆泵(未示出)向所述中空注浆锚杆2内注入一定比例的浆液，浆液沿所述中空注浆锚杆2周向及端部的所述出浆孔21向周围岩体内溢出，填充邻近所述巷道6内壁区域内围岩中的裂隙，从而在距离所述巷道6内壁第一深度范围内形成第一注浆层7，所述第一深度范围约等于所述中空注浆锚杆2的长度范围。所述第一注浆层7静置一段时间并达到一定工作强度后，通过注浆泵向所述中空注浆锚索3内注入一定比例的浆液，浆液沿所述中空注浆锚索3插入所述注浆孔1孔底一端设置的所述注浆头向周围岩体内溢出，填充远离所述巷道6内壁的深处区域内围岩中的裂隙，从而在距离所述第一注浆层7远离所述巷道6内壁一侧的第二深度范围内形成第二注浆层8，所述第二深度范围约等于所述中空注浆锚索3在所述注浆孔1内露出所述中空注浆锚杆2的长度范围。所述第二注浆层8静置一段时间并达到一定工作强度后，朝向所述注浆孔1的孔口方向拉紧所述中空注浆锚索3，使靠近所述注浆孔1孔口处的所述第一注浆层7与远离所述注浆孔1孔口处的所述第二注浆层8形成一个有效的支护整体，为巷道6提供高强度稳定支撑。

采用本发明巷道支护系统，借助插入同一注浆孔1内的中空注浆锚杆2与中空注浆锚索3分别向注浆孔1内注浆，在距离巷道6内壁第一深度范围内形成第一注浆层7，在距离第一注浆层7第二深度范围内形成第二注浆层8，第一注浆层7与第二注浆层8被拉紧为一个支护整体，以对巷道6提供高强度稳定支撑，能够有效缓解构造应力、采动应力引起的巷道顶板与煤体碎裂、底板岩层的挤压破坏，以及顶板岩层因内部发生剪切错动而产生的沉降，并能降低巷道维护施工成本。

在本实施例中，所述注浆孔1设置有多个，均匀分布于所述巷道6的拱顶、侧壁和底板上，其中所述巷道6拱顶上开设的多个所述注浆孔1呈放射状向所述巷道6围岩内部延伸设置；所述巷道6侧壁上开设的多个所述注浆孔1沿垂直于侧壁的方向向所述巷道6围岩内部延伸设置，从而能够使所述中空注浆锚索3向外拉紧时的拉力与围岩的法向一致，使同等规格的所述中空注浆锚索3能够承受更大的载荷。因所述巷道6的拱顶和侧壁处的围岩承受的内应力载荷较大，因此，在本实施例中，在所述巷道6的拱顶和侧壁上的所述注浆孔1的设置密度大于底板上的所述注浆孔1的设置密度，以适应巷道整体应力分布。在本实施例中，所述第一注浆层7自所述巷道6内壁向围岩内延伸2-3m，例如可以是2.5m；所述第二注浆层8自所述第一注浆层7远离所述巷道6内壁一侧向围岩内延伸10-50m，例如可以是15m。根据实际应用情况，所述注浆孔1的设置数量及在所述巷道6内壁上的具体开设位置均可以调整，所述中空注浆锚杆2与所述中空注浆锚索3的长度也可以调整，相应地，则所述第一注浆层7及所述第二注浆层8的厚度随之变化，所述第一锚具4和所述第二锚具5可以采用现有技术中能够与所述中空注浆锚杆2及所述中空注浆锚索3匹配使用的任意规格型号。所述中空注浆锚杆2及所述中空注浆锚索3在锚固剂及锚具的作用下固定于所述注浆孔1内为成熟的现有技术，其具体锚固过程及锚具的安装过程在此不再赘述。

