本發(fā)明涉及煤礦巷道支護(hù)技術(shù)，特別是一種煤柱下方巷道修復(fù)方法。
背景技術(shù)：
：由于煤柱集中載荷向底板深部傳遞，位于煤柱下方的巷道將處于高應(yīng)力環(huán)境。若支護(hù)強(qiáng)度不夠，巷道圍巖在高應(yīng)力作用下將劇烈變形。當(dāng)圍巖破碎區(qū)范圍超過樹脂錨固錨桿的有效錨固范圍時(shí)，錨桿錨固性能將大大降低，支護(hù)強(qiáng)度將進(jìn)一步減小，圍巖變形將更加劇烈，最終導(dǎo)致錨桿支護(hù)失效，巷道圍巖處于無支護(hù)狀態(tài)，更深處的圍巖逐漸進(jìn)入塑性區(qū)、破碎區(qū)。若得不到有效的修復(fù)，巷道圍巖將持續(xù)劇烈變形，尤其是在受到回采動(dòng)壓影響后，巷道可能閉合，不能滿足生產(chǎn)要求。因此，對(duì)于煤柱下方的巷道，應(yīng)確保足夠的支護(hù)強(qiáng)度，盡量一次支護(hù)就能有效控制圍巖變形。若一次支護(hù)強(qiáng)度不夠，圍巖變形較大，應(yīng)盡快采取修復(fù)措施，控制變形向圍巖深處發(fā)展。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提供一種煤柱下方巷道修復(fù)方法，以控制巷道圍巖持續(xù)劇烈變形。為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種煤柱下方巷道修復(fù)方法，包括步驟：（1）首先對(duì)修復(fù)段頂板錨桿進(jìn)行復(fù)緊，然后從開始修復(fù)處每次拆1~3架工字鋼棚進(jìn)行修復(fù)，在施工地點(diǎn)前后5m范圍內(nèi)用單體液壓支柱支護(hù)頂板；（2）將巷道兩幫松散破碎的煤清理掉，并用風(fēng)鎬將巷道兩幫煤壁刷平整，保證w鋼帶與煤幫貼實(shí)；（3）在頂板原先兩排錨桿之間補(bǔ)打直徑20mm、長(zhǎng)2.2m的螺紋鋼錨桿，與w鋼帶組合支護(hù)，間距800mm，用一支ck2340和一支k2360樹脂藥卷錨固；用直徑17.8mm、長(zhǎng)7.3m錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，每排3根，用一支ck2340和兩支k2360兩支樹脂藥卷錨固，錨索托板采用一塊300mm×300mm×16mm的鋼托板；錨桿預(yù)緊扭矩不低于220n·m，錨索預(yù)緊力不低于30mpa；（4）對(duì)兩幫表面松散破碎煤體進(jìn)行清理并將失效錨桿鋸掉之后，重新鋪設(shè)雙層金屬網(wǎng)，架設(shè)w鋼帶，補(bǔ)打水力膨脹錨桿，托盤尺寸φ100mm×4mm，間距800mm，排距不大于700mm；（5）修復(fù)過后在巷道中間打一排單體液壓支柱，柱距1.5m。進(jìn)一步地，步驟（3）和步驟（4）中所述的w鋼帶寬度280mm，厚3mm，長(zhǎng)2800mm。進(jìn)一步地，步驟（4）中所述的水力膨脹錨桿直徑30mm、長(zhǎng)2.5m。本發(fā)明針對(duì)針對(duì)區(qū)段煤柱下方巷道在原支護(hù)失效后，兩幫煤體破碎深度大、頂板下沉量大的特點(diǎn)，提出在頂板原先兩排錨桿之間補(bǔ)打螺紋鋼錨桿，與w鋼帶組合支護(hù)；同時(shí)，將失效錨桿鋸掉之后，重新鋪設(shè)雙層金屬網(wǎng)，架設(shè)w鋼帶，補(bǔ)打水力膨脹錨桿。在已破裂圍巖內(nèi)形成一個(gè)防止破裂區(qū)擴(kuò)展的承壓拱，足以承受破裂區(qū)外破碎巖石的徑向載荷，保持圍巖固有的強(qiáng)度和自身的支承力，達(dá)到了控制巷道圍巖持續(xù)劇烈變形的目的。