CN117552813B - 一种用于深部巷道围岩加固施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于隧道工程支护技术领域，提供一种用于深部巷道围岩加固施工方法，其改进之处在于，施工方法包括：步骤S1，对巷道围岩搭建支护结构；步骤S2，搭建巷道围岩的衬砌结构；步骤S3，搭设钢桁架；步骤S4，对巷道围岩的径向深度进行分区：破碎区、裂隙区和完整区；步骤S5，施工注浆孔；步骤S6，对巷道围岩进行注浆：对破碎区进行盖板注浆；对裂隙区进行劈裂注浆；对完整区采用注浆锚索注浆。本申请涉及一种用于深部巷道围岩加固施工方法，可以最大程度的控制巷道围岩变形，减少后续的巷道维护，能够保证巷道在使用期间不会发生大变形破碎，降低巷道返修率，提高巷道使用率。
Description
技术领域
本发明属于隧道工程支护技术领域，具体涉及一种用于深部巷道围岩加固施工方法。
背景技术
能源资源包括煤炭、金属等矿产一直是世界经济发展的支柱。但是随着对能源需求量的急剧增加和开采强度的不断加大，浅部能源资源已日益减少，国内外矿山相继进入了深部开采状态，千米级深部资源开采已成为常态。
随着矿井开采深度的不断增加，深部巷道围岩的应力状态的变化也随之逐渐复杂。由于深部围岩内赋存的高地应力与围岩体低强度间的突出矛盾，巷道开挖造成的集中应力将导致大范围的用岩体进入峰后破裂状态，且伴随着围岩的非线性大变形，因此会导致由围岩体破坏后引起的深部巷道的大变形。
而峰后破裂围岩碎胀扩容变形是造成围岩大变形与失稳破坏的主因。深部巷道围岩多为破裂岩石或碎裂块体，一般采用支护结构用于限制破裂围岩的碎胀变形，防止巷道大变形破坏。因此深部巷道的掘进、支护与高应力作用下产生的变形破坏均会导致深部巷道维护费用的急剧增加、矿井生产系统运行不畅、以及出现安全隐患大等突出问题，对深地矿产资源的安全高效开采产生了巨大威胁，因此深部高应力软岩巷道稳定控制难题已成为国内外研究的热点。
对此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术中深部高应力软岩巷道的结构难以稳定控制的问题，对此，本申请涉及一种用于深部巷道围岩加固施工方法，特别是用于破碎软岩巷道的双隔双控支护技术联合多维度注浆的施工方法，采用该施工方法可以最大程度的控制巷道围岩变形，减少后续的巷道维护，能够保证巷道在使用期间不会发生大变形破碎，降低巷道返修率，提高巷道使用率。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于深部巷道围岩加固施工方法，其改进之处在于，方法包括：
步骤S1，对巷道围岩进行支护，搭建支护结构；
步骤S2，在支护结构的基础上，搭建巷道围岩的衬砌结构；
步骤S3，在衬砌结构上搭设钢桁架；钢桁架包括沿巷道围岩轴向排列的钢拱架；钢拱架包括搭接的第一弧形工字钢、第二弧形工字钢以及第三弧形工字钢；
步骤S4，在巷道围岩的四周设置窥视孔，并对巷道围岩的径向深度进行分区：巷道围岩的径向深度在0-2.5m米为破碎区；巷道围岩的径向深度在2.5-6m为裂隙区；巷道围岩的径向深度超过6m为完整区；
步骤S5，施工注浆孔；
步骤S6，对巷道围岩进行注浆；包括以下步骤：
步骤S6-1，对破碎区进行盖板注浆；
步骤S6-2，对裂隙区进行劈裂注浆；
步骤S6-3，对完整区采用注浆锚索注浆。
优选的，步骤S1搭建支护结构包括：
步骤S1-1，铺设钢筋网，沿巷道围岩铺设，与巷道围岩相贴；