可选地，每一所述中空注浆锚索3均包括第一注浆管31、第二注浆管32以及包绕在所述第一注浆管31和所述第二注浆管32周向的索体33，所述第一注浆管31和所述第二注浆管32露出所述注浆孔1的一端均连通所述注浆泵，所述第一注浆管31插入所述注浆孔1的一端设置有第一注浆头34，并延伸至所述注浆孔1的孔底，所述第二注浆管32插入所述注浆孔1的一端设置有第二注浆头35，并距离所述注浆孔1的孔底设定长度。此种设置，在所述中空注浆锚杆1内首次注浆，填充靠近所述巷道6内壁的围岩中的裂隙后，通过所述第一注浆管31进行二次注浆，填充远离所述巷道6内壁的围岩中的裂隙，再通过所述第二注浆管32进行三次注浆，进一步填充首次注浆及二次注浆后围岩中还存留的裂隙，进一步加强了对所述巷道6的支护强度。

在本实施例中，如图2、图3和图5所示，所述第一注浆管31和所述第二注浆管32均为中空管体，两者紧密抵接，所述索体33呈螺旋状缠绕在所述第一注浆管31和所述第二注浆管32的周向，所述第一注浆管31延伸至接近所述注浆孔1的孔底，通过所述注浆泵1对所述第一注浆管31注浆后，浆液沿图2中所述第一注浆管31顶端的所述第一注浆头34溢出至围岩中，沿围岩中的裂隙渗流并填充裂隙。所述第二注浆管32与所述注浆孔1的孔底保持一段距离，并侧向连接有所述第二注浆头35，所述中空注浆锚杆2与所述第一注浆管31注浆完成且拉紧所述中空注浆锚索3后，通过注浆泵向所述第二注浆管32内注浆，浆液沿所述第二注浆头35溢出至围岩中，对所述中空注浆锚杆2及所述第一注浆管31注浆后围岩中存留的裂隙进行进一步填充，使邻近所述巷道6内壁的围岩与较深处的围岩能够形成更加紧密的有效支护整体。根据实际应用情况，所述第一注浆管31与所述第二注浆管32的长度可以调整，所述第二注浆管32距离所述注浆孔1孔底的设定长度可以调整。

可选地，所述巷道支护系统还包括水泥砂浆层9，所述水泥砂浆层9覆盖所述巷道6内壁。此种设置，一方面能够防止注浆过程中浆液从围岩裂隙中溢出，另一方面能够为所述第一锚具4提供可靠的支撑面。

在本实施例中，所述水泥砂浆层9均匀地铺设于所述巷道6的整个内壁表面，所述水泥砂浆层9固化并达到一定的工作强度后，再在所述巷道6内壁上钻进所述注浆孔1。根据实际应用情况，所述水泥砂浆层9采用的浆液调制比例可以调整，在所述巷道6内壁上铺设的厚度也可以调整。

可选地，每一所述第一锚具4均包括第一垫板41和第一锚头42。所述第一垫板41朝向所述注浆孔1的一侧连接有第一止浆塞43，所述第一垫板41与所述第一止浆塞43套设于所述中空注浆锚杆2的周向，且所述第一垫板41与所在的所述注浆孔1周向的所述水泥砂浆层9抵接，所述第一止浆塞43插入所述注浆孔1内，封堵所述第一垫板41与所述注浆孔1之间的间隙；所述第一锚头42套设于所述中空注浆锚杆2的周向，与所述中空注浆锚杆2可拆卸连接，且与所述第一垫板41背向所述注浆孔1的一侧抵接。此种设置，简化了所述第一锚具4的整体结构，进一步简化了所述第一锚具4与所述中空注浆锚杆2之间的连接关系，有利于提高安装效率。

