煤礦井底車場及軌道大巷的加固方法與流程
2023-05-11 20:06:06 2
本發明涉及煤井巷道加固技術領域，具體是一種煤礦井底車場及軌道大巷的加固方法。
背景技術：
井底車場及軌道大巷是位於井筒底部連接井筒和運輸大巷的一組巷道和硐室的總稱，它是礦井的交通樞紐和咽喉。隨著巷道開挖圍巖暴露後，地應力開始逐步釋放，巖石中的原生裂隙擴展進而產生次生裂隙，極大地威脅著井底車場及軌道大巷的安全穩定。此時需採取有效方法對巷道圍巖進行加固，控制其變形，穩定其受力，保證圍巖的穩定性，採用有效的支護手段，提高圍巖自身強度，保證支護結構與圍巖協同作用共同抵抗地應力，保證圍巖變形、受力控制在合理的範圍。
在巷道支護方式上，採用傳統的錨杆等主動支護，可以從一定程度上起到懸吊、壓縮作用，但仍無法從根本上改變圍巖自身的性質，而且尤其是在破碎、軟巖巷道中，錨杆錨固力無法達到設計值，進而無法最大化的發揮其作用，增加了巷道支護的難度。目前大部分的注漿方法以及施工方法均採用傳統漿液進行注漿，傳統漿液以及注漿方法對於提高圍巖自身的強度，尤其是裂隙的抗剪、抗拉強度是有限的，裂隙的擴展並未得到實質性改善，對地下工程的高效、安全生產帶來了巨大的威脅。
技術實現要素：
本發明的目的是為了解決上述現有技術中存在的問題，而提供一種煤礦井底車場及軌道大巷的加固方法。
本發明是通過如下技術方案實現的：
一種煤礦井底車場及軌道大巷的加固方法，首先對巷道進行注漿加固，然後採用錨杆錨索補強支護；
1）所述的注漿加固
首先打設注漿孔，注漿孔的排距為2m，每排布置5個注漿孔，兩側的直牆幫各布置一個水平的注漿孔，半圓拱頂中間布置一個豎直的注漿孔，半圓拱頂與直牆幫交接處各布置一個仰角為45°的注漿孔，注漿孔的深度不小於3000mm；然後預埋注漿管，注漿管採用ø20mm鋼管制作，注漿管長2.5m，內徑15mm，壁厚2.5mm，外端加工30mm螺紋，距注漿管外端1.35m、1.6m、1.85m、2.1m、2.35m位置處分別打直徑6mm的出漿孔，採用聚氨酯與棉紗進行封孔，封孔長度為1.0m；最後將注漿材料通過注漿孔進行注漿；
2）所述的錨杆錨索補強支護
錨杆直徑22mm，長度2400mm，半圓拱頂錨杆間排距為800×800mm，直牆幫錨杆間排距為750×800mm；樹脂藥卷加長錨固，錨固劑採用k2350、z2350各一支，錨固長度1.2m；每根錨杆配合一塊規格為150×150×10mm的錨杆託盤以及配合施工一個半球形調心墊圈；
在半圓拱頂打錨索，每排打3根錨索，錨索直徑φ22mm，長8300mm，間排距2250×800mm；每根錨索採用三支樹脂藥卷：一支k2350，二支z2350，錨固長度1.9m；每根錨索配合一塊規格為300×300×12mm的高強錨索託盤，並配套高強度可調心球墊及一套鎖具。
作為優選的技術方案，在錨杆錨索補強支護的基礎上，在巷道斷面加設φ28-300×300mm螺紋鋼龍骨，然後對大巷澆築300mm厚的混凝土層，水泥標號42.5。
作為優選的技術方案，所述的注漿材料高水速凝材料，水灰比為1.7:1；高水速凝材料由甲、乙兩種材料按照質量比為1:1混合而成，甲材料由55重量份的硫酸鋁鹽水泥熟料、10重量份的懸浮劑和5重量份的緩凝劑製成，乙材料由40重量份的石灰、60重量份的石膏、8重量份的懸浮劑、10重量份的早強劑和5重量份的速凝劑製成。
作為優選的技術方案，所述的懸浮劑為膨潤土、纖維素鈉中的一種或兩種任意比例的混合；所述的緩凝劑為硼酸鈉、亞硝酸鈉中的一種或兩種任意比例的混合；所述的早強劑為硫酸鈉、氯化鈣中的一種或兩種任意比例的混合；所述的速凝劑為矽酸鈉、矽酸鉀中的一種或兩種任意比例的混合。