步骤S1-2，设置W形钢带，将W形钢带均匀设置在钢筋网上；
步骤S1-3，设置托盘，将托盘设置在W形钢带上；
步骤S1-4，测试松动圈；并根据松动圈范围确定NPR锚索的长度；
步骤S1-5，安装NPR锚索；对围岩表面进行喷浆硬化处理，将NPR锚索同时穿过托盘、W形钢带以及钢筋网并固定在巷道围岩内。
优选的，步骤S2，搭建巷道围岩的衬砌结构，包括：
步骤S2-1，延巷道围岩的表面搭设钢筋；
步骤S2-2，在钢筋上浇筑混凝土，构成衬砌结构。
优选的，步骤S3包括：
步骤S3-1，巷道围岩的底部反底供桁架施工，安装第一弧形工字钢；
步骤S3-2中部桁架施工，将第二弧形工字钢与第一弧形工字钢进行搭接；
步骤S3-3顶部桁架施工，将第三弧形工字钢与第二弧形工字钢进行搭接；钢桁架搭接处采用三重卡缆连接；
步骤S3-4，采用T型梁或者连杆连接轴向排列的钢拱架构成第一单层钢桁架；
步骤S3-5，在第一单层钢桁架的内径上设置径向连接的工字钢；
步骤S3-6，在工字钢上设置第二单层钢桁架；第二单层钢桁架与第一单层钢桁架同心设置；第二单层钢桁架的径向截面面积比第一单层钢桁架的径向截面面积小。
优选的，在步骤S4中设置窥视孔包括：
步骤S4-1，使用锚杆钻机进行钻孔或使用专用的切缝钻机进行钻孔；
步骤S4-2，采用窥视仪进行窥孔；
依据孔内裂隙发育情况，通过窥视仪窥视结果生成三维柱状图，根据柱状图的裂隙发育情况进行区分。
优选的，步骤S5包括：
步骤S5-1，施工深孔；
步骤S5-2，安装并组合深孔注浆管；
步骤S5-3，设置浅孔，并连通深孔与浅孔：沿深孔开口处的注浆管和孔壁之间的间隙再施工浅孔并安装浅孔锚注管，连通深孔与浅孔。
优选的，步骤S6包括：
步骤S6-1包括：
步骤S6-1-1，清理施工区域，将巷道围岩内的松散块体去除；
步骤S6-1-2，在巷道围岩的表面通过浅孔注入马丽散，浅孔深度为0.5-1.5m，间距为1m，待马丽散从巷道围岩的裂缝中溢出时停止注马丽散；
步骤S6-1-3，浅部注浆：在巷道围岩的表面进行喷浆处理，待表面的喷浆硬化后，再通过浅孔进行2-3.5m的浅部注浆；
步骤S6-1-4，直至深孔的注浆管返水或返浆时停止浅孔注浆，并对浅孔的注浆管外露口进行封堵。
优选的，步骤S6-2包括：采用泵站的高压将浆液注入隧道围岩深部6-10m区域，注浆终压不低于4MPa，从低压开始逐渐上调。
优选的，步骤S6还包括：调整注浆的注浆压力，以及调整注浆所用浆液的粘稠度。
有益效果：
1、由NPR锚索和钢桁架进行联合支护，巷道在短时间内不会产生较大的变形。
2、采用多维度注浆加固技术，能够从根本上控制巷道围岩强度，增加巷道围岩的整体性，从根本上控制了巷道围岩变形。
3、减少了巷道返修率，降本增效。
4、施工工艺简单，能够有效降低巷道返修率，增加巷道稳定性。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
图1为巷道围岩危险分区；
图2为巷道围岩NPR锚索支护结构示意图；
图3为巷道围岩支护设计；
图4为双层钢桁架结构示意图之一；
图5为双层钢桁架结构示意图之二；
图6为双层钢桁架结构示意图之三；
图7为巷道围岩多维度注浆控制；
图8为巷道围岩盖板注浆效果；
图9为巷道围岩劈裂注浆效果；
图10为巷道围岩注浆锚索效果；