在本实施例中，如图2和图4所示，所述第一垫板41选用铸铁垫板，其横截面大于所述注浆孔1的横截面，所述第一垫板41在图2中的上表面连接有所述第一止浆塞43，所述第一垫板41与所述第一止浆塞43的中心贯穿有同轴通孔，二者套设于所述中空注浆锚杆2的周向，且所述第一垫板41与所述注浆孔1附近的所述水泥砂浆层9抵接，所述第一止浆塞43插入所述注浆孔1内，所述第一止浆塞43由弹性材料制作而成，例如橡胶，且横截面大小与所述注浆孔1匹配，进而涨紧在所述注浆孔1内，封堵所述第一垫板41与所述注浆孔1之间的间隙，以及所述中空注浆锚杆2与所述第一垫板41之间的间隙，防止浆液流出。在本实施例中，所述中空注浆锚杆2的外壁上设置有外螺纹，所述第一锚头42贯穿开设有通孔，内壁设置有内螺纹，所述第一锚头42与所述中空注浆锚杆2螺纹连接，并抵接于所述第一垫板41背向所述注浆孔1的一侧，为所述中空注浆锚杆2进一步提供预紧力，所述第一锚头42采用热锻锚头。根据实际应用情况，所述第一垫板41、所述第一锚头42及所述第一止浆塞43的形状尺寸及制作材质均可以调整，所述第一锚头42与所述中空注浆锚杆2也可采用螺纹连接以外的其他连接方式。

可选地，每一所述第二锚具5均包括第二垫板51和第二锚头52。所述第二垫板51朝向所述注浆孔1的一侧连接有第二止浆塞53，所述第二垫板51与所述第二止浆塞53套设于所述中空注浆锚索3的周向，且所述第二垫板51与同一所述注浆孔1内的所述中空注浆锚杆2露出所述注浆孔1的一端抵接，所述第二止浆塞53插入所述中空注浆锚杆2内，封堵所述第二垫板51与所述中空注浆锚杆2之间的间隙；所述第二锚头52套设于所述中空注浆锚索3的周向，与所述第二垫板51背向所述注浆孔1的一侧抵接，所述第二锚头52与所述中空注浆锚索3之间设置有插接孔，夹片54插接于所述插接孔内。此种设置，简化了所述第二锚具5的整体结构，进一步简化了所述第二锚具5与所述中空注浆锚索3之间的连接关系，有利于提高安装效率。

在本实施例中，如图2和图5所示，所述第二垫板51的横截面大于所述中空注浆锚杆2的横截面，所述第二垫板51在图5中的左侧表面连接有所述第二止浆塞53，所述第二垫板51与所述第二止浆塞53的中心贯穿有同轴通孔，二者套设于所述中空注浆锚索3的周向，且所述第二垫板51与所述中空注浆锚杆2露出所述注浆孔1的一端抵接，所述第二止浆塞53插入所述中空注浆锚杆2内，所述第二止浆塞53由弹性材料制作而成，例如橡胶，且横截面大小与所述中空注浆锚杆2匹配，进而涨紧在所述中空注浆锚杆2内，封堵所述第二垫板51与所述中空注浆锚杆2之间的间隙，以及所述中空注浆锚索3与所述第二垫板51之间的间隙，防止浆液流出。在本实施例中，所述第二锚头52套设于所述中空注浆锚索3的周向，并与所述第二垫板51背向所述注浆孔1的一侧，也即图5中所述第二垫板51的右侧面抵接，所述第二锚头52与所述中空注浆锚索3之间设置有环形插接孔，且所述插接孔的直径在朝向所述第二垫板51的方向上逐渐减小，与所述插接孔匹配的所述夹片54插接于所述插接孔内，夹紧所述中空注浆锚索3，实现对所述中空注浆锚索3的紧固。根据实际应用情况，所述第二垫板51、所述第二锚头52及所述第二止浆塞53的形状尺寸及制作材质均可以调整，所述插接孔也可以设置为其他形状，只要与所述夹片54配合，能够紧固所述中空注浆锚索3即可。

可选地，每一所述中空注浆锚杆2的外壁上均设置有向远离所述中空注浆锚杆2方向延伸的肋板22。此种设置，能够增大所述中空注浆锚杆2与浇筑层之间的轴向结合力，有利于所述中空注浆锚杆2的稳固。

在本实施例中，如图2、图3所示，所述肋板22垂直于所述中空注浆锚杆2设置，沿所述中空注浆锚杆2的周向均匀分布，并在所述中空注浆锚杆2的长度延伸方向上多层等间隔设置。根据实际应用情况，所述肋板22的设置数量、与所述中空注浆锚杆2之间的夹角以及在所述中空注浆锚杆2上的具体设置位置均可以调整。