本發明高水速凝材料除了具有速凝、早強、終期強度高的特點外，還具有塑性變形大，與煤、巖體粘結力大的特點。本發明速凝材料2h後其承載能力即可達到相當強度，24h後可達最終強度的60%~70%，3d後可達到70%~80%，7d後可達最終強度的90%以上。並且其固結體在壓縮15%~20%時，其承載能力仍能達到峰值強度的65%左右，在高壓作業下，不會出現脆性破壞，因而不會出現片幫、冒頂等現象。
本發明採用「注漿+錨杆、錨索+龍骨混凝土層」聯合加固方式。對巷道深部圍巖進行注漿，充填圍巖間的裂隙、離層，提高圍巖整體強度；注漿加固之後，根據現場礦壓觀測與注漿實際效果，對巷道圍巖是否打設錨杆錨索加固。在錨杆、錨索作用下，使巷道圍巖形成承載結構，充分發揮圍巖自身承載能力，保證巷道穩定。錨杆錨索補強支護結束後，在巷道斷面加設螺紋鋼龍骨，並對大巷澆築混凝土層，這樣能夠進一步增大支護強度，控制圍巖變形。
具體實施方式
為了使本領域技術人員更好的理解本發明，以下結合實施例對本發明作進一步清楚、完整的說明。需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。
一種煤礦井底車場及軌道大巷的加固方法，首先對巷道進行注漿加固，然後採用錨杆錨索補強支護；
1）所述的注漿加固
首先打設注漿孔，注漿孔的排距為2m，每排布置5個注漿孔，兩側的直牆幫各布置一個水平的注漿孔，半圓拱頂中間布置一個豎直的注漿孔，半圓拱頂與直牆幫交接處各布置一個仰角為45°的注漿孔，注漿孔的深度不小於3000mm；然後預埋注漿管，注漿管採用ø20mm鋼管制作，注漿管長2.5m，內徑15mm，壁厚2.5mm，外端加工30mm螺紋，距注漿管外端1.35m、1.6m、1.85m、2.1m、2.35m位置處分別打直徑6mm的出漿孔，採用聚氨酯與棉紗進行封孔，封孔長度為1.0m；最後將注漿材料通過注漿孔進行注漿；
2）所述的錨杆錨索補強支護
錨杆直徑22mm，長度2400mm，半圓拱頂錨杆間排距為800×800mm，直牆幫錨杆間排距為750×800mm；樹脂藥卷加長錨固，錨固劑採用k2350、z2350各一支，錨固長度1.2m；每根錨杆配合一塊規格為150×150×10mm的錨杆託盤以及配合施工一個半球形調心墊圈；
在半圓拱頂打錨索，每排打3根錨索，錨索直徑φ22mm，長8300mm，間排距2250×800mm；每根錨索採用三支樹脂藥卷：一支k2350，二支z2350，錨固長度1.9m；每根錨索配合一塊規格為300×300×12mm的高強錨索託盤，並配套高強度可調心球墊及一套鎖具；
3）在錨杆錨索補強支護的基礎上，在巷道斷面加設φ28-300×300mm螺紋鋼龍骨，然後對大巷澆築300mm厚的混凝土層，水泥標號42.5。
具體實施時，所述的注漿材料高水速凝材料，水灰比為1.7:1；高水速凝材料由甲、乙兩種材料按照質量比為1:1混合而成，甲材料由55重量份的硫酸鋁鹽水泥熟料、10重量份的懸浮劑和5重量份的緩凝劑製成，乙材料由40重量份的石灰、60重量份的石膏、8重量份的懸浮劑、10重量份的早強劑和5重量份的速凝劑製成。其中，所述的懸浮劑為膨潤土、纖維素鈉中的一種或兩種任意比例的混合；所述的緩凝劑為硼酸鈉、亞硝酸鈉中的一種或兩種任意比例的混合；所述的早強劑為硫酸鈉、氯化鈣中的一種或兩種任意比例的混合；所述的速凝劑為矽酸鈉、矽酸鉀中的一種或兩種任意比例的混合。
以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特徵。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。