1-窥视孔；2-完整区；3-裂隙区；4-破碎区；5-钢桁架；6-垫块；7-衬砌结构；8-底板；9-反底拱钢拱架10-NPR锚索；11-注浆锚杆；12-劈裂注浆；13-注浆锚索；14-盖板注浆范围；15-劈裂注浆范围；16-注浆锚索注浆范围；17-钢拱架;18-树脂锚固端；19-钢绞线；20-恒阻器；21-W型钢带；22-托盘；23-钢筋网；24-锁具。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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而不是要求本发明必须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。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
在隧道工程领域的描述中，本申请采用的术语“轴向”指的是车辆在隧道中正常行驶的行进方向；术语“径向”指的是垂直于“轴向”的方向，也可指隧道“环向”。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
能源资源包括煤炭、金属等矿产一直是世界经济发展的支柱。但是随着对能源需求量的急剧增加和开采强度的不断加大，浅部能源资源已日益减少，国内外矿山相继进入了深部开采状态，千米级深部资源开采已成为常态。
随着矿井开采深度的不断增加，深部巷道围岩的应力状态的变化也随之逐渐复杂。由于深部围岩内赋存的高地应力与围岩体低强度间的突出矛盾，巷道开挖造成的集中应力将导致大范围的用岩体进入峰后破裂状态，且伴随着围岩的非线性大变形，因此会导致由围岩体破坏后引起的深部巷道的大变形。
而峰后破裂围岩碎胀扩容变形是造成围岩大变形与失稳破坏的主因。深部巷道围岩多为破裂岩石或碎裂块体，一般采用支护结构用于限制破裂围岩的碎胀变形，防止巷道大变形破坏。因此深部巷道的掘进、支护与高应力作用下产生的变形破坏均会导致深部巷道的破坏以及维修反复交替的恶性循环，使得深部隧道的维护费用的急剧增加，同时也会导致矿井生产系统运行不畅、以及出现安全隐患大等突出问题，对深地矿产资源的安全高效开采产生了巨大威胁，因此深部高应力软岩巷道稳定控制难题已成为国内外研究的热点。
目前大多数巷道采用掘进支护一体技术对巷道进行掘进和支护，在巷道支护完成后，由于开挖扰动，加上巷道围岩本身强度较低，将导致巷道发生大变形，故在巷道掘进支护完成后一段时间内，需要及时对巷道进行补强支护，以防止巷道的大变形。
因此，本申请发明了种巷道施工方法，特别适用于破碎软岩巷道的双隔双控支护技术联合多维度注浆施工方法，采用该方法可以最大程度的控制巷道围岩变形，减少后续的巷道维护。能够保证巷道在使用期间不会发生大变形破碎，降低巷道返修率，提高巷道使用率。
如图1所示，本发明涉及一种用于深部巷道围岩加固施工方法，其改进之处在于，方法包括：
步骤S1，对巷道围岩进行支护，搭建支护结构；
如图2所示，步骤S1搭建支护结构包括：
步骤S1-1，铺设钢筋网23，在本申请中采用高强柔性网沿巷道围岩铺设，与巷道围岩相贴。具体的，沿巷道围岩的轴向以及径向全面铺设钢筋网，令钢筋网的第一面与巷道围岩相贴；
步骤S1-2，设置W形钢带21，将W形钢带21均匀设置在钢筋网23上。具体的，W形钢带的第一面为平滑表面；在W形钢带的第二面设有与其长度相匹配的两条凸起，凸起间距略小于W形钢带的宽度，令钢带在宽度方向的截面上形成类似W的波纹形状，以增强W型钢带的强度，以及连接强度。W形钢带的第一面与钢筋网的第二面相贴；
