一種利用錨索輔助封堵礦井突水的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用錨索輔助封堵礦井突水的方法?，F(xiàn)有方法僅適用于突水量較小、水壓較低的情形，對于突水量巨大、水壓較高的特大型礦井突水，現(xiàn)有方法適用性很差。一種利用錨索輔助封堵礦井突水的方法，首先位置選擇，選擇垂直于巷道軸線的斷面；放入網(wǎng)片；在斷面上沿巷道頂板、底板及兩個側(cè)幫施工一圈錨索孔；快速安裝錨索的托盤、鎖具及夾具，將馬蹄環(huán)套裝在兩個鎖具之間；將鋼絲繩套在馬蹄環(huán)內(nèi)；用鋼絲繩沿水平方向和垂直方向?qū)㈠^頭對應連接起來；將網(wǎng)片用匝絲固定在鋼絲繩網(wǎng)格上；待網(wǎng)片固定完成后將封口處的鋼絲繩拉緊。本發(fā)明方法可減少骨料用量數(shù)萬方，同時減少對應的清淤量；堵水工程和清淤復礦時間加起來可提前1~2月以上。
【專利說明】一種利用錨索輔助封堵礦井突水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于礦井堵水【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種利用錨索輔助封堵礦井突水的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]礦井發(fā)生特大突水后，為了保證本礦上部生產(chǎn)系統(tǒng)以及鄰礦的安全，往往采用強排手段控制井下淹沒水位，此時要在動水情況下進行堵水。總體上，巷道動水截流的方法是在地面通過鉆孔投注骨料，骨料一般為砂子、米石及碎石，依靠骨料在巷道中建造阻水段，逐步減小巷道中的過水量，最后注入水泥漿液將巷道徹底堵死，之后再在靜水條件下對地層中的突水通道進行注漿治理。
[0003]目前礦井動水截流對骨料外流的控制較差，礦井堵水中灌注到巷道中的骨料，在動水的持續(xù)沖刷搬遷下，有一部分形成了阻水墻或進入突水通道中，有效發(fā)揮了堵水的作用，有一部分則在截流中時隨突水外流到礦井采掘系統(tǒng)中。骨料在巷道阻水段之外的大量外流是堵水工程中的一個重大問題，一方面骨料的無效外流意味著浪費的材料多，搶險的工期長，工程的成本高，另一方面堵水結(jié)束后礦井恢復生產(chǎn)中需要做大量的骨料清除工作，嚴重滯后了礦井恢復生產(chǎn)的時間，國內(nèi)采用動水截流的礦井多數(shù)都有這方面的經(jīng)歷。
[0004]面對骨料的大量外流，已有的控制方法一種是修建化學漿墻，一種是堆建煤袋墻。修建化學漿墻的具體方法是在遠離突水點的高標高巷道中緊急施工兩道混凝土墻，然后在兩個墻體中間注入可快速凝固的化學漿。建墻時要求預埋大口徑泄水管并安裝閘閥，堵水搶險中可控制突水流量，以降低動水流速的方法減少骨料的外流，必要時可關(guān)閉閥門變動水為靜水。堆建煤袋墻的具體方法是在過水巷道中堆砌裝有煤塊、矸石的編織袋，整齊碼好形成一道擋水墻，用墻體阻擋骨料擴散。上述化學漿墻方法存在的缺點是:1、修建墻體的時間較長，需要幾天的時間，因此當突水量較大時，情況危急搶險撤人中無暇顧及其他，很難有足夠的時間建墻；2、在關(guān)閉墻體閥門減少突水流量的過程中有風險:因墻體系快速建造，未經(jīng)過抗壓試驗，因此完全關(guān)閉閥門水壓升高后墻體有被水壓沖垮的危險。煤袋墻也有著類似的缺點::1、修建的時間長，需要幾個班(8小時為一班);2、墻體在巷道水流的沖刷下容易變形和垮塌，使控制骨料外流的效果大打折扣。
