井下膨脹軟巖的電滲法原位改性巷道錨固方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種井下膨脹軟巖的電滲法原位改性巷道錨固方法，它首先對(duì)軟巖巷道圍巖進(jìn)行及時(shí)的噴漿支護(hù)，防止圍巖進(jìn)一步吸水軟化；在工作面后方對(duì)封閉的軟巖進(jìn)行錨桿支護(hù)，并通過(guò)電滲排水，使軟弱圍巖中的含水率降低，保持原位強(qiáng)度；再通過(guò)注漿封堵裂隙、錨注支護(hù)聯(lián)合作用對(duì)含水軟巖進(jìn)行加固，能保持巷道長(zhǎng)期處于穩(wěn)定狀態(tài)。本發(fā)明采用電滲排水與噴漿、錨桿、錨注支護(hù)聯(lián)合作用進(jìn)行含水軟巖加固，既是一種減少低滲透性軟巖含水率的有效技術(shù)方法，同時(shí)也能夠保障軟巖工程的掘進(jìn)效率。
【專利說(shuō)明】井下膨脹軟巖的電滲法原位改性巷道錨固方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種巷道圍巖加固的方法，尤其是一種井下含水膨脹類軟巖巷道錨固的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]軟巖即稱為松軟巖層，具有強(qiáng)膨脹、易擾動(dòng)、易崩解等物理力學(xué)性質(zhì)。軟巖在天然狀態(tài)下較為完整、堅(jiān)硬，力學(xué)性質(zhì)良好，遇水后短時(shí)間內(nèi)迅速膨脹、崩解和軟化，各項(xiàng)力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)隨著含水量的增加和飽水時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷降低。
[0003]隨著資源開(kāi)采深度的持續(xù)增加，在冶金礦山巷道、水電站硐室、煤礦巷道等重大工程中穿越軟弱破碎巖層的情況日趨增多，對(duì)巷道施工技術(shù)與支護(hù)帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)。軟巖巷道圍巖中的水通常由兩部分來(lái)源，一部分源于巖體內(nèi)部的毛細(xì)水和結(jié)合水，另一部分則來(lái)自于鉆眼、噴霧等施工帶來(lái)的自由水。對(duì)于巷道圍巖來(lái)說(shuō)，含水率越高，巖體力學(xué)強(qiáng)度越低，穩(wěn)定性越差。因此，如果降低圍巖中的含水率，則可使軟巖的原位強(qiáng)度得到提高。
[0004]在軟巖巷道支護(hù)方面，目前已形成了錨噴、錨網(wǎng)噴、錨噴網(wǎng)架系列技術(shù)、鋼架支護(hù)系列技術(shù)、鋼管混凝土系列技術(shù)、料石碹支護(hù)系列技術(shù)和注漿加固系列技術(shù)等。上述軟巖巷道支護(hù)技術(shù)，對(duì)軟巖巷道起到了一定的作用，都是比較成熟的大量使用的技術(shù)，但都是在支護(hù)體系方面開(kāi)展技術(shù)工作，忽視了圍巖自身強(qiáng)度問(wèn)題。