步骤S1-3，设置托盘22，将托盘22设置在W形钢带上；具体的，托盘22为矩形钢材，与W形钢带的第二面相贴。其中，托盘22的宽度需与W形钢带的凸起间距相匹配。可以令托盘22安装在两条凸起的间距之中。
步骤S1-4，测试松动圈，采用现有技术手段进行测试松动圈范围即可；并根据松动圈范围确定NPR锚索的长度；
步骤S1-5，安装NPR锚索10作为补强支护：对围岩表面进行喷浆硬化处理；将NPR锚索10同时依次穿过托盘22、W形钢带21以及钢筋网23并固定在巷道围岩内。
其中，NPR锚索10包含钢绞线19、恒阻器20和锁具24。其中，钢绞线19采用防腐无粘结钢绞线。恒阻器20同轴设置在钢绞线19上固定在巷道围岩内。同时在钢绞线19深入巷道围岩的一端还需采用树脂锚固剂18将钢绞线19紧固在巷道围岩内，形成树脂锚固端，以加强NPR锚索与巷道围岩的支护力度。钢绞线19伸出钢筋网23的一端设置锁具24，锁具24也同时固定在托盘24上。用于加强托盘24的固定强度。其中，NPR锚索采用恒阻锚索预紧力为28t，恒阻力为30t，根据巷道实际情况进行布置。NPR锚索的长度根据松动圈范围确定，为了确保NPR锚索锚固在稳定岩层内，还需在NPR锚索上安装有锚索测力装置，能够实时对锚索受力情况进行监测。
图2所示的为以NPR锚索为主体构建的柔性调控体系，主要依靠NPR锚索的高恒阻让压结构将部分应力传递到围岩深部，增强围岩的整体稳定性，从而形成一个承载区域，多根NPR锚索共同作用条件下，形成一个整体的承载面，实现对浅部破碎围岩的控制。由于传统锚索锚固长度不够、锚固强度不足以及预紧力低的情况，因此本申请采用NPR锚索替换传统锚索，NPR锚索安全性高、使用范围广，且能够满足巷道围岩稳定需求，从而达到高恒阻和大变形需求。
步骤S2，在支护结构的基础上，搭建巷道围岩的衬砌结构7，如图3所示，包括：
步骤S2-1，延巷道围岩的表面搭设钢筋；
步骤S2-2，在钢筋上浇筑混凝土，构成衬砌结构。
具体的，衬砌结构的搭建采用现有技术中常用的手段即可。
步骤S3，在衬砌结构上搭设钢桁架5，钢桁架5包括在巷道围岩径向设置、并延轴向增设的钢拱架17。钢拱架17由单个弧形工字钢连接形成。其中弧形工字钢的弧度不做限制，需依据巷道形状进行调整。步骤S3包括：步骤S3-1，底部反底供桁架施工；步骤S3-2中部桁架架设；步骤S3-3顶部桁架安装，桁架搭接处采用三重卡缆连接；步骤S3-4，采用T型梁或者连杆连接轴向排列的钢拱架17构成第一单层钢桁架；
步骤S3-5，在第一单层钢桁架的内径上设置径向连接的工字钢；
步骤S3-6，在工字钢上设置第二单层钢桁架；第二单层钢桁架与第一单层钢桁架同心设置；第二单层钢桁架的径向截面面积比第一单层钢桁架的径向截面面积小。
如图3所示，在本申请以马蹄形巷道断面的实施例中，巷道开挖完成后，进行钢桁架5施工，将设置在同一巷道围岩径向截面上的每个钢拱架分成第一弧形工字钢、第二弧形工字钢以及第三弧形工字钢三部分进行搭接。先进行步骤S3-1，将反底拱钢桁架9埋入底板8的下方，即将第一弧形工字钢的圆弧部分朝下放置与巷道底部相贴，并沿巷道轴向依次排列，形成仰拱。然后进行步骤S3-2，搭接中部桁架，具体的，在巷道围岩两侧，分别沿巷道围岩径向搭接位于中部的第二弧形工字钢，每个第二弧形工字钢与第一弧形工字钢搭接，沿巷道轴向依次排列，形成中部桁架；搭接处可采用卡缆连接，也可采用高强螺栓栓接。最后进行步骤S3-3，使用手拉葫芦将第三弧形工字钢吊装至第二弧形工字钢上方，与第二弧形工字钢固定，第三弧形工字钢的圆弧部分朝上放置于巷道顶部相贴，形成顶部桁架。钢桁架搭接时，采用三重卡缆连接：在搭接处的两端和中间各设置一个卡缆，采用现有技术中常用卡缆即可步骤S3-4钢拱架与钢拱架之间采用连接杆进行栓接，以增加桁架的整体稳定性。
