一種煤礦巷道均布注漿結構及其施工工藝的製作方法
2023-04-24 06:32:06 1
專利名稱：一種煤礦巷道均布注漿結構及其施工工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬於地礦技術領域，具體涉及一種煤礦巷道加固技術，特別涉及一種通過向巷道外側圍巖注入與圍巖巖體相匹配的注漿材料加固鬆動的圍巖巖體，將鬆散軟弱的巖煤體膠結成整體，使被加固的圍巖鬆動巖體形成一個應力趨向均勻分布、圍巖性質趨向均質同性、圍巖結構趨向整體承載穩定，在巷道外側的圍巖形成加固組合拱的煤礦巷道均布注漿結構及其施工工藝。
背景技術：
隨著社會的不斷發展，社會能源需求的不斷提高，煤炭作為主要的能源來源，其需求量越來越大。因此隨著煤炭開採量和開採範圍的不斷增加，煤炭的開採條件也越來越困難。這造成礦井的深度不斷增加，這樣大埋深、構造應力、採動不均勻的疊加應力作用影響下的巷道十分顯現，形成了 「小區域內高應力富含帶」，且範圍越來越多，在「小區域內高應力富含帶」內的巷道支護，因受到其複雜地應力影響，目前的巷道支護方式很難保證巷道支護的穩定。有關統計數字表明，我國煤礦每年因向深層、複雜區域開採新增受複雜應力影響的軟巖巷道達800km，而且有大量已有的軟巖巷道支護因破壞嚴重需要修復。過去普遍採用砌碹和金屬支架以及錨杆、錨索來解決巷道的支護問題，但對因這種支護方式均是表面支護，不能從根本上解決巷道圍巖鬆動圈的質地和所受應力的狀態，造成支護結構不穩定，使用壽命短，存在著很大的安全隱患，直接影響著正常的煤礦生產。而且大部分巷道受上述影響，修復起來變得更加困難。現在針對巷道圍巖的加固也使用了注漿的方法，但是現有的注漿方法是在巷道圍巖的周身注漿，注漿的針對性很差，不能根據巷道圍巖的受應力情況選擇性的注漿，注漿後巷道外側的圍巖受力仍不均布，不能使圍巖的受力趨於穩定，造成加固的效果很差，使用壽命短，維修周期短，耗資龐大。
發明內容
本發明的目的在於解決現有技術的不足而提供一種通過向巷道外側圍巖注入與圍巖巖體相匹配的注漿材料加固鬆動的圍巖巖體，將鬆散軟弱的巖煤體膠結成整體，使被加固的圍巖鬆動巖體形成一個應力趨向均勻分布、圍巖性質趨向均質同性、圍巖結構趨向整體承載穩定，在巷道外側的圍巖形成加固組合拱的煤礦巷道均布注漿結構及其施工工藝。本發明的技術方案是:一種煤礦巷道均布注漿結構，包括巷道，所述的巷道內壁上設置有砼噴漿層，巷道的圍巖內設置有用於向圍巖內注入加固漿料以在巷道的外側形成加固組合拱的注漿錨杆，注漿錨杆的內端與巷道圍巖內的裂隙導通，注漿錨杆的外端突出於砼噴漿層外側，所述的巷道頂部和兩幫的圍巖內還設置有注漿錨索，注漿錨索的一端錨固在圍巖內，注漿錨索的另一端錨固在砼噴漿層的外側。所述的注漿錨杆分為長注漿錨杆和短注漿錨杆，長注漿錨杆和短注漿錨杆交替分布。
所述的注眾錨杆與圍巖的巖面垂直。所述的注漿錨杆為中空結構，且其外壁設置有注漿孔。所述的煤礦巷道均布注漿結構的施工工藝包括以下步驟:
步驟1、將虛浮在採用巷道掘進機或者炮掘的方式掘進出的巷道內壁的破碎巖、煤清理乾淨，用風鎬剝離巷道內壁的危石刷出巷道毛斷面；
步驟2、在步驟I得到的巷道的同一個截面上開設5 7個檢測孔，採用超聲波圍巖鬆動圈測試儀檢測巷道圍巖鬆動圈的形狀、範圍以及裂隙發育情況，並作記錄；
