一種控制動壓巷道底鼓的方法
2023-12-01 05:50:06 1
專利名稱：一種控制動壓巷道底鼓的方法
技術領域：
本發明涉及一種控制巷道底鼓的方法，尤其是一種適用於採動高應力環境中的巷 道底鼓的控制方法。
背景技術：
底鼓是煤礦井巷中常發生的一種動力現象。巷道掘進後，圍巖由三向應力狀態轉 變為二向應力狀態，在複雜的集中應力影響下，底板巖層拉伸破壞形成底鼓。大量實測數據 表明，巷道變形大約有2/3體現為底鼓。底鼓的主要危害是縮小了巷道斷面，致使行人、運 輸、供排水、井下通風等都受到影響，因底鼓而造成巷道報廢的現象也時有發生，嚴重影響 礦山的安全生產。動壓巷道底鼓控制問題一直是困擾煤礦生產和建設的重大難題之一。近年來，國 內外很多學者和煤礦技術人員對巷道底鼓的機理、防治措施等進行了卓有成效的研究，提 出了很多底鼓控制技術，如加固底板、封閉金屬支架、底板錨杆、底板注漿、巷旁充填和卸壓 煤柱等，這些研究成果對控制巷道底鼓具有很好的指導作用。然而，上述底鼓控制方法或多 或少存在著施工速度慢、工藝複雜、經濟成本高、控制效果有限、勞動強度大等缺陷，如加固 底板雖然可以起到一定的抑制底鼓的作用，但在動壓巷道中材料消耗大、支護費用高、工程 量大；在高應力、鬆軟底板的條件下，封閉式金屬支架底梁往往無法充分發揮其承載能力， 致使向巷道內鼓起，失去控制底鼓的能力；很多情況下，底板錨杆由於在鬆軟底板巖層中錨 固基礎差而錨固力不足或延伸量與底鼓量不匹配而失效；底板注漿可加固底板較淺部巖 層，如注漿達不到底板巖層的破壞深度，則上部已加固巖層會被下部巖層頂起，因此，注漿 控制底鼓的作用也是有限的；而巷旁充填法和卸壓煤柱法施工程序複雜，時間長，對回採工 作面影響較大，且控制效果十分有限。
發明內容
技術問題本發明的目的是克服已有技術的不足，提供一種施方法簡單、操作方 便、成本低、勞動強度小、安裝效率高的控制動壓巷道底鼓的方法。技術方案本發明控制動壓巷道底鼓的方法，步驟如下(1)在採動高應力環境中的巷道底板上，以巷道橫截面中心為界對稱向兩幫方向 間隔施工一排鑽孔，鑽孔的孔徑為28 42mm，鑽孔的長度為1200 2800mm，一排鑽孔的縱 向夾角 α 為 0°、15°、25°、30°、45°、60° ；(2)在施工完成的各鑽孔中分別安裝水力膨脹錨杆，水力膨脹錨杆直徑為25 30mm ；(3)通過水管連接水力膨脹錨杆的注液口和高壓注水泵，向水力膨脹錨杆內注高 壓水，當高壓注水泵的壓力表達到30MPa時，關閉高壓注水泵；(4)待高壓注水泵卸壓後，卸下高壓注水泵，完成一個段區內控制動壓巷道底鼓的 施工；
(5)重複上述步驟，按排距逐排施工，直至完成整個採動高應力環境中的巷道底板 易發生底鼓巷道的施工。所述間隔施工一排鑽孔的間距為500 2000mm ；所述排距為600 2000mm。有益效果通過採用水力膨脹錨杆加固巷道底板，阻止巷道底板塑性區發展以及 控制巷道底板巖體峰後碎脹、剪切錯動變形，達到控制動壓巷道底鼓的目的。水力膨脹錨杆 用於控制動壓巷道底鼓較其他粘結式錨杆的顯著優點在於水力膨脹錨杆為全長錨固，可 在杆體全長範圍內限制圍巖擴容變形；水力膨脹錨杆與被錨固體(煤、巖體)為摩擦式錨 固，鑽孔內殘留的煤(巖)粉、汙水不影響錨杆錨固力。水力膨脹錨杆錨固力隨圍巖性質的 差異變化不大，特別適用於動壓巷道底板的支護，為控制動壓巷道底鼓提供了一種新的途 徑。其施工方法簡單，操作方便，成本低，勞動強度小，安裝效率高，無汙染，經濟效益顯著。