钢桁架5，包括沿巷道围岩同轴排列的钢拱架；同轴排列的钢拱架采用T型梁或者连杆连接构成单层钢桁架；
钢桁架5包括同心设置的两个径向截面面积大小不同的单层钢桁架；两个单层钢桁架采用径向连接的工字钢连接。
具体的，钢桁架可以为普通单层钢桁架，也可以是双层钢桁架。其中，如图4-6所示，双层钢桁架结构具体为：两个径向截面面积大小的单层钢桁架同心设置，构成内桁架和外桁架，即第一单层钢桁架和第二单层钢桁架，内桁架和外桁架采用工字钢进行连接。每层轴向相邻的钢拱架即左右位置的钢拱架均采用T型梁或者连杆连接以增强桁架结构的稳定性。具体的，在钢拱架的侧面均匀设置与巷道轴向平行的T型梁或者连杆，用于连接置于其左边以及右边的钢拱架。钢桁架整体采用I25b工字钢，钢桁架设计为圆形，以增强双层钢桁架整体结构的抗压抗剪能力。安装搭接时采用高强螺栓进行连接，内桁架和外桁架相距45cm。
在设置双层的钢桁架5时，先按照步骤S3-1至步骤S3-4设置外桁架，然后进行步骤S3-5在构成外桁架的钢拱架的内圈上设置多个均匀排列、且垂直于内圈的工字钢。最后进行步骤S3-6，采用与构成外桁架不同规格的钢拱架与工字钢连接构成内桁架。
优选的，还在巷道围岩衬砌结构7和钢桁架5之间设置间隙，在间隙处均匀设置垫块6。即立体钢桁架和围岩之间采用柔性垫块连接，可以让巷道围岩可以产生一定的变形。垫块6可以采用木块，也可采用具有一定变形能力的高强泡沫。
至此，由支护结构、巷道围岩衬砌结构7以及钢桁架5的搭建构成了巷道的双隔双控支护。其中，双隔双控支护中的一隔是至NPR锚索的高预紧力柔性让压支护，控制巷道围岩初期变形；二隔是立体钢桁架支护即由钢桁架5构成的支护结构，采用刚性隔离对巷道围岩进行刚性支护。
步骤S4，在巷道围岩的四周设置钻窥视孔，并对巷道围岩的径向深度进行分区：巷道围岩的径向深度在0-2.5m米为破碎区4；巷道围岩的径向深度在2.5-6m为裂隙区3；巷道围岩的径向深度超过6m为完整区2；
优选的，步骤S4中设置钻窥视孔包括：
步骤S4-1，使用锚杆钻机进行钻孔或使用专用的切缝钻机进行钻孔；具体的，沿着巷道的走向每隔20m或者50m设置一个断面，在每个断面上均匀设置五个窥视孔1；窥视孔从支护层向巷道围岩深处钻进，需保证在巷道顶板处以及巷道中部均设有窥视孔。
步骤S4-2，采用窥视仪进行窥孔；
依据孔内裂隙发育情况，通过窥视仪窥视结果生成三维柱状图，根据柱状图的裂隙发育情况进行区分。
具体的：依据孔内裂隙发育情况，通过窥视仪窥视结果生成三维柱状图，如图1所示，根据柱状图的裂隙发育情况进行区分，裂隙宽度大于1cm为破碎区4、裂隙宽度在1mm至1cm为裂隙区3和裂隙宽度小于1mm完整区2。根据破碎区和裂隙区的深度，确定注浆孔的深度，一般破碎围岩条件下，破碎区在0-2.5m，裂隙区在2.5-6m，超过6m为完整区。通过在巷道围岩进行多维度注浆，将破碎区和裂隙区的围岩形成一个整体结构，最后通过施工注浆锚索，将围岩和稳定性岩层相互连接，以达到控制围岩变形的目的。
步骤S5，施工注浆孔，包括：在巷道中部延巷道轴向每隔5m或者10m布置注浆孔，或根据窥视结果、巷道帮部即巷道两侧或巷道中部，以及顶板破碎情况进行确定注浆孔间距。如图7所示，一般延巷道径向均匀设置7个注浆孔，其中一个注浆孔设置在巷道最顶部；其中两个注浆孔对称设置在巷道底部；其余注浆孔对称设置在巷道两侧。