[0005]所以通過(guò)降低膨脹軟巖中含水率來(lái)提高圍巖原位強(qiáng)度，是提高膨脹軟巖巷道支護(hù)強(qiáng)度的有效技術(shù)途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]由于軟巖工程怕水，但在自然狀態(tài)或工程施工中又不可避開(kāi)水，為解決這一突出矛盾，本發(fā)明的目的是在現(xiàn)有傳統(tǒng)錨噴支護(hù)、錨網(wǎng)支護(hù)、錨注支護(hù)技術(shù)的基礎(chǔ)上，提供一種含水膨脹類軟巖巷道錨固的方法，通過(guò)提高軟巖自身穩(wěn)定性，促使錨固支護(hù)作用得以正常發(fā)揮，提高圍巖支護(hù)質(zhì)量。
[0007]—種井下膨脹軟巖的電滲法原位改性巷道錨固方法，其技術(shù)方案是:
[0008]第一步，首先對(duì)開(kāi)掘的巷道進(jìn)行噴漿、掛網(wǎng)噴漿進(jìn)行封閉圍巖，噴漿層厚度在30-50mm,防止圍巖進(jìn)一步吸水軟化；
[0009]第二步，按設(shè)計(jì)要求，在巷道斷面上打鉆孔進(jìn)行錨桿支護(hù)，將導(dǎo)電鋼管和錨桿交替布置在各個(gè)鉆孔中，也就是說(shuō):一個(gè)鉆孔布置錨桿，它相鄰的鉆孔就布置導(dǎo)電鋼管；在安裝導(dǎo)電鋼管時(shí)，鉆孔孔口處應(yīng)采用帶缺口的橡膠套進(jìn)行臨時(shí)固定；
[0010]所述的導(dǎo)電鋼管是在普通鋼管上每間隔一定距離布置有孔徑為7?8mm的透水孔，透水孔在鋼管的四周對(duì)稱布置；鋼管朝向孔外的一端除電纜連接部位外應(yīng)涂有絕緣層；
[0011]為了便于向孔外排水，上述安裝導(dǎo)電鋼管的幫部鉆孔應(yīng)向上傾斜，傾斜仰角不小于5度；[0012]第三步，以相鄰的上下兩根導(dǎo)電鋼管作為陽(yáng)極和陰極，其中陽(yáng)極在上，陰極在下；在陽(yáng)極和陰極上連接60V?72V直流電，進(jìn)行通電；巖土介質(zhì)中的水分在施加電勢(shì)的條件下，產(chǎn)生電滲現(xiàn)象，沿孔隙向陰極移動(dòng)匯集，通過(guò)陰極導(dǎo)電鋼管的透水孔和導(dǎo)電鋼管與鉆孔之間的空隙排出孔外；
[0013]通電時(shí)的整體順序?yàn)?，先頂部、后兩幫，沿工作面掘進(jìn)方向依次向前進(jìn)行；對(duì)于電滲不順暢的局部區(qū)域，應(yīng)反復(fù)通電幾次；當(dāng)檢測(cè)含水軟巖樣本含水量不大于3%時(shí)，停止通電，拆除通電電源；
[0014]為了滿足煤礦井下防爆要求，導(dǎo)電鋼管的電纜連接處應(yīng)安裝防爆套；
[0015]第四步，將鉆孔孔口處的橡膠套取下，換上倒楔形止?jié){塞，封閉住鉆孔孔口處間隙，此時(shí)導(dǎo)電鋼管作為注漿錨桿使用，將導(dǎo)電鋼管與注漿系統(tǒng)連接，按注漿工藝向軟巖裂隙注漿，對(duì)巷道圍巖進(jìn)行注漿加固；待達(dá)到設(shè)計(jì)注漿壓力或滿足漿液注入量時(shí)，注漿完成；
[0016]注漿順序?yàn)橄软敳亢髢蓭?，沿工作面掘進(jìn)方向依次向前進(jìn)行。
[0017]上述的錨桿可采用端部錨固錨桿，鉆孔的布置深度與間排距按常規(guī)設(shè)計(jì)。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:
[0019]首先對(duì)軟巖巷道圍巖進(jìn)行及時(shí)的噴漿支護(hù)，防止圍巖進(jìn)一步吸水軟化；在工作面后方對(duì)封閉的軟巖進(jìn)行錨桿支護(hù)，并通過(guò)電滲排水，使軟弱圍巖中的含水率降低，保持原位強(qiáng)度，不但能增強(qiáng)軟巖的自身承載能力，還能夠顯著提高軟巖錨固支護(hù)效果；再通過(guò)注漿封堵裂隙、錨注支護(hù)聯(lián)合作用對(duì)含水軟巖進(jìn)行加固，能保持巷道長(zhǎng)期處于穩(wěn)定狀態(tài)。