[0005]由以上分析可知，現(xiàn)有方法僅適用于突水量較小、水壓較低的情形，對于突水量巨大、水壓較高的特大型礦井突水，現(xiàn)有方法適用性很差。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明提供一種利用錨索輔助封堵礦井突水的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的施工時間長、對骨料外流控制效果差、難以應用于特大型礦井突水的問題。
[0007]為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種利用錨索輔助封堵礦井突水的方法，依次包括下述步驟:1)根據(jù)礦井動水截流骨料阻水段所需長度和巷道完整情況，選擇垂直于巷道軸線的斷面，該斷面為骨料阻水墻的外端，從斷面到堵水鉆孔透巷點的距離要足夠長，同時斷面處巷道圍巖及煤層要完整；
2)在巷道中把網(wǎng)片放入上述斷面迎水面的一側(cè)；
3)在上述既定斷面上沿巷道頂板、底板及兩個側(cè)幫施工一圈錨索孔，頂?shù)装邋^索孔垂直于巷道的頂板和底板，側(cè)幫錨索孔垂直于巷道兩側(cè)煤幫，錨索孔的孔間距為0.3^0.5m ；
4)在每個錨索孔中下入快速凝固高強度樹脂錨固劑卷，然后將錨索插入錨索孔中，錨頭外露長度大于15cm ；
5)快速安裝錨索的托盤、鎖具及夾具，然后在錨頭頂端再設置I個鎖具和I個夾具，并將馬蹄環(huán)套裝在兩個鎖具之間；
6)將事先已在兩端用鋼絲繩夾制作有兩環(huán)的鋼絲繩中已緊固好的一環(huán)套在馬蹄環(huán)內(nèi)，上緊馬蹄環(huán)銷子，鋼絲繩的另一個未緊固的繩環(huán)套裝在對應的另一個馬蹄環(huán)中，上緊銷子后用力拉緊鋼絲繩，再用鋼絲繩夾子夾緊卡死；
7)用鋼絲繩沿水平方向和垂直方向?qū)⑾锏理敯迮c底板、左側(cè)煤幫與右側(cè)煤幫之間的錨頭對應連接起來；水平鋼絲繩與垂直鋼絲繩的交叉處用粗鐵絲從十字的兩個對角分兩道擰緊，在其左側(cè)煤幫或者右側(cè)煤幫預留封口 ；
8)將網(wǎng)片用匝絲固定在鋼絲繩網(wǎng)格上，網(wǎng)片之間要相互連接，最后連接成整體后，網(wǎng)片邊緣要與巷道的頂板、底板、左側(cè)煤幫和右側(cè)煤幫接觸；
9)待網(wǎng)片固定完成后將封口處的鋼絲繩拉緊，用鋼絲繩卡子緊固，形成錨索網(wǎng)架，完成整個工藝流程。
[0008]所述巷道頂板、左側(cè)煤幫和右側(cè)煤幫的錨索孔孔深Γ6πι，底板錨索孔孔深3m ;錨索大小為15.2 mm或17.8 mm ;鋼絲繩的直徑為flOmm ;所述網(wǎng)片為席形編制鋼篩網(wǎng)，其金屬絲徑為3?4mm，網(wǎng)孔為4?5 mm;錨索網(wǎng)架與垂直面的夾角為90°?45。。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是:
1)本發(fā)明可快速完成施工:本發(fā)明使用的材料少，重量輕，可快速運送至施工地點；同時在材料及設備到位的情況下，單個錨頭采用雙鎖具加馬蹄環(huán)的連接方式，且鋼絲繩采用單環(huán)鋼絲繩，使錨索與鋼絲繩的連接方式方便，建造時間短:可在Γ8小時內(nèi)成鉆孔和安裝，整個施工時間比堆建煤袋墻少廣3天，比修建化學漿墻少3飛天，在礦井突水排水撤人的關(guān)鍵時刻可迅速設置安裝；
2)本發(fā)明能有效控制骨料外流:由于網(wǎng)片能通過水流但不能漏過米石、碎石等粗骨料，因此本方法能有效控制大粒徑粗骨料的外流；尤其在礦井特大動水截流搶險工程中能發(fā)揮重大的作用；
3)本發(fā)明取材方便，簡單易行:本發(fā)明的方法實施時所使用的樹脂錨固劑、錨索、托盤、鎖具、夾具及鋼絲繩(含繩夾及繩環(huán))、網(wǎng)片等都是礦井常用的物件，原材料取材方便，價格低廉；錨索支護是礦井掘進最常見的支護方式之一，巷道掘進中經(jīng)常使用，工人能操作熟練;