步骤S5-1，施工深孔；
步骤S5-2，安装并组合深孔注浆管；
步骤S5-3，设置浅孔，并连通深孔与浅孔：沿深孔开口处的注浆管和孔壁之间的间隙再施工浅孔并安装浅孔锚注管，连通深孔与浅孔。
具体的，如图7所示，步骤S5-1，设置注浆孔时先使用锚索机配合直径32mm的钻牙施工深孔。步骤S5-2，安装深孔组合注浆管，即安装注浆锚索13，将注浆锚索13深入至完整区2内。然后进行步骤S5-3，使用风锤配合直径32mm的钻牙沿深孔开口处的注浆管和孔壁之间的间隙再施工浅孔并安装浅孔锚注管11，使得深、浅孔相连通。
步骤S6，对巷道围岩进行注浆；
步骤S6-1，对破碎区4进行盖板注浆，如图8所示，包括：
步骤S6-1-1，清理施工区域，将巷道围岩内的松散块体去除；
步骤S6-1-2，盖板注浆前，需要对巷道围岩表面进行喷浆封闭，防止浆液从围岩表面漏出，具体的，在巷道围岩的表面通过浅孔注入马丽散，浅孔深度为0.5-1.5m，间距为1m，待马丽散从巷道围岩的裂缝中溢出时停止注马丽散；
步骤S6-1-3，浅部注浆：在巷道围岩的表面进行喷浆处理，待表面的喷浆硬化后，再通过安装至浅孔的浅孔锚注管11进行2-3.5m的浅部注浆；
步骤S6-1-4，直至深孔的注浆管返水或返浆时停止浅孔注浆，并对浅孔的注浆管外露口进行封堵。
盖板注浆：首先根据松动圈的范围确定施工区域，进行步骤S6-1-1：在施工前，将施工区域清理干净，用钢钎穿过支护结构敲打将围岩内松散块体去除，松散块体包括巷道顶煤和帮部的小煤块，以避免在施工时造成表面凹凸不实。如图8所示，进行步骤S6-1-2：注浆锚杆11穿过支护结构在巷道围岩表面通过浅孔注入马丽散，浅孔深度为0.5-1.5m，孔间距为1m，注马丽散的目的主要是将围岩深度在0.5-1.5m的特破碎岩体粘结成一个整体，以防止后续步骤中的注浆浆液从底部漏出来，待马丽散从裂缝中溢出时停止注马丽散。然后进行步骤S6-1-3，在巷道表面进行喷浆处理，目的主要是防止浅部注浆时浆液沿着裂隙流出。待巷道表面喷浆硬化后，再进行2-3.5m钻孔进行浅部注浆。最后进行进行步骤S6-1-4对注浆孔封孔。其中，浅部注浆的浆液也可以全部采用注马丽散的形式进行注浆。浅部注浆范围即盖板注浆范围14覆盖全部破碎区4。
本申请涉及的盖板注浆技术，其采用低压稀浆快速充填和胶结浅部围岩宏观节理裂隙，其主要目的是形成承载力强且完整性好的浅部加固层，同时封堵浅部泄压通道形成封闭层，防止深部浆液沿浅部裂隙通道溢出，为深部注浆创造施工条件。其中，宏观节理裂隙是指：巷道围岩内大规模断裂或裂缝。由于破裂碎胀岩体具有松散破碎、孔隙率高、泄压通道丰富等特点，浅部围岩很难进行高压注浆，原因在于一是注浆压力难以升高，二是高压浆液易出现漏浆和跑浆，三是若注浆压力过高，高压浆液可能进一步破坏强度较低的围岩。同时，浅部围岩所需注浆量大，浆液需具备渗透性好、流动性强、凝结速度快等特点才能快速充填大范围裂隙，因此，通过提高水固比配置稀浆作为浅部围岩注浆浆液。
步骤S6-2，如图9所示，对裂隙区3进行劈裂注浆，包括：将深孔作霹雳注浆孔，沿深孔设置霹雳注浆管12，采用泵站的高压将浆液注入隧道围岩深部6-10m区域，注浆终压不低于4MPa，从低压开始缓慢上调，动态调整。劈裂注浆范围15覆盖全部裂隙区3。