[0020]本發(fā)明采用電滲排水與噴漿、錨桿、錨注支護(hù)聯(lián)合作用進(jìn)行含水軟巖加固，既是一種減少低滲透性軟巖含水率的有效技術(shù)方法，同時(shí)也能夠保障軟巖工程的掘進(jìn)效率。
[0021]本發(fā)明施工工藝簡(jiǎn)單、可操作性強(qiáng)，滿足軟巖巷道工程治理要求，且該技術(shù)方法綠色環(huán)保、經(jīng)濟(jì)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明的施工斷面圖；
[0023]圖2為本發(fā)明的導(dǎo)電鋼管的結(jié)構(gòu)圖。
[0024]圖中:1一噴衆(zhòng)層；2—鉆孔；3—錨桿；4一導(dǎo)電鋼管；5—橡膠套；6—陽(yáng)極；7—防爆套；8—陰極；9一電纜；10—直流電源；11一注漿系統(tǒng)；12—倒楔形止?jié){塞；13—絕緣層；14 一透水孔。
【具體實(shí)施方式】
[0025]參照附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0026]一種井下膨脹軟巖的電滲法原位改性巷道錨固方法，其技術(shù)方案是:
[0027]第一步，首先對(duì)開(kāi)掘的巷道進(jìn)行常規(guī)的噴漿、掛網(wǎng)噴漿封閉圍巖，噴漿層I厚度在30-50mm,防止圍巖進(jìn)一步吸水軟化；
[0028]第二步，按設(shè)計(jì)要求，在巷道斷面上打鉆孔2進(jìn)行錨桿支護(hù)，將導(dǎo)電鋼管4和錨桿3交替布置在各個(gè)鉆孔2中，從圖1中可以看出:所述的交替布置意思是:一個(gè)鉆孔中布置錨桿3，它相鄰的鉆孔中就布置導(dǎo)電鋼管4 ;在安裝導(dǎo)電鋼管4時(shí)，鉆孔2孔口處應(yīng)采用帶缺口的橡膠套5進(jìn)行臨時(shí)固定；[0029]所述的導(dǎo)電鋼管4結(jié)構(gòu)如圖2所示，是在普通鋼管的周面每間隔一定距離布置有孔徑為7?8mm的透水孔14，透水孔14在鋼管四周對(duì)稱布置；鋼管朝向孔外的一端除電纜連接部位外應(yīng)涂有絕緣層13 ；
[0030]為了便于向孔外排水，上述安裝導(dǎo)電鋼管4的幫部鉆孔2應(yīng)向上傾斜，傾斜仰角不小于5度；
[0031]第三步，以相鄰兩根導(dǎo)電鋼管4作為陽(yáng)極6和陰極8，其中陽(yáng)極6在上，陰極8在下；在陽(yáng)極6和陰極8上通過(guò)電纜9連接60V?72V直流電源，進(jìn)行通電；巖土介質(zhì)中的水分在施加電勢(shì)的條件下，產(chǎn)生電滲現(xiàn)象，沿孔隙向陰極移動(dòng)匯集，通過(guò)陰極導(dǎo)電鋼管的透水孔和孔壁間隙排出孔外；直流電可由井下交流電變壓整流產(chǎn)生；
[0032]通電時(shí)的整體順序?yàn)?，從上至下進(jìn)行，先頂部、后兩幫，沿工作面掘進(jìn)方向依次向前進(jìn)行；對(duì)于電滲不順暢的局部區(qū)域，應(yīng)反復(fù)通電幾次；當(dāng)檢測(cè)含水軟巖樣本含水量不大于3%時(shí)，停止通電，拆除通電電源；
[0033]為了滿足煤礦井下防爆要求，導(dǎo)電鋼管4的電纜連接處應(yīng)安裝防爆套7 ；