可选地，所述巷道支护系统还包括：多个第一注浆嘴10，每一所述第一注浆嘴10的相对两端分别连通一个所述中空注浆锚杆2露出所述注浆孔1的一端及所述注浆泵；或/和，多个第二注浆嘴11，每一所述第二注浆嘴11的相对两端分别连通一个所述第一注浆管31露出所述注浆孔1的一端及所述注浆泵；或/和，多个第三注浆嘴12，每一所述第三注浆嘴12的相对两端分别连通一个所述第二注浆管32露出所述注浆孔1的一端及所述注浆泵。此种设置，便于所述注浆泵将浆液注入所述中空注浆锚杆2、所述第一注浆管31及所述第二注浆管32。

在本实施例中，每一所述中空注浆锚杆2露出所述注浆孔1的一端均连接有所述第一注浆嘴10，每一所述第一注浆管31露出所述注浆孔1的一端均连接有所述第二注浆嘴11，每一所述第二注浆管32露出所述注浆孔1的一端均连接有所述第三注浆嘴12。

下面进一步介绍所述巷道支护系统的工作过程：

在所述巷道6的内壁上铺设一层所述水泥砂浆层9，所述水泥砂浆层9铺设并固化好后，在所述巷道6周向间隔钻进多个所述注浆孔1，所述注浆孔1钻进完成后，在每一所述注浆孔1内均插入一根所述中空注浆锚杆2，并利用锚固剂将所述中空注浆锚杆2固定于所述注浆孔1靠近所述巷道6内壁的一端，然后使所述第一锚具4与所述中空注浆锚杆2连接，并使所述第一锚具4与所述注浆孔1周向的所述巷道6内壁抵接，为所述中空注浆锚杆2进一步提供预紧力。所述中空注浆锚杆2固定完成后，将所述中空注浆锚索3插入所述中空注浆锚杆2内，所述中空注浆锚索3的长度大于所述中空注浆锚杆2的长度，延伸至所述注浆孔1的孔底，同样利用锚固剂将所述中空注浆锚索3固定于所述注浆孔1内，然后使所述第二锚具5与所述中空注浆锚索3连接，并使所述第二锚具5与所述中空注浆锚杆2露出所述注浆孔1的一端抵接，为所述中空注浆锚索3进一步提供预紧力。所述中空注浆锚杆2和所述中空注浆锚索3均固定完成后，通过注浆泵(未示出)与所述第一注浆嘴10向所述中空注浆锚杆2内注入一定比例的浆液，浆液沿所述中空注浆锚杆2周向及端部的所述出浆孔21向周围岩体内溢出，填充邻近所述巷道6内壁区域内围岩中的裂隙，从而在距离所述巷道6内壁第一深度范围内形成所述第一注浆层7。所述第一注浆层7静置一段时间并达到一定工作强度后，通过注浆泵及所述第二注浆嘴11向所述中空注浆锚索3的所述第一注浆管31内注入一定比例的浆液，浆液沿所述第一注浆管31插入所述注浆孔1孔底一端设置的所述第一注浆头34向周围岩体内溢出，填充远离所述巷道6内壁的深处区域内围岩中的裂隙，从而在距离所述第一注浆层7远离所述巷道6内壁一侧的第二深度范围内形成第二注浆层8。所述第二注浆层8静置一段时间并达到一定工作强度后，朝向所述注浆孔1的孔口方向拉紧所述中空注浆锚索3，使靠近所述注浆孔1孔口处的所述第一注浆层7与远离所述注浆孔1孔口处的所述第二注浆层8形成一个有效的支护整体，为巷道6提供高强度稳定支撑。拉紧操作完成后，通过注浆泵及所述第三注浆嘴12向所述中空注浆锚索3的所述第二注浆管32内注入一定比例的浆液，浆液沿所述第二注浆管32插入所述注浆孔1一端设置的所述第二注浆头35向周围岩体内溢出，填充通过所述中空注浆锚杆2及所述第一注浆管31注浆后围岩中还残留的裂隙，进一步加强对所述巷道6的支护强度。