步驟3、首先對步驟2處理得到的巷道內壁上採用噴漿機噴塗混凝土得到砼噴漿層，其次根據步驟2檢測出的巷道的圍巖鬆動圈的形狀、範圍以及裂隙發育情況選擇注漿錨杆，定好注漿錨杆眼位；然後打注漿錨杆眼，鑽眼後，用壓風或壓水技術將注漿錨杆眼中的巖粉清除乾淨，放入錨固劑，插入錨杆，使注漿錨杆錨固在圍巖內，用水泥藥卷封眼；最後採用注漿機通過注漿錨杆向圍巖內注漿，若圍巖內的泵壓達到1.5 3.0Mpa或者相鄰鑽眼跑漿，立即停止注漿，單孔注漿時間為20 30分鐘，注漿完成後及時封壓和壓緊注漿錨杆的託盤；所述的眾體採用水泥和水的水灰比為0.7:1.0 1: 1.0的水泥眾；
步驟4、對步驟3注漿完畢後，進行檢測，如注漿圍巖大面積達不到設計終壓，放置2 7天後打插心注漿錨杆復注，驅使注漿圍巖形成相對均質穩定的承載加固組合拱。所述的步驟2中的檢測孔的深度不小於巷道或者已開挖峒室跨度的2.5倍。所述的步驟3中的注漿錨杆垂直於巖面，巷道頂部和兩幫注漿錨杆眼的間排距為1500X 1500mm，巷道底角注漿錨杆眼的排距為1500mm、其距離巷道底板的高度不超過100mm、下扎角度為30。 45。。所述的步驟3中的採用水泥藥卷封孔，保證封孔的深度不小於600mm。本發明的有益效果:
本發明的煤礦巷道均布注漿結構首先對巷道外側的圍巖鬆動圈的形狀、範圍以及裂隙發育情況進行檢測並作在巷道內壁上做出標記，然後根據做出的標記設置注漿錨杆的密度，最後通過注眾錨杆向圍巖內注入與圍巖巖體的相匹配的注眾料，對巷道圍巖內的裂隙注漿補強，注漿時根據巖石鬆軟破碎、裂隙發育的特點注漿，進行反覆加固膠結，從根本上改變了圍巖內聚力和內摩擦角，使巷道鬆動圈內圍巖趨於相對均質穩定的狀態，在巷道的外側形成受力均勻的加固組合拱。本發明的主要優越性表現以下幾個方面:
I)本發明的施工工藝簡單、便於實施和推廣，採用注漿錨杆注漿，可以利用漿液封堵圍巖的裂隙，隔絕空氣，防止圍巖風化，且能防止圍巖被水浸溼而降低圍巖本身的強度，注眾後，將鬆散破碎的圍巖膠結成整體，提高了巖體強度，實現利用圍巖體本身作為支護結構的主要組成部分，擴大了巷道支護結構的有效承載範圍，提高了支護結構的整體性和承載能力。2)注漿後，使得噴漿層後的圍巖被充填密實，保證荷載能均勻地作用在巷道內壁的支護體系上，避免應力集中而破壞支護體系；注漿後使得作用在巷道拱頂上的壓力能有效地傳遞到兩幫，通過對巷巷道兩幫的加固，又能把荷載傳遞到巷道底板。由於組合拱厚度的加大，能減小作用在巷道底板上的荷載集中度，從而減小巷道底板巖石中的應力，減弱巷道底板的塑性變形，減巷道底板臌量，增加了巷道的使用時間，延長了巷道的維修周期。
3)對巷道的圍巖內注漿後，使得巷道的總體支護結構面尺寸加大，圍巖作用在支護結構上的載荷所產生的彎矩減小，降低了支護結構中產生的拉應力和壓應力，因此能承受更大的載荷，提高了支護結構的承載能力，擴大了支護結構的適應性。4)注漿後的圍巖整體性好，與原巖形成一個整體，在大結構應力作用下保持穩定而不易產生破壞。圍巖注漿加固和巷道內壁支護形式相結合，不僅能改善圍巖的狀況和應力分布，而且大大縮小了圍巖變形，減輕了支架承受的外載壓力，改善了支架的受力狀況。因此本發明的支護體系技術是以不斷提升圍巖自身強度等級和內聚力的全新主動動態支護理念為核心，對巷道圍巖均布注漿，形成高強柔性封層，構建以圍巖和巷道內壁支護相結合的支護體系。該支護體系技術形成的支護圈體，能夠有效防止衝擊地壓發生時帶來的巷道變形破壞對人員和設備的損壞，減輕事故程度，本發明的以主動支護理念為指導，在穩壓狀態下向圍巖內注進高強度水泥漿液，將鬆散軟弱的巖煤體膠結成整體，並在巷道圍巖體內預留帶壓漿液，以不斷調整壓力的注漿手段在巖體內留置預應力，緩釋迭加應力和不斷提高軟弱巖、煤體自身整體強度和穩定性。從而實現在較長時間內增強和保護軟弱巖巷道支護穩定性的目的要求。