附圖說明圖1為本發(fā)明支護(hù)布置示意圖。圖中，1-原有的螺紋鋼錨桿，2-補(bǔ)打的錨索，3-補(bǔ)打的螺紋鋼錨桿，4-w鋼帶。具體實(shí)施方式由于煤柱集中載荷向底板深處傳遞，位于煤柱下方的巷道，圍巖應(yīng)力高度集中，圍巖變形量較大，一般都超過500mm。若得不到有效支護(hù)，圍巖的破裂區(qū)寬度將超過3~4m，塑性區(qū)寬度會(huì)達(dá)到5~10m；巷道從開掘直至受回采影響，服務(wù)期間巷道圍巖將持續(xù)不斷的變形，尤其在受到回采工作面超前支承壓力作用時(shí)，圍巖變形會(huì)急劇增長(zhǎng)，巷道頂板巖層會(huì)出現(xiàn)大量離層，煤幫破裂范圍會(huì)迅速擴(kuò)大，若不進(jìn)行修復(fù)，巷道最終可能閉合，嚴(yán)重影響安全高效生產(chǎn)。基于此，本發(fā)明提出對(duì)兩幫刷擴(kuò)后采用w鋼帶組合水力膨脹錨桿支護(hù)，頂板補(bǔ)打樹脂錨桿、錨索加強(qiáng)支護(hù)。具體方案如下：（1）首先對(duì)修復(fù)段頂板錨桿進(jìn)行復(fù)緊，然后從開始修復(fù)處每次拆1~3架工字鋼棚進(jìn)行修復(fù)，在施工地點(diǎn)前后5m范圍內(nèi)用單體液壓支柱支護(hù)頂板。（2）將巷道兩幫松散破碎的煤清理掉，并用風(fēng)鎬將巷道兩幫煤壁刷平整，保證w鋼帶能與煤幫貼實(shí)。（3）在頂板原先兩排錨桿之間補(bǔ)打直徑20mm、長(zhǎng)2.2m的高強(qiáng)螺紋鋼錨桿，與w鋼帶，優(yōu)選采用寬度280mm，厚3mm，長(zhǎng)2800mm的w鋼帶，組合支護(hù)，間距800mm，用一支ck2340和一支k2360樹脂藥卷錨固，配用100mm×100mm×10mm的拱形高強(qiáng)度鋼板。用直徑17.8mm、長(zhǎng)7.3m錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，每排3根，一支ck2340和兩支k2360樹脂藥卷錨固，錨索托板采用一塊300mm×300mm×16mm的鋼托板。錨桿預(yù)緊扭矩不低于220n·m，錨索預(yù)緊力不低于30mpa。具體支護(hù)布置見圖1。（4）對(duì)兩幫表面松散破碎煤體進(jìn)行清理并將失效錨桿鋸掉之后，重新鋪設(shè)雙層金屬網(wǎng)，架設(shè)w鋼帶，優(yōu)選采用寬度280mm，厚3mm，長(zhǎng)2800mm的w鋼帶，補(bǔ)打水力膨脹錨桿，水利膨脹錨桿直徑30mm、長(zhǎng)2.5m，托盤尺寸φ100mm×4mm，間距800mm，排距不大于700mm。保證w鋼帶貼緊、貼實(shí)煤幫。注液壓力不低于20~22mpa，注液時(shí)間不少于2min。（4）由于清理兩幫破碎浮煤后，巷道斷面增大，為安全起見，修復(fù)過后在巷道中間打一排單體液壓支柱，柱距1.5m。錨桿是依靠與煤（巖）體直接接觸而產(chǎn)生錨固力，而錨固力在很大程度上取決于所錨煤（巖）體的力學(xué)性能，所以巷道深部圍巖的變形和破壞對(duì)錨固力產(chǎn)生重要影響，這對(duì)高應(yīng)力大變形巷道的錨桿支護(hù)至關(guān)重要。錨桿支護(hù)的主要作用是實(shí)現(xiàn)煤（巖）體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化及形成承壓拱，以充分發(fā)揮巷道圍巖的自承能力?，F(xiàn)有的樹脂錨桿錨固深度一般只有1.8~2.5m，遠(yuǎn)小于圍巖大變形后的破裂區(qū)寬度，錨固區(qū)往往都位于圍巖的強(qiáng)烈變形區(qū)內(nèi)。