采用本发明巷道支护系统，借助插入同一注浆孔1内的中空注浆锚杆2与中空注浆锚索3分别向注浆孔1内注浆，在距离巷道6内壁第一深度范围内形成第一注浆层7，在距离第一注浆层7第二深度范围内形成第二注浆层8，第一注浆层7与第二注浆层8被拉紧为一个支护整体，以对巷道6提供高强度稳定支撑，能够有效缓解构造应力、采动应力引起的巷道顶板与煤体碎裂、底板岩层的挤压破坏，以及顶板岩层因内部发生剪切错动而产生的沉降，并能降低巷道维护施工成本。

本发明还提供一种巷道支护方法，基于上述任一实施例所述的巷道支护系统，包括以下步骤：

S101：在巷道6内壁上间隔钻进多个注浆孔1。

所述注浆孔1的设置数量及在所述巷道6内壁上的具体设置位置根据浆液流量及支护强度需要进行调整。

S102：在每一所述注浆孔1靠近所述巷道6内壁的一端插入并固定一个中空注浆锚杆2。

所述中空注浆锚杆2插入所述注浆孔1后，利用锚固剂将所述中空注浆锚杆2固定于所述注浆孔1内，并利用第一锚具4与所述中空注浆锚杆2露出所述注浆孔1的一端连接，为所述中空注浆锚杆2提供预紧力，所述中空注浆锚杆2露出所述注浆孔1的一端连通注浆泵。

S103：在每一所述中空注浆锚杆2内插入并固定一个中空注浆锚索3，且所述中空注浆锚索3插入至所述注浆孔1的孔底。

所述中空注浆锚杆2固定于所述注浆孔1后，在每一所述中空注浆锚杆2内插入一个所述中空注浆锚索3，利用锚固剂将所述中空注浆锚索3固定于所述注浆孔1内，并利用第二锚具5与所述中空注浆锚索3露出所述注浆孔1的一端连接，为所述中空注浆锚索3提供预紧力，所述中空注浆锚索3露出所述注浆孔1的一端连通注浆泵。

S104：首次注浆，对每一所述中空注浆锚杆2注浆，在距离所述巷道6内壁第一深度范围内形成第一注浆层7。

所述中空注浆锚杆2与所述中空注浆锚索3固定完成后，通过注浆泵对所述中空注浆锚杆2进行首次注浆。注浆压力小于5Mpa，注浆材料为粘度双组份高分子化学浆液，按1:1配比方法使用，或选用425#水泥，水泥：砂＝1:1～1:2，水灰比0.38～0.45的水泥砂浆或水灰比0.40～0.45的纯水泥浆，必要时可加入一定量的外加剂。具体的注浆材料根据巷道围岩的岩石特性选用。首次注浆后，浆液向周围岩体内溢出，填充邻近所述巷道6内壁区域内围岩中的裂隙，在距离所述巷道6内壁第一深度范围内形成所述第一注浆层7，所述第一深度范围约等于所述中空注浆锚杆2的长度范围。

S105：二次注浆，待所述第一注浆层7达到工作强度后，对每一所述中空注浆锚索3注浆，在距离所述第一注浆层7远离所述巷道6内壁一侧的第二深度范围内形成第二注浆层8。

首次注浆后，待所述第一注浆层7静置一段时间并达到一定工作强度后，通过注浆泵对所述中空注浆锚索3进行二次注浆。注浆压力小于5Mpa，例如可以是0.5Mpa。浆液沿所述中空注浆锚索3插入所述注浆孔1孔底一端设置的注浆头向周围岩体内溢出，填充远离所述巷道6内壁的深处区域内围岩中的裂隙，从而在距离所述第一注浆层7远离所述巷道6内壁一侧的第二深度范围内形成第二注浆层8，所述第二深度范围约等于所述中空注浆锚索3在所述注浆孔1内露出所述中空注浆锚杆2的长度范围。