圖1是本發明一種煤礦巷道均布注漿結構的結構示意圖。圖中:1.巷道 2.長注漿錨杆 3.短注漿錨杆 4.注漿錨索 5.加固組合拱
6.圍巖7、5仝噴眾層。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的實施方式作進一步詳細的描述:
如圖1所示，一種煤礦巷道均布注漿結構，包括巷道1，所述的巷道I內壁上設置有砼噴漿層7，巷道I的圍巖內設置有用於向圍巖內注入加固漿料以在巷道I的外側形成加固組合拱5的注漿錨杆，注漿錨杆的內端與巷道I圍巖內的裂隙導通，注漿錨杆的外端突出於砼噴漿層7外側，所述的巷道I頂部和兩幫的圍巖內還設置有注漿錨索4，注漿錨索4的一端錨固在圍巖內，注漿錨索4的另一端錨固在砼噴漿層7的外側。 所述的注眾錨杆分為長注眾錨杆2和短注眾錨杆3，長注眾錨杆2和短注眾錨杆3交替分布。所述的注漿錨杆與圍巖的巖面垂直。所述的注漿錨杆為中空結構，且其外壁設置有注漿孔。所述的煤礦巷道均布注漿結構的施工工藝包括以下步驟:
步驟1、將虛浮在採用巷道掘進機或者炮掘的方式掘進出的巷道內壁的破碎巖、煤清理乾淨，用風鎬剝離巷道內壁的危石刷出巷道毛斷面；
步驟2、在步驟I得到的巷道的同一個截面上開設5 7個檢測孔，採用超聲波圍巖鬆動圈測試儀檢測巷道圍巖鬆動圈的形狀、範圍以及裂隙發育情況，並作記錄；
步驟3、首先對步驟2處理得到的巷道內壁上採用噴漿機噴塗混凝土得到砼噴漿層，其次根據步驟2檢測出的巷道的圍巖鬆動圈的形狀、範圍以及裂隙發育情況選擇注漿錨杆，定好注漿錨杆眼位；然後打注漿錨杆眼，鑽眼後，用壓風或壓水技術將注漿錨杆眼中的巖粉清除乾淨，放入錨固劑，插入錨杆，使注漿錨杆錨固在圍巖內，用水泥藥卷封眼；最後採用注漿機通過注漿錨杆向圍巖內注漿，若圍巖內的泵壓達到1.5 3.0Mpa或者相鄰鑽眼跑漿，立即停止注漿，單孔注漿時間為20 30分鐘，注漿完成後及時封壓和壓緊注漿錨杆的託盤；所述的眾體採用水泥和水的水灰比為0.7:1.0 1: 1.0的水泥眾；
步驟4、對步驟3注漿完畢後，進行檢測，如注漿圍巖大面積達不到設計終壓，放置2 7天後打插心注漿錨杆復注，驅使注漿圍巖形成相對均質穩定的承載加固組合拱。所述的步驟2中的檢測孔的深度不小於巷道或者已開挖峒室跨度的2.5倍。所述的步驟3中的注漿錨杆垂直於巖面，巷道頂部和兩幫注漿錨杆眼的間排距為1500X 1500mm，巷道底角注漿錨杆眼的排距為1500mm、其距離巷道底板的高度不超過100mm、下扎角度為30。 45。。所述的步驟3中的採用水泥藥卷封孔，保證封孔的深度不小於600mm。對圍巖鬆動圈的檢測步驟依據國際巖石力學學會(ISRM)試驗專業委員會於1987年頒布的《巖石應力測定的建議方法》和我國《水利水電工程巖石試驗規程》(SL264 2001)進行。檢測步驟如下:
(O造孔:先用金剛石鑽頭開孔，鑽進到預測孔深，再用鑽頭同心鑽進測量孔，長度約45 Cm0(2)洗孔:測量鑽孔進完畢，觀察巖芯較為完整，且無大的節理裂隙面，則用清水衝洗，清除測量孔中的巖粉；如果巖芯不符合測試要求，則用套芯，重複第I步的工作。(3)應變計的安裝:把應變計膠筒內腔裝滿環氧樹脂粘結劑，並用若干銷釘固定活塞，再用安裝杆定向送入測孔內，推動安裝杆，切斷銷釘，粘結劑從排膠孔排出，充滿應變計與鑽孔巖壁的空隙。(4)應力解除:待粘結劑固化後，用金剛石鑽頭套鑽解除，按解除深度分級測讀解除應變值(在應變叢粘結部位前後一倍測孔直徑範圍內需2 cm為一級)。解除深度應超過應變叢粘貼部位孔徑的2倍。具體實施例1
本發明在平頂山煤業集團五礦的應用:
1、施工簡介:平頂山煤業集團五礦己三下延採區共五條下山，即皮帶暗斜井下段、軌道下延下山、皮帶下延下山、東翼迴風下山、西翼迴風下山底臌變形嚴重，支護失修。尤其是軌道下延下山及下車場，平均巷修周期為一年，嚴重地段不到一年就無法滿足安全運輸需要。造成平頂山煤業集團五礦已三採區軌道下延下山破壞主要因素有以下幾個方面原因:
(1)巷道的圍巖本身比較軟弱，巷道布置居於軟巖和煤層層位中；
(2)巷道遭受到反覆採動影響；
(3)由於周圍煤層基本採完，形成較為明顯的孤島壓力；
(4)此區域多條巷道布置在這裡，巷道之間壓力反覆傳遞的相互影響。2、針對現場狀況對要建立的支護體系的總體要求:
(O強化封層的可靠性，達到確保注漿效果的目的；
(2)認真開挖好底角的洩壓槽，確保注漿通道暢通；
(3)嚴格布控注漿、復注漿和淺、深結合的注漿關鍵技術和相關工序； (4)強化監測監控，確保適時動態注漿不斷恢復巷道支護體系的工作阻力；
(5)採用高標號水泥噴漿(425號水泥)和注漿(425號水泥以上的專用水泥為好)；
(6)強調一年期內的監測監控和適時動態至關重要的復注工作。3、施工部件的選擇:
I)第一層錨杆噴漿層的支護參數:
(I)、錨杆
a、錨杆長度為2200 2400 mm、； b、錨杆間排距為:700X700mm;
C、錨杆杆體採用本礦正常使用的螺紋鋼錨杆。(2)、噴漿層
a、第一，二次噴層厚度分別為80mm、60mm,噴層總厚度在140mm以上；
b、砂漿中的水泥、黃砂、石子比例為:1:2:1.5。速凝劑與水泥比例為:3%。(3)、鋼絲繩
採用廢舊鋼絲繩(5 7〃的6股鋼絲繩，破開用其中的2股)，要求縱向應在10米以上；橫向為巷道除底板外的巷道周邊邊長的長度。(4)、託盤
託盤採用6_厚的鋼板製作而成，用生鐵鑄要認真鑄造，防止其脆性斷裂，造成錨杆脫錨，失去託錨力而使錨杆空懸，失去錨杆的關鍵作用。2)第二層錨杆噴漿層的支護參數:
(I)、錨杆
a、錨杆長度為2400mm ,；
b、錨杆間排距為:700X700mm;
C、錨杆杆體採用本礦正常使用的螺紋鋼錨杆。(2)、噴漿層
a、第三次噴層厚度60mm；
b、砂漿中的水泥、黃砂、石子比例為:1:2:1.5。速凝劑與水泥比例為:3 5%。(3)、鋼絲繩
採用廢舊鋼絲繩同上；斷面過大(12 m2以上)除加鋼絲繩外同時可加鋪150X 150mm的鋼筋網。(4)、託盤
託盤採用6_厚的鋼板製作而成，用生鐵鑄要認真鑄造，防止其脆性斷裂，造成錨杆脫錨，失去託錨力而使錨杆空懸，失去錨杆的關鍵作用。3)錨注錨杆的技術參數:
(I)、注眾錨杆
a、注漿錨杆的間排距，第一層注漿錨杆的間排距設計為1400X1400 mm ;第二層注漿錨杆的間排距設計為1600X1600 mm;
b、錨杆規格為Φ22X2000mm，採用6"，壁厚4mm，黑鐵管制作；
C、第一層注漿錨杆長度設計為1600 1800 mm ;第二層注漿錨杆長度設計為2000 2200mm ;杆體上在螺紋800mm以下，順序按150X150 mm ;三向鑽有Φ6 8mm注漿孔。
4 )注漿漿液和漿液配比
注漿材料的選取主要考慮下列原則:漿液的結石體最終強度高；漿液結石率高，與煤巖具有良好的粘附性；漿液流動性好，配比易調；漿液具有足夠的穩定性，漿液成本低廉無毒無味。實踐證明，高強度水泥是性能好，材料來源廣泛，價格合理的漿液主材料。所以注漿材料採用525 #以上的水泥來製作漿液。a、設計按高標號水泥525 # (新標號425)以上的水泥:除有淋水外一般不加速速凝劑，以確保漿液凝固後的長期強度；
b、漿液水灰比，第一次注漿漿液配比取1:0.6 0.8 ;第二次注漿漿液配，應略小於一次注漿漿液濃度；取1:0.8 1.0 ;