而且隨著時(shí)間延續(xù)及受到采動(dòng)影響后，圍巖變形和破裂區(qū)都會(huì)迅速增長(zhǎng)，樹脂錨桿對(duì)圍巖的握裹力和可錨性會(huì)急劇降低，錨固力迅速下降，甚至喪失殆盡。此外，由于圍巖變形的不均勻性和破裂區(qū)的不規(guī)則性，必然造成錨固層受力不均，失去平衡，引起局部破壞而使整個(gè)巷道失穩(wěn)。因此，在高應(yīng)力大變形巷道中，樹脂錨桿支護(hù)要在已破裂圍巖內(nèi)形成一個(gè)防止破裂區(qū)擴(kuò)展的承壓拱，足以承受破裂區(qū)外破碎巖石的徑向載荷，保持圍巖固有的強(qiáng)度和自身的支承力，關(guān)鍵是錨桿應(yīng)具備強(qiáng)初撐、急增阻和高阻力的工作性能，并及早封閉圍巖，控制那些不穩(wěn)定的巖塊，防止巖層過大離層而引起巖體松動(dòng)及大范圍的圍巖變形，及在巷道圍巖變形損傷過程中避免錨桿錨固力的顯著喪失。水力膨脹錨桿是一種特殊的全長(zhǎng)錨固錨桿，其錨固力包括三部分，除托錨力和依靠與圍巖的相互摩擦產(chǎn)生的剪錨力外，還有沿錨桿全長(zhǎng)對(duì)圍巖擠壓產(chǎn)生的環(huán)柱狀壓力，并且起主要錨固力作用。水力膨脹錨桿沿全長(zhǎng)的環(huán)柱狀壓力很高，在嚴(yán)重破碎的巖石和土類材料中，膨脹會(huì)產(chǎn)生一定的軸向預(yù)緊作用和徑向壓實(shí)作用，提高煤（巖）體強(qiáng)度，使錨桿獲得較大的錨固力，且隨著圍巖對(duì)其桿體擠壓力的增大，錨固力也增大，從而使水力膨脹錨桿成功地應(yīng)用于粘土、密實(shí)砂和軟巖地層。表1為數(shù)值模擬水力膨脹錨桿和螺紋鋼錨桿支護(hù)煤柱下方巷道兩幫時(shí)的巷道變形量。表1錨桿支護(hù)形式水力錨桿支護(hù)螺紋鋼錨桿支護(hù)頂板下沉量/mm264314底鼓量/mm1822兩幫移近量/mm690945由表1可知，兩幫采用水力錨桿支護(hù)較兩幫采用螺紋鋼錨桿支護(hù)的頂板下沉量較小，頂板下沉量在巷道圍巖變形中較大；兩幫采用水力錨桿支護(hù)較兩幫采用螺紋鋼錨桿支護(hù)的底鼓量較小，底鼓量在巷道圍巖變形中不明顯；兩幫采用水力錨桿支護(hù)較兩幫采用螺紋鋼錨桿支護(hù)的頂板下沉量較小，兩幫移近量在巷道圍巖變形中最為突出。綜上所述，兩幫采用水力錨桿支護(hù)較兩幫采用螺紋鋼錨桿支護(hù)巷道圍巖變形量較小。故兩幫采用水力錨桿支護(hù)對(duì)煤柱下巷道進(jìn)行修復(fù)效果較好。由于煤柱底板應(yīng)力集中、原支護(hù)強(qiáng)度低和原修復(fù)方案不合理使巷道變形嚴(yán)重，但仍然可以通過改變支護(hù)方式，提高支護(hù)強(qiáng)度，改善巷道支護(hù)狀況，使其滿足生產(chǎn)要求。由于兩幫煤壁破碎區(qū)深度達(dá)到1.2m以上，普通樹脂錨桿雖然具備主動(dòng)支護(hù)、改善圍巖體應(yīng)力狀態(tài)，發(fā)揮圍巖自承載能力的優(yōu)勢(shì)，在ⅰ、ⅱ、ⅲ類巷道圍巖中得到廣泛推廣應(yīng)用，但對(duì)類似位于煤柱下方的ⅳ、ⅴ類巷道圍巖，不僅巷道淺部圍巖產(chǎn)生的強(qiáng)烈剪脹變形，造成錨桿預(yù)應(yīng)力極易喪失，而且由于巖體結(jié)構(gòu)面的剪切滑動(dòng)，造成樹脂錨固劑與巖體膠結(jié)面損傷，錨桿錨固力急劇下降，錨桿支護(hù)難以形成穩(wěn)定、有效的承載結(jié)構(gòu)。而水力膨脹錨桿錨固性能隨圍巖性質(zhì)變化不大，且能實(shí)現(xiàn)全長(zhǎng)錨固，尤其適用于松散破碎圍巖巷道的支護(hù)。當(dāng)前第1頁(yè)12