S106：待所述第二注浆层8达到工作强度后，拉紧所述中空注浆锚索3，使所述第一注浆层7与所述第二注浆层8形成一个有效支护整体。

二次注浆后，待所述第二注浆层8静置一段时间并达到一定工作强度后，利用第二锚具5在所述注浆孔1孔口处对所述中空注浆锚索3进行拉紧操作，拉紧操作为成熟的现有技术，其具体操作过程在此不再赘述。拉紧操作后，所述第一注浆层7与所述第二注浆层8形成一个有效支护整体。

采用本发明巷道支护方法，借助插入同一注浆孔1内的中空注浆锚杆2与中空注浆锚索3分别向注浆孔1内注浆，在距离巷道6内壁第一深度范围内形成第一注浆层7，在距离第一注浆层7第二深度范围内形成第二注浆层8，第一注浆层7与第二注浆层8被拉紧为一个支护整体，以对巷道6提供高强度稳定支撑，能够有效缓解构造应力、采动应力引起的巷道顶板与煤体碎裂、底板岩层的挤压破坏，以及顶板岩层因内部发生剪切错动而产生的沉降，并能降低巷道维护施工成本。

可选地，在步骤S106之后，还可以包括以下步骤：

S107：三次注浆，对每一所述中空注浆锚索3再次注浆，填充首次注浆及二次注浆后巷道6围岩中的裂隙。

首次注浆及二次注浆后，围岩中可能还存在没有被充填的裂隙，对所述中空注浆锚索3进行拉紧操作，使所述第一注浆层7与所述第二注浆层8形成一个有效支护整体之后，再通过注浆泵对所述中空注浆锚索3进行三次注浆，填充前两次注浆后围岩中未被充填的裂隙，进一步加强对所述巷道6的支护强度。三次注浆时，注浆压力小于5Mpa。待三次注浆的浆液达到工作强度，巷道支护过程结束。

可选地，在步骤S101之前，还可以包括以下步骤：

S101A：在所述巷道6内壁上喷射水泥砂浆层9。

在所述巷道6的内壁上钻进所述注浆孔1之前，先均匀喷射一定厚度的水泥砂浆层9，待所述水泥砂浆层9固化并达到一定工作强度后，再在所述巷道6周向钻进所述注浆孔1。预先喷射所述水泥砂浆层9，一方面能够防止注浆过程中浆液从围岩裂隙中溢出，另一方面能够为固定所述中空注浆锚杆2的第一锚具4提供可靠的支撑面。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例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同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种巷道支护系统，其特征在于，包括：

多个注浆孔，多个所述注浆孔间隔开设于巷道内壁，并向巷道围岩内部延伸；

多个中空注浆锚杆，每一所述中空注浆锚杆插入一个所述注浆孔靠近所述巷道内壁的一端，每一所述中空注浆锚杆露出所述注浆孔的一端均连通注浆泵，每一所述中空注浆锚杆的周向及插入所述注浆孔的一端均设置有出浆孔，多个所述中空注浆锚杆注浆后，在距离所述巷道内壁第一深度范围内形成第一注浆层；

多个中空注浆锚索，每一所述中空注浆锚索插入一个所述中空注浆锚杆内，并延伸至所在的所述注浆孔的孔底，每一所述中空注浆锚索露出所述注浆孔的一端均连通所述注浆泵，每一所述中空注浆锚索插入所述注浆孔的一端均设置有注浆头，多个所述中空注浆锚索注浆后，在距离所述第一注浆层远离所述巷道内壁一侧的第二深度范围内形成第二注浆层；

多个第一锚具，每一所述第一锚具与一个所述中空注浆锚杆连接，并与所在的所述注浆孔周向的所述巷道内壁抵接；

多个第二锚具，每一所述第二锚具与一个所述中空注浆锚索连接，并与同一所述注浆孔内的所述中空注浆锚杆露出所述注浆孔的一端抵接；

每一所述第二锚具均包括：

第二垫板，所述第二垫板朝向所述注浆孔的一侧连接有第二止浆塞，所述第二垫板与所述第二止浆塞套设于所述中空注浆锚索的周向，且所述第二垫板与同一所述注浆孔内的所述中空注浆锚杆露出所述注浆孔的一端抵接，所述第二止浆塞插入所述中空注浆锚杆内，封堵所述第二垫板与所述中空注浆锚杆之间的间隙；