[0034]第四步，將孔口處橡膠套5取下，換上倒楔形止?jié){塞12，封閉住孔口處間隙，此時(shí)導(dǎo)電鋼管4成為注漿錨桿，將導(dǎo)電鋼管與注漿系統(tǒng)11連接，按傳統(tǒng)注漿工藝向軟巖裂隙注漿，對(duì)巷道圍巖進(jìn)行注漿加固；待達(dá)到設(shè)計(jì)注漿壓力或滿足漿液注入量時(shí)，注漿完成；
[0035]注漿順序?yàn)橄软敳亢髢蓭?，沿工作面掘進(jìn)方向依次向前進(jìn)行。
[0036]上述的普通錨桿3可采用端部錨固錨桿，錨桿孔的布置深度與間排距按常規(guī)設(shè)計(jì)。
[0037]上述的注漿壓力為l_5MPa，注漿漿液中應(yīng)按常規(guī)摻加一定配比的速凝劑與減水劑。
【權(quán)利要求】
1.一種井下膨脹軟巖的電滲法原位改性巷道錨固方法，其特征在于: 第一步，首先對(duì)開(kāi)掘的巷道進(jìn)行噴漿、掛網(wǎng)噴漿進(jìn)行封閉圍巖，噴漿層厚度在30-50mm,防止圍巖進(jìn)一步吸水軟化； 第二步，按設(shè)計(jì)要求，在巷道斷面上打鉆孔進(jìn)行錨桿支護(hù)，將導(dǎo)電鋼管和錨桿交替布置在各個(gè)鉆孔中，也就是說(shuō):一個(gè)鉆孔布置錨桿，它相鄰的鉆孔就布置導(dǎo)電鋼管；在安裝導(dǎo)電鋼管時(shí)，鉆孔孔口處應(yīng)采用帶缺口的橡膠套進(jìn)行臨時(shí)固定； 所述的導(dǎo)電鋼管是在普通鋼管上間隔布置有孔徑為7?8_的透水孔，透水孔在鋼管的四周對(duì)稱布置；鋼管朝向孔外的一端除電纜連接部位外應(yīng)涂有絕緣層； 第三步，以相鄰的上下兩根導(dǎo)電鋼管作為陽(yáng)極和陰極，其中陽(yáng)極在上，陰極在下；在陽(yáng)極和陰極上連接60V?72V直流電，進(jìn)行通電；巖土介質(zhì)中的水分在施加電勢(shì)的條件下，產(chǎn)生電滲現(xiàn)象，沿孔隙向陰極移動(dòng)匯集，通過(guò)陰極導(dǎo)電鋼管的透水孔和導(dǎo)電鋼管與鉆孔之間的空隙排出孔外； 通電時(shí)的整體順序?yàn)?，先頂部、后兩幫，沿工作面掘進(jìn)方向依次向前進(jìn)行；對(duì)于電滲不順暢的局部區(qū)域，應(yīng)反復(fù)通電幾次；當(dāng)檢測(cè)含水軟巖樣本含水量不大于3%時(shí)，停止通電，拆除通電電源； 第四步，將鉆孔孔口處的橡膠套取下，換上倒楔形止?jié){塞，封閉住鉆孔孔口處間隙，此時(shí)導(dǎo)電鋼管作為注漿錨桿使用，將導(dǎo)電鋼管與注漿系統(tǒng)連接，按注漿工藝向軟巖裂隙注漿，對(duì)巷道圍巖進(jìn)行注漿加固；待達(dá)到設(shè)計(jì)注漿壓力或滿足漿液注入量時(shí)，注漿完成； 注漿順序?yàn)橄软敳亢髢蓭?，沿工作面掘進(jìn)方向依次向前進(jìn)行。
2.如權(quán)利要求1所述的井下膨脹軟巖的電滲法原位改性巷道錨固方法，其特征在于，安裝導(dǎo)電鋼管的幫部鉆孔應(yīng)向上傾斜，傾斜仰角不小于5度。
3.如權(quán)利要求1所述的井下膨脹軟巖的電滲法原位改性巷道錨固方法，其特征在于，導(dǎo)電鋼管的電纜連接處應(yīng)安裝防爆套。
4.如權(quán)利要求1所述的井下膨脹軟巖的電滲法原位改性巷道錨固方法，其特征在于，所述的錨桿為端部錨固錨桿。
【文檔編號(hào)】E21D20/00GK103485808SQ201310476691
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】趙同彬, 趙志剛, 張振全, 宋璐璐, 房凱 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)