C、漿液應採用機械攪拌，以保證漿液攪拌力度；人工要認真負責，且攪拌力度以測定漿液濃度和粘度來保證質量；
d、漿和漿液要慮盡渣滓，確保注漿效果。5)注漿量
由於圍巖裂隙發育，鬆動範圍的不均勻性和圍巖巖性的差異，圍巖吸漿量差別較大，所以本著既有效地加固圍巖達到一定的擴散半徑，又要節省注漿材料和注漿時間的原則。a、第一次注漿量可控制在4 6袋水泥；(根據現場實際巷道位移狀態及打眼遇到特殊情況，以不跑漿為限制可適當提高注漿量)。b、第二次注漿量一般可控制在3 4袋水泥，但壓力達不到注漿終壓要求應以滿足注漿壓力要求為止。6)注漿壓力
a、第一次注眾終壓可控制在1.5 2.0 Mpa0b、底角的注漿壓力要高於頂板和兩幫部注漿壓力一般控制在2.0 3.0Mpa0C、第二次注漿壓力應高於第一次注漿壓力，注漿終壓可控制在2.5 3.0Mpa04、相關參數的要求
I)、巷道預留斷面及設計:為確保巷道有效使用斷面，並能給圍巖的移變空間，巷道的掘進毛斷面，應大於設計淨斷面，頂與每邦為100 150mm。以確保二次注漿的預留斷面。2)、巷道監測量測監控的設計:在複雜地壓、地應力反覆作用下的巷道測量監控點，每個斷面應有3 5個測定點；巷道監控點距在10 15米之間。3)、注漿工序實施時間安排
a注漿時間安排首先根據巷道移變量確定:新掘巷道移變量達到80 120mm，就應注漿(考慮巷道圍巖的可注性)；修復巷道移變量達到30 50mm就可以注漿。b新掘巷道時間控制上，可定為20 40天，既可保證巷道施工的平行作業空間，也給有對圍巖移變觀測時間；修復巷道控制在15 20天就可以安排注漿。c注漿工序實施時間的安排，一定要在監測監控移巷道圍巖變量的基礎上，掌握到一定的巷道圍巖移變規律，並且要在確保安全得到可靠保證情況下進行錨注支護施工。d、復注時間一是移變量控制:同樣新掘巷道移變量達到80 120mm，就應再次復注漿；修復巷道移變量達到30 50mm就可以注漿；二是、巷道比較穩定可以時間而定復注工作，在巷道工程結束前(6 12個月)統一復注漿。4)、堅持專人、專工具量測；專人記錄,記錄本專用。
5、施工效果
平頂山煤業集團五礦己三下延採區擴修，通過實施本發明「均布注漿」整體控制支護技術，實現了支護抗力與巷道圍巖變形的同步，多重注漿也使巷道的破碎圍巖在錨網梁噴初級支護後很快膠結為一體，有效的提高了巷道圍巖自身承載能力，改善了破碎圍巖內部的應力環境，使巷道變形得到了有效控制，保證了平煤股份五礦己三下延採區的穩定性，為礦井的安全高效生產創造良好的條件。具體實施例2
本發明在平頂山煤業集團十一礦的應用:
1、工程簡介:平頂山煤業集團十一礦自2008年以來，該段巷道收斂變形嚴重，已先後經過兩次開幫重新錨網噴支護，多次拉低，目前巷道實際高度2.3米至2.5米，實際寬度3.2米至3.4米，其中突出表現的巷道底鼓特別嚴重；已十分突出制約採區的總迴風巷的迴風風量，影響安全生產。特別讓我們深有認識的是此區域的不均等的水平應力，使上幫的移近量是下幫的數倍。2、針對現場狀況對要建立的支護體系的總體要求:
a、加大置換底板力度，在底角開挖洩壓槽的同時，增加開挖兩個底板洩壓槽；
b、針對不均衡水平應力，施工中採取放炮洩壓的技術措施；
C、由於水平應力較大除巷道預控斷面合理掌控，同時延長第一次注漿時間至一個月後，確保第一次注漿效果應對變化複雜的水平應力；
d、嚴把支護的一道工序強韌封層的設計和施工，確保後續各支護單元的支護功能的充分發揮；
e、認真執行穩壓注漿的各項要求，確保注漿膠結效果；同時對動態注漿要確實及時掌
控；