第二锚头，所述第二锚头套设于所述中空注浆锚索的周向，与所述第二垫板背向所述注浆孔的一侧抵接，所述第二锚头与所述中空注浆锚索之间设置有插接孔，夹片插接于所述插接孔内。

2.根据权利要求1所述的巷道支护系统，其特征在于，每一所述中空注浆锚索均包括：

第一注浆管、第二注浆管以及包绕在所述第一注浆管和所述第二注浆管周向的索体，所述第一注浆管和所述第二注浆管露出所述注浆孔的一端均连通所述注浆泵，所述第一注浆管插入所述注浆孔的一端设置有第一注浆头，并延伸至所述注浆孔的孔底，所述第二注浆管插入所述注浆孔的一端设置有第二注浆头，并距离所述注浆孔的孔底设定长度。

3.根据权利要求1或2所述的巷道支护系统，其特征在于，还包括：

水泥砂浆层，所述水泥砂浆层覆盖所述巷道内壁。

4.根据权利要求3所述的巷道支护系统，其特征在于，每一所述第一锚具均包括：

第一垫板，所述第一垫板朝向所述注浆孔的一侧连接有第一止浆塞，所述第一垫板与所述第一止浆塞套设于所述中空注浆锚杆的周向，且所述第一垫板与所在的所述注浆孔周向的所述水泥砂浆层抵接，所述第一止浆塞插入所述注浆孔内，封堵所述第一垫板与所述注浆孔之间的间隙；

第一锚头，所述第一锚头套设于所述中空注浆锚杆的周向，与所述中空注浆锚杆可拆卸连接，且与所述第一垫板背向所述注浆孔的一侧抵接。

5.根据权利要求1或2所述的巷道支护系统，其特征在于：

每一所述中空注浆锚杆的外壁上均设置有向远离所述中空注浆锚杆方向延伸的肋板。

6.根据权利要求2所述的巷道支护系统，其特征在于，还包括：

多个第一注浆嘴，每一所述第一注浆嘴的相对两端分别连通一个所述中空注浆锚杆露出所述注浆孔的一端及所述注浆泵；或/和，

多个第二注浆嘴，每一所述第二注浆嘴的相对两端分别连通一个所述第一注浆管露出所述注浆孔的一端及所述注浆泵；或/和，

多个第三注浆嘴，每一所述第三注浆嘴的相对两端分别连通一个所述第二注浆管露出所述注浆孔的一端及所述注浆泵。

7.一种巷道支护方法，其特征在于，基于权利要求1-6任一项所述的巷道支护系统，包括以下步骤：

在巷道内壁上间隔钻进多个注浆孔；

在每一所述注浆孔靠近所述巷道内壁的一端插入并固定一个中空注浆锚杆；

在每一所述中空注浆锚杆内插入并固定一个中空注浆锚索，且所述中空注浆锚索插入至所述注浆孔的孔底；

首次注浆，对每一所述中空注浆锚杆注浆，在距离所述巷道内壁第一深度范围内形成第一注浆层；

二次注浆，待所述第一注浆层达到工作强度后，对每一所述中空注浆锚索注浆，在距离所述第一注浆层远离所述巷道内壁一侧的第二深度范围内形成第二注浆层；

待所述第二注浆层达到工作强度后，拉紧所述中空注浆锚索，使所述第一注浆层与所述第二注浆层形成一个有效支护整体。

8.根据权利要求7所述的巷道支护方法，其特征在于，所述待所述第二注浆层达到工作强度后，拉紧所述中空注浆锚索，使所述第一注浆层与所述第二注浆层形成一个有效支护整体的步骤之后，还包括以下步骤：

三次注浆，对每一所述中空注浆锚索再次注浆，填充首次注浆及二次注浆后巷道围岩中的裂隙。

9.根据权利要求7或8所述的巷道支护方法，其特征在于，所述在巷道内壁上间隔钻进多个注浆孔的步骤之前，还包括以下步骤：

在所述巷道内壁上喷射水泥砂浆层。

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