礦井大松動(dòng)圈巷道漸進(jìn)式支護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種圍巖支護(hù)方法，特別涉及一種礦井大松動(dòng)圈巷道漸進(jìn)式支護(hù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]礦井巷道開挖后，其圍巖由原來的三向應(yīng)力狀態(tài)變成了兩向應(yīng)力狀態(tài)，圍巖的強(qiáng)度(主要指長(zhǎng)期強(qiáng)度)就會(huì)變低，而其所受應(yīng)力會(huì)因周圍應(yīng)力重新分布而增大(產(chǎn)生集中應(yīng)力)ο如果圍巖所受應(yīng)力超過了其強(qiáng)度，圍巖就會(huì)受到破壞產(chǎn)生松動(dòng)，集中應(yīng)力內(nèi)移，繼續(xù)破壞離巷道空間較遠(yuǎn)的圍巖，直到圍巖的強(qiáng)度高于集中應(yīng)力為止。由此，在巷道圍巖中產(chǎn)生了一定的松動(dòng)范圍，巷道圍巖產(chǎn)生的松動(dòng)范圍就叫松動(dòng)圈。巷道圍巖松動(dòng)范圍愈大，因松動(dòng)產(chǎn)生的體積膨脹愈大(碎脹)，巷道變形就越嚴(yán)重。換句話說，巷道的松動(dòng)圈越大，支護(hù)越困難。一般來說，圍巖松動(dòng)圈厚度大于2.2米的礦井巷道就稱為大松動(dòng)圈巷道。隨著地下資源開采向深部轉(zhuǎn)移，由于地壓增加，大松動(dòng)圈巷道越來越多。由于目前大松動(dòng)圈巷道施工方法不科學(xué)，破壞非常嚴(yán)重。例如，很多煤礦的開拓工程經(jīng)過多次維修仍然不能安全使用，支護(hù)成本大幅度升高。為此，提出科學(xué)的大松動(dòng)圈巷道支護(hù)方法是十分必要的，而這就需要先對(duì)巷道圍巖大松動(dòng)圈的形成過程有科學(xué)的認(rèn)識(shí)。
[0003]巷道圍巖大松動(dòng)圈是從無到有、從小到大逐漸形成的。一般來說，厚度大于1.5m的松動(dòng)圈要經(jīng)過1-3個(gè)月的形成過程。巷道空間周圍因受開挖影響而發(fā)生應(yīng)力重新分布的巖體稱為圍巖，未受開挖影響的巖體稱為原巖。圍巖由四部分組成，應(yīng)力升高彈性圈、塑性硬化圈、塑性軟化圈和塑性流動(dòng)圈。松動(dòng)圈屬于圍巖的一部分，一般由兩部分組成:塑性軟化圈和塑性流動(dòng)圈。巷道大松動(dòng)圈的形成過程包含三個(gè)相互聯(lián)系的過程，一是隨著應(yīng)力升高彈性圈和塑性硬化圈(這兩部分不屬于松動(dòng)圈的范圍，并且隨開挖后立即形成)的逐漸向圍巖深部移動(dòng)，塑性軟化圈慢慢擴(kuò)大，并最終形成一定厚度的塑性流動(dòng)圈；二是圍巖裂隙逐漸增大、增多并相互貫通形成裂隙網(wǎng)，應(yīng)力升高彈性圈會(huì)出現(xiàn)一些微裂隙，塑性硬化圈時(shí)微裂隙不斷發(fā)展擴(kuò)大并最終形成滑移線，塑性軟化圈時(shí)滑移線形成破裂面、裂隙發(fā)展和貫通速度快速提高、承載能力迅速下降，塑性流動(dòng)圈時(shí)裂隙發(fā)展和貫通速度變慢、裂隙間巖塊在穩(wěn)定的應(yīng)力下開始錯(cuò)動(dòng)；三是圍巖變形、破碎膨脹并向開挖空間擁擠，應(yīng)力升高彈性圈和塑性硬化圈圍巖體積基本不膨脹，塑性軟化圈圍巖體積開始膨脹，塑性流動(dòng)圈體積繼續(xù)快速增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種礦井大松動(dòng)圈巷道漸進(jìn)式支護(hù)方法，能夠有針對(duì)性地根據(jù)巷道松動(dòng)圈的發(fā)展?fàn)顩r，采用相應(yīng)的支護(hù)手段以使巷道圍巖形成穩(wěn)定的支護(hù)結(jié)構(gòu)，保證礦井的安全使用，降低支護(hù)成本。
[0005]本發(fā)明的礦井大松動(dòng)圈巷道漸進(jìn)式支護(hù)方法，包括以下步驟:
[0006](I)開挖后，對(duì)巷道進(jìn)行初噴，初噴形成的混凝土噴漿層厚度不大于50mm ;
[0007](2)初噴后，在臨時(shí)支護(hù)下掛設(shè)鋼筋網(wǎng)和鋼筋梯，然后打眼安裝注漿錨桿，形成組合支護(hù)；
[0008](3)根據(jù)巷道地質(zhì)條件選擇測(cè)定點(diǎn)，在測(cè)定點(diǎn)處打眼安裝探測(cè)松動(dòng)圈的系統(tǒng)，并安裝斷面收斂?jī)x，以測(cè)定巷道松動(dòng)圈的變化和巷道斷面收斂情況；
[0009](4)根據(jù)巷道斷面監(jiān)測(cè)情況，對(duì)巷道斷面變形大的部位補(bǔ)充安裝錨桿，使巷道均勻收斂；
[0010](5)在松動(dòng)圈的厚度大于注漿錨桿的長(zhǎng)度后，打眼安裝注漿錨索；
[0011](6)當(dāng)巷道斷面變形穩(wěn)定、松動(dòng)圈不再擴(kuò)大時(shí)進(jìn)行復(fù)噴，復(fù)噴形成的混凝土噴漿層的厚度使得鋼筋網(wǎng)和鋼筋梯至少有20_的保護(hù)層；
[0012](7)復(fù)噴混凝土硬化后，利用步驟(2)中安裝的注漿錨桿進(jìn)行圍巖淺部注漿；
[0013](8)圍巖淺部注漿后，利用步驟(5)中安裝的注漿錨索進(jìn)行圍巖深部注漿。
[0014]進(jìn)一步，在步驟⑵中的所述注漿錨桿和/或步驟(5)中的所述注漿錨索包括錨體及設(shè)在錨體錨固段的延展機(jī)構(gòu)，所述錨體的自由段設(shè)有注漿孔；所述延展機(jī)構(gòu)包括膨脹套和引脹件，所述錨體穿過膨脹套后與引脹件連接；巖體變形對(duì)錨體及引脹件產(chǎn)生軸向拉力時(shí)引脹件對(duì)膨脹套形成擠壓，使得膨脹套產(chǎn)生徑向變形而膨脹。
[0015]進(jìn)一步，所述注漿錨桿和/或所述注漿錨索還包括隔離筒，所述隔離筒的頂部封閉、底部設(shè)有開口，并且所述隔離筒套在膨脹套外。
[0016]進(jìn)一步，所述引脹件呈上大下小的錐臺(tái)狀，并且所述引脹件的大部直徑大于膨脹套的內(nèi)徑、小部直徑小于膨脹套的內(nèi)徑；所述膨脹套的頂部和底部均設(shè)有開口，并且所述膨脹套的壁上設(shè)有從其頂部開口處開始延伸的變形縫。
[0017]進(jìn)一步，所述膨脹套的壁上設(shè)有至少兩條沿其軸向延伸的變形縫，各所述變形縫沿膨脹套的周向均勻分布。
[0018]進(jìn)一步，所述注漿錨桿和/或所述注漿錨索還包括套裝在錨體上用于密貼于巖面的托盤及用于調(diào)節(jié)預(yù)緊力的調(diào)節(jié)件，所述調(diào)節(jié)件對(duì)托盤形成軸向擠壓。
[0019]進(jìn)一步，在步驟(I)中，并且初噴使用的混凝土為強(qiáng)度不低于C25的鋼纖維混凝土；在步驟(6)中，復(fù)噴形成的混凝土噴漿層的厚度使得鋼筋網(wǎng)和鋼筋梯至少有20mm的保護(hù)層。
[0020]進(jìn)一步，在步驟(2)中，所述鋼筋網(wǎng)中鋼筋直徑為6mm-12mm，且所述鋼筋網(wǎng)的鋼筋間距不小于100mm，網(wǎng)孔形狀為方形或菱形；所述鋼筋梯為兩根長(zhǎng)度不小于2000mm、直徑不小于18mm的鋼筋采用高強(qiáng)度焊條焊接，梯子寬度50-100mm，梯子間距等于設(shè)計(jì)錨桿間距，并采用并排兩根的焊接方法。
[0021]進(jìn)一步，在步驟(2)中，所述注漿錨桿的長(zhǎng)度不小于2000mm，巷道圍巖表面錨桿支護(hù)強(qiáng)度不低于0.15MP,并且錨桿的安裝預(yù)應(yīng)力不小于其錨桿屈服強(qiáng)度的一半。
[0022]進(jìn)一步，在步驟(3)中，所述探測(cè)松動(dòng)圈的系統(tǒng)包括多點(diǎn)位移計(jì)或鉆孔攝像系統(tǒng)。