f、噴漿和注漿水泥都要儘量採用高標號的水泥，以確保支護層質量和膠結圈體的強
度；
g、切實把握好一年期內的監測監控和適時動態至關重要的復注工作。3、施工方案
採用多層支護技術，其施工工藝過程:掘出荒斷面(修護為:刷大清理剝離危石)一初噴80mm厚混凝土一打普通頂幫錨杆掛繩及上託盤一復噴80mm打注漿錨杆孔一安裝注漿錨杆一注底角注漿錨杆一注兩幫注漿錨杆一注拱部注漿錨杆一復噴80_厚混凝土一打普通頂邦錨杆掛繩和網混合及上託盤一噴60mm — 二復注(控制在5 6米距離)。第三次注漿定於全交叉點施工完畢後進行。4、施工效果
「均布注漿」整體控制技術在十一礦的成功應用，分顯示了「均布注漿」整體控制技術的優勢，也用實踐證明了該技術的可行性和可靠性。此項技術為十一礦帶來了顯著的生產效益和社會效益，礦井的聞效生廣創造良好的條件。具體實施例3
本發明在平頂山煤業集團一礦的應用:
1、工程簡介:隨著開採深度的不斷增加，礦井資源開採的條件也越來越困難。深部礦井開採帶來的困難巷道支護穩定性之問題難以攻克，尤其是大埋深、複雜構造和採動壓力下的疊加壓力，巷道的支護更加困難。這些壓力分別有時間快慢差異、力的大小和方向差異等情況所導致的，因此是不等時、不均勻的疊加壓力組合。在這種不均勻的疊加壓力作用下，巷道支護還經常會遭到反覆的破壞，因而要讓巷道支護保持穩定也就越來越困難。2、針對現場狀況提出建立的支護體系:以強韌封層、密貼封閉圍巖，穩壓注漿膠結節理髮育的鬆散複合圍巖體，不斷提升圍巖巖體強度、通過「預控置換激隙卸壓構建均質同性圍巖支護圈體技術」改變圍巖應力狀態，充分調動圍巖自身承載能力，實現真正的主動、動態和立體支護體系，達到有效控制巷道變形的錨注支護。即先挑頂、刷幫到設計毛斷面規格要求，再進行噴射砼，打錨杆、掛繩、再噴射砼、掛繩或網、復噴、注漿、復噴、復注的軟巖巷道支護施工方法。3、施工部件的選擇:
O螺紋鋼高強錨杆:Φ 22 mm、長度為2.0m,2.4m，或螺紋鋼等強錨杆:Φ 20mm、長度為
2.0m,2.4mο 錨杆間排距:700X700mm。2)注漿錨杆Φ22 mm，I.8m、2.4 m，注漿錨杆間排距1.5X1.5m。復注的錨杆間排距 1.8X1.8 m, Φ22 mm，長度為 1.8 m、2.4 m。3)鋼絲繩:按錨杆700X700mm間排距縱橫掛好鋼絲繩，二次掛繩繩距可加為350 X 350mm，並繃緊、壓緊使其緊貼巖面。4)噴射5全:厚度:初次噴80mm,復噴70mm,再復噴40 mm。水泥:注眾用42.5(原525)號；噴漿用32.5 (原425)號。速凝劑:佔水泥重量3 5%。紅矸粉重量:水泥:紅矸粉=1: 3。4、施工工藝:刷邦一噴眾一打錨杆一掛繩一復噴一打注眾錨杆一注眾一復注一清
理一成巷。5、主要支護技術參數
I)巷道基本幾何尺寸要嚴格把握好。巷道最終斷面為使用斷面106%以上(巷道毛斷面為(高 200mm + 200mm + 3500mm=3900mm;寬 200mm + 200mm X 2 + 4800mm=5400mm),以保證
巷道修復後應力重新分部造成巷道斷面微變形，實現二次注漿最佳效果，不影響巷道有效斷面，確保二次注漿所需用的斷面和巷道正常使用斷面。2)施工順序:巷道挑頂、刷邦後，隨即進行初噴砼臨時支護，噴厚80mm ;打錨杆掛鋼絲繩後再進行復噴70mm，復噴滯後3 5m。復噴完成後即進行注漿(固定頂板的注漿錨杆除外)。3)注漿錨杆採用Φ 22mm、長度1800mm、2400mm，間排距1500 X 1500mm，一次注漿完成後，需對不穩定的巷道進行二次補註。