一種深部巷道非連續(xù)雙殼加固方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種深部巷道非連續(xù)雙殼加固方法，針對深井巷道受到高地應(yīng)力及地質(zhì)構(gòu)造的影響，巷道全斷面的變形破壞嚴(yán)重，圍巖穩(wěn)定難以控制。首先在巷道頂幫進(jìn)行錨梁網(wǎng)索支護(hù)，并施加較大的預(yù)緊力，頂幫打3m注漿孔，實施中深部注漿，注漿加固圍巖與錨梁網(wǎng)索支護(hù)結(jié)構(gòu)共同形成應(yīng)力承載內(nèi)殼體；其后采用全斷面長環(huán)形支架對巷道進(jìn)行二次支護(hù)，利用全斷面長環(huán)形支架較大的增阻性和可縮性形成應(yīng)力承載外殼體；內(nèi)外殼體之間墊大約60mm厚的背板形成柔性層。內(nèi)外殼體和中間的柔性層形成非連續(xù)雙殼支護(hù)結(jié)構(gòu)，有效地控制巷道圍巖穩(wěn)定。該方法操作簡單，施工方便，主要應(yīng)用于深部工程軟巖巷道控制工程。
【專利說明】一種深部巷道非連續(xù)雙殼加固方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001 ] 本發(fā)明涉及深部巷道非連續(xù)雙殼加固方法，特別適用于巷道埋深大于800m、底鼓量大、全斷面變形破壞嚴(yán)重的永久性巖石大巷工程。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前我國煤礦開采深度正以每年10?12m的速度增加，煤炭資源進(jìn)入深部開采已成為必然趨勢，可以預(yù)計在未來20a內(nèi)我國很多煤礦將進(jìn)入到800?1200m的深度。隨著采深的不斷增加，巷道受地應(yīng)力的影響也越來越大，巷道圍巖轉(zhuǎn)變?yōu)楣こ誊泿r，巷道全斷面的變形破壞嚴(yán)重，底臌量大等，傳統(tǒng)的巷道支護(hù)理論和技術(shù)已不適應(yīng)深部巷道圍巖控制，巷道的支護(hù)成本以及返修率成倍的增加，對深部煤炭資源的開采造成嚴(yán)重的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種適用于埋深大、地應(yīng)力高、圍巖穩(wěn)定性差、變形嚴(yán)重、服務(wù)年限長的巖石巷道的加固方法，能有效控制深部巷道穩(wěn)定，減少支護(hù)成本。
[0004]本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:
[0005]本發(fā)明提供一種深部巷道非連續(xù)雙殼加固方法，其特點是按如下步驟進(jìn)行:
[0006](I)巷道掘進(jìn)后立即進(jìn)行錨梁網(wǎng)索一次支護(hù)，首先掘出巷道毛斷面I立即進(jìn)行初噴混凝土 2厚度20mm，然后掛梁網(wǎng)打錨桿3和錨索4，最后復(fù)噴混凝土 5厚度80mm，復(fù)噴過程中要對欠開挖的部位加以鑿除，對噴射混凝土表面凹凸部位分層噴射找平，將外漏的錨桿桿頭、錨索索頭進(jìn)行適當(dāng)?shù)那谐?，并用水泥漿進(jìn)行磨平，以方便后續(xù)長環(huán)形支架的架設(shè)和柔性層的墊設(shè)；
[0007](2)應(yīng)力承載內(nèi)殼，復(fù)噴結(jié)束后5-10天，實施中深部注漿工作，頂幫打深度為
2.5-3m的注漿孔6安裝注漿管實施中深部注漿，形成內(nèi)部注漿加固體，內(nèi)部加固體與錨梁網(wǎng)索支護(hù)結(jié)構(gòu)共同組成應(yīng)力承載內(nèi)殼7。
[0008](3)應(yīng)力承載外殼，注漿工作結(jié)束后1-2天實施二次支護(hù)，二次支護(hù)采用長環(huán)形支架’形成應(yīng)力承載外殼8 ；
[0009](4)柔性層，二次支護(hù)中架設(shè)長環(huán)形支架的同時，在長環(huán)形支架和復(fù)噴層之間從下到上依次墊設(shè)大約60_厚的背板9形成柔性層。
[0010](5)最后用混凝土進(jìn)行底板澆筑10，形成設(shè)計要求的巷道凈斷面11。
