專利名稱：一種可重復(fù)注漿加固巷道圍巖的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于巷道圍巖加固技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可重復(fù)注漿加固巷道圍巖的方法。
背景技術(shù)：
位于煤體或巖體或煤巖體中的巷道,在開掘時圍巖應(yīng)力產(chǎn)生重分布，同時出現(xiàn)位移。隨著位移不斷增大，巷道將產(chǎn)生失穩(wěn)破壞。為了巷道的穩(wěn)定，需要對巷道進(jìn)行支護(hù)。巷道穩(wěn)定所需要的支護(hù)力與巷道圍巖的位移具有一定的關(guān)系，巷道圍巖位移變形越大，維持巷道穩(wěn)定所需要的支護(hù)力就越小。當(dāng)圍巖變形一旦超過一定限值，維持巷道穩(wěn)定所需要的支護(hù)力將變大。如何實現(xiàn)最小支護(hù)力下能完全控制巷道的穩(wěn)定性，即實現(xiàn)最經(jīng)濟(jì)性的支護(hù)？由于諸多因素的不確定性與不確知性，使得圍巖-支護(hù)相互作用非常復(fù)雜，這種時機目前很難把握。讓巷道產(chǎn)生一定量的位移，可以減小支護(hù)力，但代價是圍巖出現(xiàn)不同程度的破裂，其強度下降，支承能力也下降。注漿是通過壓力將漿液擠進(jìn)被加固介質(zhì)的孔隙或裂隙中，把裂隙周圍的塊體牢牢地粘合起來。無數(shù)工程實踐表明，注漿可使破碎巖體的強度大大提高，有的可提高一倍乃至數(shù)倍或接近巖塊的強度，對于質(zhì)地好的巖體也可提高50-70%。作為巷道中的巖體(煤體)，在巷道開挖后，隨著位移的產(chǎn)生，裂隙也出現(xiàn)。通過注漿，較寬裂隙充填漿液，起粘合作用，提高了破碎巖體的整體性，或發(fā)揮巖塊嵌合強度，對位移的發(fā)展產(chǎn)生一定的抑制作用。對于深部巷道或軟巖巷道而言，一次的注漿并不能阻止巷道位移，巷道仍會繼續(xù)變形，新的裂隙仍會不斷產(chǎn)生，進(jìn)而降低了圍巖的強度，但同時控制巷道變形所需的支護(hù)力也在減小。如果讓位移再次發(fā)展到圍巖裂隙具有較好的可注性時，再次進(jìn)行注漿，將破裂的圍巖膠結(jié)起來，可再次提高圍巖的強度與整體性。如此多次適時注漿，對圍巖進(jìn)行加固，使加固后的圍巖所提供的支護(hù)力，完全抗衡圍巖壓力，巷道的穩(wěn)定性就會得到保證。這種思想充分發(fā)揮了圍巖的支承能力，是非常經(jīng)濟(jì)的控制巷道穩(wěn)定性的方法。目前，巷道巖體注漿，為了使進(jìn)入巖體中漿液保持壓力并且不回流，往往要堵住注漿管，導(dǎo)致注漿管堵塞，因此注漿管是一次性的。如果多次注漿，就要多次打設(shè)注漿管。顯然，這不現(xiàn)實，因此，需要開發(fā)可重復(fù)注漿技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種可重復(fù)注漿加固巷道圍巖的方法，旨在解決位于煤體或巖體或煤巖體中的巷道，在開掘時圍巖應(yīng)力產(chǎn)生重分布，同時出現(xiàn)位移，隨著位移不斷增大，巷道將產(chǎn)生失穩(wěn)破壞，同時巷道穩(wěn)定所需要的支護(hù)力與巷道的位移具有一定的關(guān)系，巷道變形越大，維持巷道穩(wěn)定所需要的支護(hù)力就越小。但是，巷道的變形一旦超過一定限值，維持巷道穩(wěn)定所需要的支護(hù)力將變大，但無法把握好時機使得近最經(jīng)濟(jì)的支護(hù)剛好在一定限值時完全抗衡圍巖應(yīng)力的作用，導(dǎo)致圍巖的破裂、強度下降、巷道失穩(wěn)的問題。本發(fā)明的目的在于提供一種可重復(fù)注漿加固巷道圍巖的方法，該方法包括以下步驟:步驟一，根據(jù)注漿條件下巷道達(dá)到穩(wěn)定可能產(chǎn)生的位移量，確定巷道的毛斷面尺寸，并選擇注漿材料；步驟二，根據(jù)巷道的地應(yīng)力環(huán)境和固化圍巖體的承載力，按厚壁圓筒理論及工程類比綜合確定加固圍巖的深度范圍，并以此確定注漿孔的深度與間排距、漿液配比、注漿參數(shù)；步驟三，采用風(fēng)鉆或錨桿鉆機在巷道周邊鉆注漿孔，除兩幫下部或角部外，鉆孔應(yīng)