注漿前根據監測監控的具體情況，對巷道位移速度明顯和噴層崩裂處進行適時補噴復注，達到補強強化圍巖穩定巷道支護的技術效果。4)樹脂錨杆:採用直徑Φ 22mm長度為2.0m,2.4m高強螺紋鋼樹脂錨杆，或採用直徑Φ 20mm、長度為2.0m,2.4m等強螺紋鋼樹脂錨杆，每根錨杆用樹脂藥卷2 3卷，樹脂錨杆間、排距 700 mmX700mm。5)鋼絲繩:採用4 6分的廢舊鋼絲繩，按錨杆間、排距縱橫掛好後，再進行二次噴射砼。6)注漿:φ頂、幫注漿錨杆:頂幫注漿錨杆規格為Φ22πιπι、長度為1.8m、2.4m，採用6分黑鐵管
製作，壁厚4_，杆體上順序鑽有Φ6_注漿孔，封孔採用快硬水泥藥卷。巷道全斷面布置注漿錨杆，間、排距1500mm X 1500mm。( 底角注漿錨杆:底角注漿錨杆規格同頂、幫錨杆，排距1500mm，下扎角度30° 45° ,底角錨杆孔口低於底板100mm。:g:復注錨杆規格為Φ22 _、長度為1.8m、2.4m，間、排距1800 _X 1800mm ;視其
圍巖移近量而定。: .託盤:託盤採用6mm厚的鋼板製作而成。⑤注漿參數:
a、水灰比:
注漿材料是注漿技術中一個不可分割的部分，漿液的可注性及其力學性能是決定注漿效果的關鍵因素，注漿材料的成本及漿液消耗量的大小又決定了注漿加固技術經濟上的合理性。因此，注漿材料的選取是巷道注漿加固能否成功的先決條件。注漿材料的選取主要考慮下列原則:漿液的結石體最終強度高；漿液結石率高，與軟巖具有良好的粘附性；漿液流動性好，配比易調；漿液具有足夠的穩定性，故注漿材料採用普通矽酸鹽42.5 (原525)#水泥。漿液水灰比為0.7:1 1:1。b、注漿量:
對於單孔而言，為了保證合理注漿量，一是控制泵壓在圍巖內泵壓達到1.5 2.5MPa時應停止注漿；二是根據相鄰鑽孔跑漿量來定，相鄰鑽孔一旦跑眾，應及時封鄰孔或停止注漿。根據多年注漿實踐，在十數個礦巷道中注漿經驗注入量，每孔按8 12袋水泥(每袋水泥50kg)為適中，第一次注漿量約每米2.7t ;為保證注漿在大跨度、高壓力和有冒落狀況下巷道的質量，復注是非常必要的，復注量一般為一次注漿量的60%，復注量約為
1.2t。C、注漿壓力:注漿壓力根據以往經驗，注漿壓力為1.5 2.5MPa，最大注漿壓力為
2.5MPa，低角孔注漿壓力可加到2.5 3.0MPa0d、注漿時間
為了防止注漿在弱麵漿液擴散較遠，造成跑漏現象，在控制注漿壓力和注漿量的同時，必須控制注眾時間，一般為30 40min。e、施工工藝:
施工工藝為:打注漿錨杆孔一安裝注漿錨杆一注底角注漿錨杆一注兩幫注漿錨杆一注拱部注漿錨杆一在監測監控移變量的基礎上，巷道漿皮有擠裂現象，再補噴50mm厚砼一復注。
:f:注漿泵的控制:根據巷道注漿變化情況，即時開、停注漿泵，並時刻注意觀察注漿泵的注漿壓力，以免發生堵塞崩管現象。φ孔口管路連接:應注意前方注漿情況，及時發現漏漿、堵管等事故，並掌握好注漿量及注漿壓力，及時拆除和清洗注漿閥門。綜上所述，「均布注漿」整體圍巖控制技術，採用多層級、多結構和多功能支護體系，以人工編制的鋼絲繩網為骨架進行砼支護，達到強韌封層，密貼巖面，護幫護頂的目的，再對已封閉的圍巖利用自閉式注漿錨杆和中空注漿錨索進行淺部、深部交叉、重複注漿，改變鬆動圈內圍巖鬆散破碎、整體性差的狀況，以提高圍巖的整體性和強度，使破碎的圍巖膠結成均質的統一整體，達到提高圍巖抵抗力的目的，保證巷道的穩定性。
權利要求
1.一種煤礦巷道均布注漿結構，包括巷道，其特徵在於:所述的巷道內壁上設置有砼噴漿層，巷道的圍巖內設置有用於向圍巖內注入加固漿料以在巷道的外側形成加固組合拱的注漿錨杆，注漿錨杆的內端與巷道圍巖內的裂隙導通，注漿錨杆的外端突出於砼噴漿層外側，所述的巷道頂部和兩幫的圍巖內還設置有注漿錨索，注漿錨索的一端錨固在圍巖內，注漿錨索的另一端錨固在砼噴漿層的外側。