[0011]步驟I所述的混凝土噴層總厚度100mm，強(qiáng)度為C20，初噴層厚度20mm，復(fù)噴層厚度80mmo
[0012]步驟I所述錨桿為超強(qiáng)螺紋鋼錨桿，直徑22mm，長度2400mm ;所述錨桿間排距為800mmX800mm ;所述鋼筋網(wǎng)為直徑6.5mm鋼筋焊接而成，網(wǎng)片長X寬為1200mmX 900mm，網(wǎng)孔規(guī)格為60mmX 60mm，搭接長度為IOOmm ;所述梯子梁由14#鋼筋制作而成，每段長X寬為4850mmX 80mm。
[0013]步驟I所述錨索為直徑17.8mm,頂部對稱布置3根長度為8000_的錨索，兩幫各布置I根長度4200mm的錨索；所述頂錨索間排距為2000mmX 1600mm,幫錨索在巷道腰線布置一根，離底板高度為1300mm,排距1600mm。
[0014]步驟I所述頂板錨桿預(yù)緊力為75KN，兩幫錨桿預(yù)緊力為35KN ;頂幫錨索預(yù)緊力為100KN。
[0015]步驟2所述頂幫注衆(zhòng)管為Φ42ι?πι的無縫鋼管,注衆(zhòng)管長度為2000mm-2500mm。
[0016]步驟2所述注漿液為425#水泥、ACZ-1水泥注漿添加劑、水組成，其比例為I: 0.08: 2，注漿壓力 4-6MPa。
[0017]步驟3所述長環(huán)形支架由四節(jié)U36型鋼搭接而成，支架排距為800mm ；U36型鋼每節(jié)長4400mm,中心彎曲半徑為1200mm,兩端彎曲半徑為3500mm,兩端水平長度為3477mm。
[0018]步驟4所述的背板是一種超高分子量聚乙烯板，其斷裂拉伸強(qiáng)度40MPa，斷裂伸長率350%，彎曲彈性模量600MPa，能夠適應(yīng)一定的巖體變形量，協(xié)調(diào)內(nèi)、外殼體協(xié)同變形，吸收部分巖體變形能；同時傳遞外殼支護(hù)阻力，提高巖體支護(hù)強(qiáng)度，有效的預(yù)防巖體變形破壞。其幾何尺寸長X寬X高為1600mmX300mmX60mm,每兩架敷設(shè)一排。
[0019]步驟5所述的底板澆筑混凝土強(qiáng)度為C30。
[0020]本發(fā)明的非連續(xù)雙殼加固方法是:巷道掘進(jìn)后首先在巷道頂幫進(jìn)行錨梁網(wǎng)索支護(hù)，并施加較大的預(yù)緊力，頂幫打2.5-3m注漿孔，實施中深部注漿，注漿加固圍巖與錨梁網(wǎng)索支護(hù)結(jié)構(gòu)共同形成應(yīng)力承載內(nèi)殼體；其后采用全斷面長環(huán)形支架對巷道進(jìn)行二次支護(hù)，利用全斷面長環(huán)形支架較大的增阻性和可縮性形成應(yīng)力承載外殼體；內(nèi)外殼體之間墊約60mm厚底的背板形成柔性層，內(nèi)外殼體和中間的柔性層形成非連續(xù)雙殼支護(hù)結(jié)構(gòu)。
[0021]本發(fā)明的顯著效果在于，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)理論相比，本發(fā)明通過分步驟、多層次的支護(hù)和加固方法，形成了非連續(xù)雙殼疊加支護(hù)結(jié)構(gòu)，改變了圍巖應(yīng)力分布狀態(tài)將應(yīng)力的集中區(qū)及其峰值轉(zhuǎn)移到較遠(yuǎn)的內(nèi)部殼體當(dāng)中，有效地組隔了深部地應(yīng)力的傳播，保持了深部巷道圍巖的穩(wěn)定，兩殼體及其中間的柔性層對控制深部巷道非常有效，能夠緩沖圍巖的變形。本發(fā)明的方法應(yīng)用范圍非常廣泛，不但適用于新掘進(jìn)巷道，而且適用于返修巷道，尤其適用于深部巖石巷道工程。本發(fā)明的方法已形成一套完善的非連續(xù)雙殼支護(hù)技術(shù)，本方法簡單，易于實施，支護(hù)效果好，具有廣泛的推廣應(yīng)用價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明內(nèi)殼體加固示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明中部柔性層加固示意圖；
[0024]圖3是本發(fā)明外殼體加固示意圖；