圖1是本發明的底鼓鑽孔位置示意圖。圖2是本發明的水力膨脹錨杆施工連接示意圖。圖中1_巷道，2-鑽孔，3-水力膨脹錨杆，4-底板，5-兩幫，6-注液口，7-水管， 8-高壓注水泵。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的一個實施例作進一步的描述圖1所示，矩形巷道1為例，對某礦進行控制動壓巷道底鼓的方法，根據現場實際 情況，在巷道底板4按照不同的縱向夾度α安裝水力膨脹錨杆3，然後注水，以阻止底板塑 性區發展以及控制底板巖體峰後碎脹、剪切錯動變形，實現控制動壓巷道底鼓。具體步驟如 下1、鑽孔在採動高應力環境中易發生巷道底鼓的巷道底板4上，以巷道1橫截面 中心為界對稱向兩幫5方向的縱向夾角α依次為15°、25°、45°，在巷道底板4上向下 間隔500 2000mm施工一排鑽孔2，鑽孔2的孔徑為28 42mm，鑽孔2的長度為1200 2800mm，根據現場實際情況，一排鑽孔2的縱向夾角α可以從0°、15°、25°、30°、45°、 60°中按升序排列組合選擇；2、安裝水力膨脹錨杆在施工完成的各鑽孔2中分別安裝水力膨脹錨杆3，將水力 膨脹錨杆3送入鑽孔2的底部，水力膨脹錨杆3直徑為25 30mm ；3、注高壓水通過水管7連接水力膨脹錨杆3的注液口 6和高壓注水泵8，向水力 膨脹錨杆3內注高壓水，注液壓力不小於30MPa，注液時間大於5min，並確保初錨力在IOOkN 以上；當高壓注水泵8的壓力表達到30MPa時，關閉高壓注水泵8 ；4、待高壓注水泵8卸壓後，卸下高壓注水泵8，完成一個段區內控制動壓巷道底鼓 的施工；5、重複上述步驟，按排距為600 2000mm的距離逐排施工，直至完成整個採動高 應力環境中的巷道底板4易發生底鼓巷道的施工。
權利要求
一種控制動壓巷道底鼓的方法，其特徵是步驟如下(1)在採動高應力環境中的巷道底板(4)上，以巷道(1)橫截面中心為界對稱向兩幫(5)方向間隔施工一排鑽孔(2)，鑽孔(2)的孔徑為28～42mm，鑽孔(2)的長度為1200～2800mm，一排鑽孔(2)的縱向夾角α為0°、15°、25°、30°、45°、60°；(2)在施工完成的各鑽孔(2)中分別安裝水力膨脹錨杆(3)，水力膨脹錨杆(3)直徑為25～30mm；(3)通過水管(7)連接水力膨脹錨杆(3)尾部的注液口(6)和高壓注水泵(8)，向水力膨脹錨杆(3)內注高壓水，當高壓注水泵(8)的壓力表達到30MPa時，關閉高壓注水泵(8)；(4)待高壓注水泵(8)卸壓後，卸下高壓注水泵(8)，完成一個段區內控制動壓巷道底鼓的施工；(5)重複上述步驟，按排距逐排施工，直至完成整個採動高應力環境中的巷道底板(4)易發生底鼓巷道的施工。
2.根據權利要求1所述的控制動壓巷道底鼓的方法，其特徵是所述間隔施工一排鑽 孔(2)的間距為500 2000mm。
3.根據權利要求1所述的控制動壓巷道底鼓的方法，其特徵是所述排距為600 2000mm。
全文摘要
一種控制動壓巷道底鼓的方法，在採動高應力環境中的巷道底板上，以巷道橫截面中心為界對稱向兩幫方向施工不同縱向夾角α的鑽孔後，安裝水力膨脹錨杆，向水力膨脹錨杆內注高壓水，當高壓注水達到30MPa時，停止高壓注水；按排距逐排施工，直至完成整個採動高應力環境中的巷道底板易發生底鼓巷道的施工。水力膨脹錨杆錨固力隨圍巖性質的差異變化不大，特別適用於動壓巷道底板的支護，為控制動壓巷道底鼓提供了一種新的途徑。其施工方法簡單，操作方便，成本低，勞動強度小，安裝效率高，無汙染，經濟效益顯著。
文檔編號E21D20/00GK101915108SQ20101021701
公開日2010年12月15日 申請日期2010年6月22日 優先權日2010年6月22日
發明者侯朝炯, 張科學, 李文峰, 柏建彪, 王襄禹, 閆帥 申請人:中國礦業大學