[0023]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的礦井大松動(dòng)圈巷道漸進(jìn)式支護(hù)方法，在塑性軟化圈的形成過程中，利用錨桿支護(hù)提高塑性軟化圈的強(qiáng)度，減緩塑性流動(dòng)圈出現(xiàn)的時(shí)間并減少塑性流動(dòng)圈厚度；當(dāng)松動(dòng)圈厚度超過錨桿長(zhǎng)度時(shí)，利用錨索把松動(dòng)圈和大結(jié)構(gòu)(主要指應(yīng)力升高彈性圈和塑性硬化圈)連接起來；當(dāng)松動(dòng)圈基本穩(wěn)定后，利用注漿把松動(dòng)圈內(nèi)破碎的巖塊膠結(jié)起來，形成一個(gè)具有一定強(qiáng)度的整體；最終使巷道圍巖形成一個(gè)雙穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，即由應(yīng)力升高彈性圈、塑性硬化圈和塑性軟化圈形成的自然支撐結(jié)構(gòu)(大結(jié)構(gòu))和在松動(dòng)圈內(nèi)形成的人工支護(hù)結(jié)構(gòu)(小結(jié)構(gòu))；從而能夠有針對(duì)性地根據(jù)巷道松動(dòng)圈的發(fā)展?fàn)顩r，采用相應(yīng)的支護(hù)手段以使巷道圍巖形成穩(wěn)定的支護(hù)結(jié)構(gòu)，保證礦井的安全使用，降低支護(hù)成本。
【附圖說明】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0025]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一中注漿錨桿和注漿錨索的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為本發(fā)明實(shí)施例二中注漿錨桿和注漿錨索的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為本發(fā)明實(shí)施例一、二中膨脹套的主視圖；
[0028]圖4為本發(fā)明實(shí)施例一、二中膨脹套的左視圖；
[0029]圖5為本發(fā)明實(shí)施例三中注漿錨桿和注漿錨索的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖6為本發(fā)明實(shí)施例三中膨脹套的主視圖；
[0031]圖7為本發(fā)明實(shí)施例三中膨脹套的左視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]本發(fā)明的礦井大松動(dòng)圈巷道漸進(jìn)式支護(hù)方法應(yīng)遵守的支護(hù)原則:礦井大松動(dòng)圈巷道支護(hù)遵守24字支護(hù)原則“寬斷面、嚴(yán)治水，少擾動(dòng)、及時(shí)控、強(qiáng)支護(hù)、協(xié)調(diào)變、勤量測(cè)、緊封閉”?！皩挃嗝妗保笏蓜?dòng)圈巷道斷面收縮變形是不可避免的，所以在巷道斷面設(shè)計(jì)時(shí)要預(yù)留收縮空間，適當(dāng)放大巷道斷面。“嚴(yán)治水”，大松動(dòng)圈巷道圍巖極易受水的影響，要提前采用封堵、導(dǎo)水等方法治理水患，防止圍巖受水影響?！吧贁_動(dòng)”，盡量利用手鎬、風(fēng)鎬或機(jī)械開挖方法；必須放炮時(shí)，要采用預(yù)裂爆破或光面爆破；適當(dāng)減少循環(huán)進(jìn)尺量?！凹皶r(shí)控”，采用噴漿、先進(jìn)的臨時(shí)支護(hù)、立刻安裝錨桿等方法及時(shí)控制頂板；錨桿預(yù)應(yīng)力不低于錨桿強(qiáng)度的一半。“強(qiáng)支護(hù)”，適當(dāng)增加支護(hù)強(qiáng)度，防止圍巖產(chǎn)生有害變形?！皡f(xié)調(diào)變”，支護(hù)材料本身的變形要能適應(yīng)巷道圍巖的變形，支護(hù)材料具有延展性。“勤量測(cè)”，通過量測(cè)，及時(shí)了解巷道圍巖的變形、離層、裂隙變化等情況，還要了解支護(hù)材料的工作阻力、變形量，并根據(jù)量測(cè)結(jié)果改變支護(hù)手段?！熬o密閉”