[0025]圖4是本發(fā)明非連續(xù)雙殼體加固示意圖
[0026]圖中標(biāo)號:1巷道毛斷面；2初噴混凝土層；3錨桿；4錨索；5復(fù)噴混凝土層；6注漿孔；7應(yīng)力承載內(nèi)殼；8應(yīng)力承載外殼；9柔性層；10底板回填層；11巷道凈斷面；12U36型鋼；13U鋼連接件。
【具體實施方式】
[0027]現(xiàn)結(jié)合附圖并以某礦為例，詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案:
圖4所示，本發(fā)明的深部巷硐非連續(xù)雙殼加固方法，主要是解決高應(yīng)力、全斷面變形破壞嚴(yán)重的巷道穩(wěn)定性問題，例如某礦總回風(fēng)下山埋深800m，巷道基本沿煤巖層傾向掘進(jìn)，坡度3%。?23°，巷道大部分層位在2#煤的上部約20?55m位置處，圍巖以砂巖為主，巷道掘進(jìn)過程中涌水量正常為25m3/h，最大為45m3/h。實測最大水平主應(yīng)力為30.63MPa，方向為近東西向，與巷道交角75°，屬典型的高應(yīng)力工程軟巖巷道。巷道斷面為直墻半圓拱，原支護(hù)采用錨梁網(wǎng)支護(hù)，巷道全斷面變形、破壞嚴(yán)重。該巷道2008年完成，期間返修過2次，支護(hù)效果極差。本發(fā)明具體實施步驟如下:
[0028](I)巷道擴(kuò)修后立即進(jìn)行錨梁網(wǎng)索一次支護(hù)，首先擴(kuò)毛斷面I后即進(jìn)行混凝土初噴2厚度20_，及時封閉圍巖防止掉渣及圍巖風(fēng)化；在巷道頂板和兩幫鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)搭接處用鐵絲或鋼絲連接，頂板打設(shè)臨時支護(hù)錨桿，托上鋼筋梁，按設(shè)計位置要求打設(shè)頂板錨桿孔，安裝樹脂藥卷和錨桿，用錨桿機(jī)攪拌樹脂藥卷至規(guī)定時間，停止攪拌等待Imin左右，擰緊螺母，按此施工工序安裝其它錨桿和錨索；最后復(fù)噴混凝土 5厚度80_。錨桿選用φ22的超強(qiáng)螺紋鋼錨桿，長度2.4m,間排距為800mmX 800mm ;鋼筋網(wǎng)為直徑6.5mm鋼筋焊接而成，網(wǎng)片長X寬為1200mmX900mm，網(wǎng)孔規(guī)格為60mmX60mm，搭接長度為IOOmm梯子梁由14#鋼筋制作而成，每段長X寬為4850mmX80mm;錨索選用直徑為17.8mm預(yù)應(yīng)力錨索，頂部對稱布置3根長度為8000mm的錨索，兩幫各布置I根長度4200mm的錨索，頂錨索間排距為2000mmX 1600mm，幫錨索在巷道腰線布置一根，離底板高度為1300mm，排距1600mm ;頂板錨桿預(yù)緊力為75KN，兩幫錨桿預(yù)緊力為35KN，頂幫錨索預(yù)緊力為100KN ;復(fù)噴過程中要對欠開挖的部位加以鑿除，對噴射混凝土表面凹凸部位分層噴射找平，將外漏的錨桿桿頭、錨索索頭進(jìn)行適當(dāng)?shù)那谐⒂盟酀{進(jìn)行磨平，以方便后續(xù)長環(huán)形支架的架設(shè)和柔性層的墊設(shè)；
[0029](2)復(fù)噴結(jié)束后5-10天，實施中深部注漿工作，頂幫打深度為2.5_3m的注漿孔6安裝注漿管實施中深部注漿，形成內(nèi)部注漿加固體，內(nèi)部注漿加固體與錨梁網(wǎng)索支護(hù)結(jié)構(gòu)共同組成應(yīng)力承載內(nèi)殼7。
[0030](3)注漿工作結(jié)束后1-2天實施二次支護(hù)，二次支護(hù)采用長環(huán)形支架，形成應(yīng)力承載外殼8 ；
[0031](4) 二次支護(hù)中架設(shè)長環(huán)形支架施工的同時，在長環(huán)形支架和復(fù)噴層之間從下到上依次墊設(shè)大約60_厚的背板9形成柔性層。
[0032](5)最后用混凝土進(jìn)行底板澆筑10，形成設(shè)計要求的巷道凈斷面11。
[0033]巷道返修工藝過程:巷道擴(kuò)修至設(shè)計斷面一初噴混凝土一錨梁網(wǎng)索一次支護(hù)一復(fù)噴混凝土一打中深部注漿孔一中深部注漿一長環(huán)形支架二次支護(hù)一添加柔性層一底板混凝土燒筑。