4)本發(fā)明減少了骨料灌注工程量，縮短了清淤復礦時間:常規(guī)截流堵水不能有效控制骨料外流，骨料灌注量大，灌注時間長，灌注中鉆孔堵孔后掃孔次數(shù)多，事后骨料的清淤量大，導致堵水和復礦的時間滯后。
[0010]5)對于大流量動水截流工程，本方法可減少骨料用量數(shù)萬方，同時減少對應的清淤量；堵水工程和清淤復礦時間加起來可提前廣2月以上。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明方法構(gòu)成的裝置正面圖。
[0012]圖2是本發(fā)明的網(wǎng)片安裝的一種示意圖；
圖3是本發(fā)明的網(wǎng)片安裝的一種示意圖；
圖4為圖1側(cè)視圖；
圖5為圖4中的A處放大圖。
[0013]圖中各個標號如下:
1.頂板；2.底板；3.煤幫；4.錨索；5.網(wǎng)片。
【具體實施方式】
[0014]參照圖1，一種利用錨索輔助封堵礦井突水的方法，依次包括下述步驟:1)確定施工位置:礦井發(fā)生突水后，在緊急搶險的過程中，根據(jù)注漿堵水方案，綜合考慮突水點位置、巷道阻水段所需長度、巷道圍巖完整性和地面截流鉆孔的透巷位置，確定阻水墻的外端位置，截流后動水的水壓越大，阻水段長度就要越長；相對于常規(guī)的動水截流方法，該斷面與突水點的距離比骨料擴散后骨料墻外端與突水點的距離要小很多；
然后準備好相關(guān)工具及材料，本發(fā)明所用工具和材料為:成孔工具、錨索、樹脂錨固劑、托盤、鎖具及夾具、馬蹄環(huán)、鋼絲繩(自帶鋼絲繩夾并已在鋼繩兩端制作好兩個繩環(huán))、網(wǎng)片、鐵絲、匝絲等。
[0015]2)將以上工具及材料運輸至施工位置，并把網(wǎng)片放入上述斷面靠近突水點的一側(cè)；
3)在施工位置沿巷道頂板、底板及兩個側(cè)幫施工一圈錨索孔，頂?shù)装邋^索孔垂直于巷道的頂板和底板，側(cè)幫錨索孔垂直于巷道兩側(cè)煤壁，錨索孔的孔間距為0.3^0.5m ；
4)在每個錨索孔中下入快速凝固高強度樹脂錨固劑卷，然后將錨索插入錨索孔中，錨頭外露的錨索長度大于15cm ；
5)快速安裝錨索的托盤、鎖具及夾具，然后在錨頭頂端再設置I個鎖具和I個夾具，再將馬蹄環(huán)套裝在相鄰兩個鎖具之間；
6)將鋼絲繩環(huán)中已緊固好鋼絲繩夾子的一環(huán)套在馬蹄環(huán)內(nèi)，上緊馬蹄環(huán)銷子，把鋼絲繩環(huán)中另一個未上緊夾子的繩環(huán)套在對應的另一個馬蹄環(huán)中，用力拉緊鋼絲繩，再用鋼絲繩夾子夾緊卡死；
7)用鋼絲繩將頂板與底板、左側(cè)煤幫與右側(cè)煤幫之間的錨頭對應連接起來；水平鋼絲繩與垂向鋼絲繩的交叉處用粗鐵絲從十字的兩個對角分兩道擰緊，在其左側(cè)煤幫或者右側(cè)煤幫預留封口；
8)將網(wǎng)片用匝絲固定在鋼絲繩網(wǎng)格上，網(wǎng)片之間要相互連接，最后連接成整體后，網(wǎng)片邊緣要與巷道的頂板、底板、左側(cè)煤幫和右側(cè)煤幫接觸；
9)待網(wǎng)片固定完成后將封口處的鋼絲繩環(huán)套好，拉緊鋼絲繩并用鋼絲繩卡子緊固，完成整個工藝流程。
[0016]完成以上操作后，現(xiàn)場施工人員迅速撤離施工現(xiàn)場。
[0017]在上述操作中，鋼絲繩可提前根據(jù)巷道斷面尺寸截好，并在地面完成繩環(huán)的設置，鋼絲繩的含環(huán)長度比巷道高度和寬度略長0.2^0.3m。