具体的，注浆时先注浅孔，浅孔正常注浆终压控制在1.0MPa以内，由1人负责注浆机调压，基本从低压开始调起，以注浆机液压杆件开始缓慢动作之初算起。可以目测、听声；等到深孔长管返水、返浆时停止浅孔注浆，待1个小时后，进行深孔高压注浆，注浆终压不低于4MPa，同样的从低压开始缓慢调高，动态调整。深孔长管注浆前需要对浅孔短管外露口进行封堵，一般选用机械加工件，类似螺帽之类的部件进行浅孔短管外露口封堵。
本申请涉及的高压劈裂注浆技术，采用高压稠浆挤压和压密深部围岩微观节理裂隙，其主要目的是增加围岩弹性模量和变形模量，增大节理面摩擦系数和抗剪能力，提高深部岩体内生强度，从而扩大围岩承载范围。其中微观节理裂隙是指：毫米量级及以下尺度，宏观指的是厘米量级及以上尺度。由于微观节理裂隙张开度小，因此浆液扩散阻力大，较高的注浆压力才会促使浆液向深部围岩扩展。高压浆液劈裂微观节理裂隙后重新充填和胶结，使深部围岩形成混凝土网格骨架，从本质上提高围岩的自承能力。高压浆液与深部围岩作用时需要较长注浆时间，单次注浆时间为3-6h，具体时间根据井下条件确定，观察到注浆压力增加或者巷道表面有浆液溢出停止注浆。要求浆液尽可能保留在微观节理裂隙内，因此通过降低水固比配置稠浆作为深部围岩注浆浆液。
步骤S6-3，如图10所示，对完整区采用注浆锚索注浆。具体的，采用中空注浆锚索进行注浆，将中空注浆锚索13设置在深孔中，并深入至完整区2，其注浆工艺与传统施工工艺相同：通过压力式注浆将注浆材料注入锚孔，填充锚索与孔壁之间的空隙，将注浆液从中空注浆锚索13深入完整区2的一端注入，注浆锚索注浆范围16在完整区2中延展形成了一个牢固的整体结构。
通过注浆锚索高压锚注技术，提高岩层层间黏结性，浆液充满锚索孔，使注浆锚索和孔壁围岩充分黏结实现注浆锚索全长锚固。将双隔双控补偿支护技术结合多维度注浆加固技术，实现巷道稳定性控制。
优选的，在注浆时候需调整注浆的注浆压力，以及浆液的粘稠度。
其中，盖板注浆需要注意注浆压力不易过大，浆液粘稠度不宜过大，浆液流动性要保证；劈裂注浆需要注意采用高压注浆，浆液需要一定的粘稠度，保证浆液能够发挥粘结稳定效果。
在岩体有明显裂隙条件下，浅部注浆压力一般不超过2MPa，围岩裂隙发育严重破坏不超过1MPa；注浆料是由甲料、乙料、水混合搅拌而成，为防止浆液在搅拌、运输过程中凝结、堵塞管路和充填泵等设备,需分别搅拌和泵送甲料浆、乙料浆。在注浆孔位置进行混合,高水材料在使用过程中要求甲料浆和乙料浆必须等量进浆、混合均匀,其强度才能达到最大。因此,浆液输送应采用双液等量注浆泵。甲料和乙料均是1.5：1加水混合。深部注浆压力一般不超过8MPa，甲料和乙料采用3：1混合，具体操作根据实际情况进行确定。
本实施例中，施工方法不受巷道形状、巷道深度的影响，适合不同条件下掘巷配套施工。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明待批权利要求保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于深部巷道围岩加固施工方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S1，对巷道围岩进行支护，搭建支护结构；
步骤S2，在所述支护结构的基础上，搭建巷道围岩的衬砌结构；
步骤S3，在所述衬砌结构上搭设钢桁架；所述钢桁架包括沿巷道围岩轴向排列的钢拱架；所述钢拱架包括搭接的第一弧形工字钢、第二弧形工字钢以及第三弧形工字钢；
步骤S4，在巷道围岩的四周设置窥视孔，并对巷道围岩的径向深度进行分区：巷道围岩的径向深度在0-2.5m米为破碎区；巷道围岩的径向深度在2.5-6m为裂隙区；巷道围岩的径向深度超过6m为完整区；
