CN203499710U

CN203499710U - 井下膨胀软岩的电渗法原位改性巷道锚固结构

Info

Publication number: CN203499710U
Application number: CN201320630407.3U
Authority: CN
Inventors: 赵同彬; 赵志刚; 张振全; 宋璐璐; 张富兴
Original assignee: Shandong University of Science and Technology
Current assignee: Shandong University of Science and Technology
Priority date: 2013-10-12
Filing date: 2013-10-12
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2023-10-12

Abstract

本实用新型公开了一种井下膨胀软岩的电渗法原位改性巷道锚固结构，它是在掘进后的巷道表面设有喷浆支护层或挂网喷浆支护层，在巷道围岩中安设有锚杆，在锚杆之间安设有用于电渗排水的导电钢管，导电钢管上加工有多个透水孔，导电钢管电渗排水后作为注浆锚杆使用，通过导电钢管再向软岩裂隙和钻孔壁间隙中注浆，从而形成喷浆-锚杆-锚注支护联合体。本实用新型既是一种减少低渗透性软岩含水率的有效支护结构，同时施工工艺简单、可操作性强，保障软岩工程的掘进效率。

Description

井下膨胀软岩的电渗法原位改性巷道锚固结构

技术领域

本实用新型涉及一种巷道围岩加固的结构，尤其是一种井下含水膨胀类软岩巷道锚固的结构。

背景技术

软岩即称为松软岩层，具有强膨胀、易扰动、易崩解等物理力学性质。软岩在天然状态下较为完整、坚硬，力学性质良好，遇水后短时间内迅速膨胀、崩解和软化，各项力学强度指标随着含水量的增加和饱水时间的延长而不断降低。

随着资源开采深度的持续增加，在冶金矿山巷道、水电站硐室、煤矿巷道等重大工程中穿越软弱破碎岩层的情况日趋增多，对巷道施工技术与支护带来了很大的挑战。软岩巷道围岩中的水通常由两部分来源，一部分源于岩体内部的毛细水和结合水，另一部分则来自于钻眼、喷雾等施工带来的自由水。对于巷道围岩来说，含水率越高，岩体力学强度越低，稳定性越差。因此，如果降低围岩中的含水率，则可使软岩的原位强度得到提高。

在软岩巷道支护方面，目前已形成了锚喷、锚网喷、锚喷网架、钢架支护结构和注浆加固结构等。上述软岩巷道支护结构，对软岩巷道起到了一定的作用，都是比较成熟的大量使用的技术，但都是在支护体系方面开展技术工作，忽视了围岩自身强度问题。

所以应通过降低膨胀软岩中含水率来提高围岩原位强度，改变膨胀软岩巷道支护的结构才能保证软岩巷道支护的设计强度。

发明内容

由于软岩工程怕水，但在自然状态或工程施工中又不可避开水，为解决这一突出矛盾，本实用新型的目的是在现有传统锚喷支护、锚网支护、锚注支护结构的基础上，提供一种改进的锚固结构。

一种井下膨胀软岩的电渗法原位改性巷道锚固结构，它是在掘进后的巷道表面设有喷浆支护层或挂网喷浆支护层，在巷道围岩中安设有锚杆，其特征在于，在锚杆之间安设有用于电渗排水的导电钢管，导电钢管上加工有若干透水孔，导电钢管电渗排水后作为注浆锚杆使用，通过导电钢管再向软岩裂隙和钻孔壁间隙中注浆，从而形成喷浆-锚杆-锚注支护联合体。

本实用新型的有益效果是：

1、首先对软岩巷道围岩进行及时的喷浆支护，防止围岩进一步吸水软化；在工作面后方对封闭的软岩进行锚杆支护，并通过电渗排水，使软弱围岩中的含水率降低，保持原位强度，不但能增强软岩的自身承载能力，还能够显著提高软岩锚固支护效果；再通过注浆封堵裂隙、锚注支护联合作用对含水软岩进行加固，能保持巷道长期处于稳定状态。