【權(quán)利要求】
1.一種深部巷硐非連續(xù)雙殼加固方法，其特征是按如下步驟進(jìn)行: 步驟1，巷道掘進(jìn)后立即進(jìn)行錨梁網(wǎng)索一次支護(hù)，首先掘出巷道毛斷面立即進(jìn)行初噴混凝土，初噴混凝土層厚度為20_，然后掛梁網(wǎng)打錨桿和錨索，最后復(fù)噴混凝土，復(fù)噴混凝土層厚度為80mm ;復(fù)噴過程中要對欠開挖的部位加以鑿除，對噴射混凝土層表面凹凸部位分層噴射找平，將外漏的錨桿桿頭、錨索索頭進(jìn)行適當(dāng)?shù)那谐?，并用水泥漿進(jìn)行磨平，以方便后續(xù)長環(huán)形支架的架設(shè)和柔性層的墊設(shè)； 步驟2，復(fù)噴結(jié)束后5-10天，實施中深部注漿工作，頂幫打深度為2.5-3m的注漿孔安裝注漿管實施中深部注漿，形成內(nèi)部注漿加固體，內(nèi)部加固體與錨梁網(wǎng)索支護(hù)結(jié)構(gòu)共同組成應(yīng)力承載內(nèi)殼； 步驟3，注漿工作結(jié)束后1-2天實施二次支護(hù)，二次支護(hù)采用長環(huán)形支架，形成應(yīng)力承載外殼； 步驟4，二次支護(hù)中架設(shè)長環(huán)形支架的同時，在長環(huán)形支架和復(fù)噴混凝土層之間從下到上墊設(shè)60mm厚的背板形成柔性層； 步驟5，用混凝土進(jìn)行底板澆筑，形成設(shè)計要求的巷道凈斷面。
2.如權(quán)利I所述的方法，混凝土噴層總厚度100mm，強(qiáng)度為C20。
3.如權(quán)利I所述的方法，其特征是:步驟I所述錨桿為超強(qiáng)螺紋鋼錨桿，直徑22mm，長度2400mm ;所述錨桿間排距為800mmX800mm ;所述鋼筋網(wǎng)為直徑6.5mm鋼筋焊接而成，網(wǎng)片長X寬為1200mmX900mm，網(wǎng)孔規(guī)格為60mmX60mm，搭接長度為100mm;所述梯子梁由14#鋼筋制作而成，每段長X寬為4850mmX80mm。
4.如權(quán)利I所述的方法，其特征是:步驟I所述錨索為直徑17.8mm,頂部對稱布置3根長度為8000mm的錨索，兩幫各布置I根長度4200mm的錨索；頂錨索間排距為2000mmX 1600mm，幫錨索在巷道腰線布置一根，離底板高度為1300mm，排距1600mm ;頂錨索和幫錨索預(yù)緊力均為100KN。
5.如權(quán)利I所述的方法，其特征是:步驟I中錨桿包括頂板錨桿和幫錨桿，所述頂板錨桿預(yù)緊力為75KN，幫錨桿預(yù)緊力為35KN。
6.如權(quán)利I所述的方法，其特征是:步驟2中頂幫注漿管為Φ42πιπι的無縫鋼管，注漿管長度 2000mm-2500mm。
7.如權(quán)利I所述的方法，其特征是:步驟2中注漿使用的注漿液為425#水泥、ACZ-1水泥注漿添加劑、水組成，其重量比例為1: 0.08: 2 ;注漿壓力4-6MPa。
8.如權(quán)利I所述的方法，其特征是:步驟3所述長環(huán)形支架由四節(jié)U36型鋼搭接而成，支架排距為800mm ；U36型鋼每節(jié)長4400mm,中心彎曲半徑為1200mm,兩端彎曲半徑為3500mm,兩端水平長度為3477mm。
9.如權(quán)利I所述的方法，其特征是:步驟4所述的背板是一種超高分子量聚乙烯板，其斷裂拉伸強(qiáng)度40MPa，斷裂伸長率350%，彎曲彈性模量600MPa，能夠適應(yīng)一定的巖體變形量，協(xié)調(diào)內(nèi)、外殼體協(xié)同變形，吸收部分巖體變形能；同時傳遞外殼支護(hù)阻力，提高巖體支護(hù)強(qiáng)度，有效的預(yù)防巖體變形破壞，其幾何尺寸長X寬X高為1600_X300_X60mm，每兩架敷設(shè)一排。
10.如權(quán)利I所述的方法，其特征是:步驟5所述的底板澆筑混凝土強(qiáng)度為C30。
【文檔編號】E21D11/10GK103982197SQ201410228806
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】楊本生, 王仲永, 孫利輝 申請人:河北工程大學(xué)