步骤S5，施工注浆孔；
步骤S6，对巷道围岩进行注浆；包括以下步骤：
步骤S6-1，对所述破碎区进行盖板注浆；
步骤S6-2，对所述裂隙区进行劈裂注浆；
步骤S6-3，对所述完整区采用注浆锚索注浆；
所述步骤S3包括：
步骤S3-1，巷道围岩的底部反底供桁架施工，安装所述第一弧形工字钢；
步骤S3-2，中部桁架施工，将所述第二弧形工字钢与所述第一弧形工字钢进行搭接；
步骤S3-3，顶部桁架施工，将所述第三弧形工字钢与所述第二弧形工字钢进行搭接；钢桁架搭接处采用三重卡缆连接；
步骤S3-4，采用T型梁或者连杆连接所述轴向排列的钢拱架构成第一单层钢桁架；
步骤S3-5，在所述第一单层钢桁架的内径上设置径向连接的工字钢；
步骤S3-6，在所述工字钢上设置第二单层钢桁架；所述第二单层钢桁架与所述第一单层钢桁架同心设置；所述第二单层钢桁架的径向截面面积比所述第一单层钢桁架的径向截面面积小；
所述步骤S5包括：
步骤S5-1，施工深孔；
步骤S5-2，安装并组合深孔注浆管；
步骤S5-3，设置浅孔，并连通所述深孔与所述浅孔：沿深孔开口处的注浆管和孔壁之间的间隙再施工浅孔并安装浅孔锚注管，连通所述深孔与所述浅孔；
所述步骤S6-1包括：
步骤S6-1-1，清理施工区域，将巷道围岩内的松散块体去除；
步骤S6-1-2，在巷道围岩的表面通过所述浅孔注入马丽散，所述浅孔深度为0.5-1.5m，间距为1m，待马丽散从巷道围岩的裂缝中溢出时停止注马丽散；
步骤S6-1-3，浅部注浆：在巷道围岩的表面进行喷浆处理，待表面的喷浆硬化后，再通过所述浅孔进行2-3.5m的浅部注浆；
步骤S6-1-4，直至所述深孔的注浆管返水或返浆时停止浅孔注浆，并对所述浅孔的注浆管外露口进行封堵。
2.如权利要求1所述的用于深部巷道围岩加固施工方法，其特征在于，所述步骤S1搭建支护结构包括：
步骤S1-1，铺设钢筋网，沿巷道围岩铺设，与巷道围岩相贴；
步骤S1-2，设置W形钢带，将所述W形钢带均匀设置在所述钢筋网上；
步骤S1-3，设置托盘，将所述托盘设置在所述W形钢带上；
步骤S1-4，测试松动圈；并根据松动圈范围确定NPR锚索的长度；
步骤S1-5，安装NPR锚索；对围岩表面进行喷浆硬化处理，将所述NPR锚索同时穿过所述托盘、所述W形钢带以及所述钢筋网并固定在巷道围岩内。
3.如权利要求1所述的用于深部巷道围岩加固施工方法，其特征在于，步骤S2，所述搭建巷道围岩的衬砌结构，包括：
步骤S2-1，延巷道围岩的表面搭设钢筋；
步骤S2-2，在所述钢筋上浇筑混凝土，构成所述衬砌结构。
4.如权利要求1所述的用于深部巷道围岩加固施工方法，其特征在于，在所述步骤S4中设置窥视孔包括：
步骤S4-1，使用锚杆钻机进行钻孔或使用专用的切缝钻机进行钻孔；
步骤S4-2，采用窥视仪进行窥孔；
依据孔内裂隙发育情况，通过窥视仪窥视结果生成三维柱状图，根据柱状图的裂隙发育情况进行区分。
5.如权利要求1所述的用于深部巷道围岩加固施工方法，其特征在于，所述步骤S6-2包括：采用泵站的高压将浆液注入隧道围岩深部6-10m区域，注浆终压不低于4MPa，从低压开始逐渐上调。
6.如权利要求1所述的用于深部巷道围岩加固施工方法，其特征在于，步骤S6还包括：调整所述注浆的注浆压力，以及调整注浆所用浆液的粘稠度。
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