2、本实用新型既是一种减少低渗透性软岩含水率的有效支护结构，同时施工工艺简单、可操作性强，保障软岩工程的掘进效率。

附图说明

图1为本实用新型的断面图及施工示意图；

图2为本实用新型的导电钢管的结构图。

图中：1—喷浆层；2—钻孔；3—锚杆；4—导电钢管；5—橡胶套；6—阳极；7—防爆套；8—阴极；9—电缆；10—直流电源；11—注浆系统；12—倒楔形止浆塞；13—绝缘层；14—透水孔。

具体实施方式

参照附图进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1所示，一种井下膨胀软岩的电渗法原位改性巷道锚固结构，它是在掘进后的巷道表面设有喷浆层1，在巷道围岩中布置有钻孔2，锚杆3和用于电渗排水的导电钢管4交替布置在各个钻孔2中，也就是说：用于电渗排水的导电钢管4安设在锚杆3之间。在导电钢管4上加工有若干透水孔14，用导电钢管4电渗排水后作为注浆锚杆使用，通过导电钢管4再向软岩裂隙和钻孔壁间隙中注浆，从而形成喷浆-锚杆-锚注支护联合结构体。

上述的喷浆层1也可以是挂网喷浆支护层。

如图2所示，上述的导电钢管4是在普通钢管上每间隔一定距离布置有孔径为7～8mm的透水孔14，透水孔在钢管四周对称布置，钢管朝向孔外的一端除电缆连接部位外应涂有绝缘层13。

为了进一步说明本实用新型的技术方案，参照附图，对实用新型的施工方法描述如下：

第一步，首先对开掘的巷道进行常规的喷浆、挂网喷浆对围岩进行封闭,喷浆层1厚度在30-50mm，防止围岩进一步吸水软化；

第二步，按传统设计进行锚杆支护，即钻钻孔2，将导电钢管4和锚杆3交替布置在各个钻孔2中，也就是说：一个钻孔2布置锚杆3，它相邻的钻孔2就布置导电钢管4；在安装导电钢管4时，孔口处应采用带缺口的橡胶套5进行临时固定；

上述的安装导电钢管4的帮部钻孔2应向上倾斜，倾斜仰角不小于5度，以便于向孔外排水；

第三步，以相邻两根导电钢管4作为阳极6和阴极8，其中阳极6在上，阴极8在下；在阳极6和阴极8上通过电缆9连接60V～72V直流电源，进行通电；岩土介质中的水分在施加电势的条件下，产生电渗现象，沿孔隙向阴极移动汇集，通过阴极导电钢管的透水孔和导电钢管与钻孔之间的空隙排出孔外；直流电可由井下交流电变压整流产生；

通电时的整体顺序为，从上至下进行，先顶部、后两帮，沿工作面掘进方向依次向前进行；对于电渗不顺畅的局部区域，应反复通电几次；当检测含水软岩样本含水量不大于3%时，停止通电，拆除通电电源；

为了满足煤矿井下防爆要求，导电钢管4的电缆连接处应安装防爆套7；

第四步，将孔口处橡胶套5取下，换上倒楔形止浆塞12，封闭住孔口处间隙，此时导电钢管4成为注浆锚杆，将导电钢管与注浆系统11连接，按传统注浆工艺向软岩裂隙注浆，对巷道围岩进行注浆加固；待达到设计注浆压力或满足浆液注入量时，注浆完成；

注浆顺序为先顶部后两帮，沿工作面掘进方向依次向前进行。

上述的普通锚杆3可采用端部锚固锚杆，锚杆孔的布置深度与间排距按常规设计。

上述的注浆压力为1-5MPa，浆液中应掺加2%的速凝剂和1%的减水剂，所述百分比为注浆固体材料的百分比。

Claims

1.一种井下膨胀软岩的电渗法原位改性巷道锚固结构，它是在掘进后的巷道表面设有喷浆支护层或挂网喷浆支护层，在巷道围岩中安设有锚杆，其特征在于，在锚杆之间安设有用于电渗排水的导电钢管，导电钢管上加工有多个透水孔，导电钢管电渗排水后作为注浆锚杆使用，通过导电钢管再向软岩裂隙和钻孔壁间隙中注浆，从而形成喷浆-锚杆-锚注支护联合体。