2.根據權利要求1所述的煤礦巷道均布注漿結構，其特徵在於:所述的注漿錨杆分為長注漿錨杆和短注漿錨杆，長注漿錨杆和短注漿錨杆交替分布。
3.根據權利要求1所述的煤礦巷道均布注漿結構，其特徵在於:所述的注漿錨杆與圍巖的巖面垂直。
4.根據權利要求1所述的煤礦巷道均布注漿結構，其特徵在於:所述的注漿錨杆為中空結構，且其外壁設置有注漿孔。
5.一種如權利要求1 4任一所述的煤礦巷道均布注漿結構的施工工藝，其特徵在於:所述的煤礦巷道均布注漿結構的施工工藝包括以下步驟: 步驟1、將虛浮在採用巷道掘進機或者炮掘的方式掘進出的巷道內壁的破碎巖、煤清理乾淨，用風鎬剝離巷道內壁的危石刷出巷道毛斷面； 步驟2、在步驟I得到的巷道的同一個截面上開設5 7個檢測孔，採用超聲波圍巖鬆動圈測試儀檢測巷道圍巖鬆動圈的形狀、範圍以及裂隙發育情況，並作記錄； 步驟3、首先對步驟2處理得到的巷道內壁上採用噴漿機噴塗混凝土得到砼噴漿層，其次根據步驟2檢測出的巷道的圍巖鬆動圈的形狀、範圍以及裂隙發育情況選擇注漿錨杆，定好注漿錨杆眼位；然後打注漿錨杆眼，鑽眼後，用壓風或壓水技術將注漿錨杆眼中的巖粉清除乾淨，放入錨固劑，插入錨杆，使注漿錨杆錨固在圍巖內，用水泥藥卷封眼；最後採用注漿機通過注漿錨杆向圍巖內注漿，若圍巖內的泵壓達到1.5 3.0Mpa或者相鄰鑽眼跑漿，立即停止注漿，單孔注漿時間為20 30分鐘，注漿完成後及時封壓和壓緊注漿錨杆的託盤；所述的眾體採用水泥和水的水灰比為0.7:1.0 1: 1.0的水泥眾； 步驟4、對步驟3注漿完畢後，進行檢測，如注漿圍巖大面積達不到設計終壓，放置2 7天後打插心注漿錨杆復注，驅使注漿圍巖形成相對均質穩定的承載加固組合拱。
6.根據權利要求5所述的煤礦巷道均布注漿結構的施工工藝，其特徵在於:所述的步驟2中的檢測孔的深度不小於巷道或者已開挖峒室跨度的2.5倍。
7.根據權利要求5所述的煤礦巷道均布注漿結構的施工工藝，其特徵在於:所述的步驟3中的注漿錨杆垂直於巖面，巷道頂部和兩幫注漿錨杆眼的間排距為1500X1500mm，巷道底角注漿錨杆眼的排距為1500mm、其距離巷道底板的高度不超過100mm、下扎角度為30。 45°。
8.根據權利要求5所述的煤礦巷道均布注漿結構的施工工藝，其特徵在於:所述的步驟3中的採用水泥藥卷封孔，保證封孔的深度不小於600mm。
全文摘要
本發明公開了一種煤礦巷道均布注漿結構及其施工工藝，它包括巷道，所述的巷道內壁上設置有砼噴漿層，巷道的圍巖內設置有用於向圍巖內注入加固漿料以在巷道的外側形成加固組合拱的注漿錨杆，注漿錨杆的內端與巷道圍巖內的裂隙導通，注漿錨杆的外端突出於砼噴漿層外側，所述的巷道頂部和兩幫的圍巖內還設置有注漿錨索，注漿錨索的一端錨固在圍巖內，注漿錨索的另一端錨固在砼噴漿層的外側；本發明對巷道圍巖內的裂隙注漿補強，注漿時根據巖石鬆軟破碎、裂隙發育的特點注漿，進行反覆加固膠結，從根本上改變了圍巖內聚力和內摩擦角，使巷道鬆動圈內圍巖趨於相對均質穩定的狀態，在巷道的外側形成受力均勻的加固組合拱。
文檔編號E21D11/00GK103195442SQ20131011091
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月1日 優先權日2013年4月1日
發明者塗興子, 郭春生, 李明遠, 李如波, 黃慶顯, 車雲立 申請人:平頂山天安煤業股份有限公司