[0018]本發(fā)明的原理是:網(wǎng)片被固定在錨索上，在突水量巨大的情況下，水流會逐步漫過巷道底板淹沒錨索網(wǎng)片，在地面灌注骨料進行截流的過程中，由于網(wǎng)片能過水但不能漏粗骨料，因此骨料灌注堵水中絕大多數(shù)骨料會在攔網(wǎng)內(nèi)一層層慢慢堆積，只有細骨料砂子及極少量的粗骨料會逸出，隨著骨料充填量的增大，當骨料在阻水段成功接頂后，注入水泥漿即可實現(xiàn)截流目的。
[0019]在骨料堆積的過程中，由于網(wǎng)片迎水面面積有限，且網(wǎng)片內(nèi)外水壓有一定抵消，因此水流對網(wǎng)片的沖擊力小，網(wǎng)片在水作用下的變形很小。同時，由于已堆積的骨料受到本裝置中錨索及網(wǎng)片的阻攔，加之逸出的細骨料在網(wǎng)片外堆積后對網(wǎng)片內(nèi)的骨料也有支撐作用，因此錨索及網(wǎng)片在骨料的側(cè)壓力下不易變形和損壞。
[0020]以上所述的網(wǎng)片可與巷道底板垂直，也可以沿突水前進方向與底板有一定夾角。此時骨料對錨索及網(wǎng)片的側(cè)壓力將更小，更不易變形與損壞。
【權(quán)利要求】
1.一種利用錨索輔助封堵礦井突水的方法，其特征在于:依次包括下述步驟: 1)根據(jù)礦井動水截流骨料阻水段所需長度和巷道完整情況，選擇垂直于巷道軸線的斷面，該斷面為骨料阻水墻的外端，從斷面到堵水鉆孔透巷點的距離要足夠長，同時斷面處巷道圍巖及煤層要完整； 2)在巷道中把網(wǎng)片放入上述斷面迎水面的一側(cè)； 3)在上述既定斷面上沿巷道頂板、底板及兩個側(cè)幫施工一圈錨索孔，頂?shù)装邋^索孔垂直于巷道的頂板和底板，側(cè)幫錨索孔垂直于巷道兩側(cè)煤幫，錨索孔的孔間距為0.3^0.5m ； 4)在每個錨索孔中下入快速凝固高強度樹脂錨固劑卷，然后將錨索插入錨索孔中，錨頭外露長度大于15cm ； 5)快速安裝錨索的托盤、鎖具及夾具，然后在錨頭頂端再設置I個鎖具和I個夾具，并將馬蹄環(huán)套裝在兩個鎖具之間； 6)將事先已在兩端用鋼絲繩夾制作有兩環(huán)的鋼絲繩中已緊固好的一環(huán)套在馬蹄環(huán)內(nèi)，上緊馬蹄環(huán)銷子，鋼絲繩的另一個未緊固的繩環(huán)套裝在對應的另一個馬蹄環(huán)中，上緊銷子后用力拉緊鋼絲繩，再用鋼絲繩夾子夾緊卡死； 7)用鋼絲繩沿水平方向和垂直方向?qū)⑾锏理敯迮c底板、左側(cè)煤幫與右側(cè)煤幫之間的錨頭對應連接起來；水平鋼絲繩與垂直鋼絲繩的交叉處用粗鐵絲從十字的兩個對角分兩道擰緊，在其左側(cè)煤幫或者右側(cè)煤幫預留封口 ； 8)將網(wǎng)片用匝絲固定在鋼絲繩網(wǎng)格上，網(wǎng)片之間要相互連接，最后連接成整體后，網(wǎng)片邊緣要與巷道的頂板、底板、左側(cè)煤幫和右側(cè)煤幫接觸； 9)待網(wǎng)片固定完成后將封口處的鋼絲繩拉緊，用鋼絲繩卡子緊固，形成錨索網(wǎng)架，完成整個工藝流程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用錨索輔助封堵礦井突水的方法，其特征在于:所述巷道頂板、左側(cè)煤幫和右側(cè)煤幫的錨索孔孔深Γ6πι，底板錨索孔孔深3m ;錨索大小為15.2mm或17.8 mm ;鋼絲繩的直徑為flOmm ;所述網(wǎng)片為席形編制鋼篩網(wǎng)，其金屬絲徑為:Γ4mm，網(wǎng)孔為4飛mm;錨索網(wǎng)架與垂直面的夾角為90°?45°。
【文檔編號】E21D20/02GK104213936SQ201410433842
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】姬中奎, 劉其聲, 王皓 申請人:中煤科工集團西安研究院有限公司