盡量垂直巷道壁面；步驟四，在完成注漿孔鉆進(jìn)后，插入注漿管，封堵注漿管外端與鉆孔壁間的空隙，對底部的注漿管要進(jìn)行保護(hù)，防止巖屑進(jìn)入；步驟五，在完成一段巷道的全部注漿孔鉆進(jìn)與插管后，按照先注位置低的鉆孔、后注高位鉆孔的順序進(jìn)行注漿；步驟六，適當(dāng)布設(shè)巷道收斂監(jiān)測，當(dāng)巷道位移增大到有明顯的裂隙或者巷道出現(xiàn)加速或不穩(wěn)定變形時，開展新一輪的注漿，注漿工藝要求同步驟五。進(jìn)一步，在步驟一中，注漿材料可采用水泥漿，也可采用水泥-水玻璃或其它注漿材料。進(jìn)一步，在步驟二中，注漿孔在沿巷道方向上可平行布置，也可梅花狀布置，在巷道斷面上，可均勻布置，若巖性差異大裂隙分布很不均勻時，也可適當(dāng)調(diào)整孔間距。進(jìn)一步,在步驟三中，鉆頭直徑為42mm。進(jìn)一步，在步驟四中，注漿管宜采用直徑為42mm的無縫鋼管，并在注漿管的管身上間隔300mnT500mm環(huán)向均勻布設(shè)4個直徑為6 8mm的出衆(zhòng)孔,注衆(zhòng)管底端密封,一般管外端1000mm、底端300mm不布設(shè)出漿孔，并在出漿孔外用橡膠箍套上，形成單向閥。進(jìn)一步，在步驟五中，按照先注位置低的鉆孔、后注高位鉆孔的順序進(jìn)行注漿時，應(yīng)先底部，后兩幫低部孔，再兩幫高位孔，再兩肩孔，最后是頂部孔；在沿巷道方向上，應(yīng)隔排跳注，提聞注楽.效果；如果裂隙較大，可以先用小壓力注入稠度較大的漿液或初凝時間較短的漿液，隨后用較大壓力注入稠度較小或初凝時間相對較長的漿液，直至完成該巷道段的注漿工作；對于斜向下的鉆孔，注漿后注漿管內(nèi)會積留漿液，需在完成該孔注漿時及時用水沖洗，以免
堵塞注漿管。進(jìn)一步，當(dāng)多次重復(fù)注漿與錨噴支護(hù)結(jié)合起來時，錨噴封閉巷道表面，漿液不易向巷道內(nèi)流出，注漿壓力易保持，裂隙被填充更充分更均勻，注漿效果更佳。同時，注漿又為錨桿提供牢靠的錨固著力點，提高錨桿的作用效果。進(jìn)一步，該方法在注漿時，可采用絲扣連接的組合注漿管，由小徑管段和大徑管段兩種直徑的鋼管組成，小徑管段長250mm，兩端各100 mm車成標(biāo)準(zhǔn)外絲，在小徑管段的中間布設(shè)直徑為6 8mm出漿孔4個，沿管周均勻分布，注漿管底端密封，一般管外端1000mm、底端300mm不布設(shè)出漿孔，出漿孔外安設(shè)彈性很好、厚3mm、寬50mm的橡膠箍，將與小徑管段相連的大徑管段端車成標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)絲，以便與小徑管段絲扣聯(lián)接，小徑管段半徑應(yīng)小于大徑管段半徑減去橡膠箍厚度，應(yīng)保證套上橡膠箍后的小徑管段比大徑管段略細(xì)，防止在插入煤巖體孔中被劃破或移位。
進(jìn)一步，該方法在注漿時，可采用一種整體式單向閥注漿管，是將無縫鋼管局部進(jìn)行均勻滾壓成環(huán)形凹槽，然后在環(huán)形凹槽中布設(shè)直徑為6 8mm出漿孔4個，沿管周均勻分布。注衆(zhòng)管底端密封，一般管外端1000mm、底端300mm不布設(shè)出衆(zhòng)孔。出衆(zhòng)孔外安設(shè)彈性很好、厚3mm、寬50mm的橡膠箍，凹槽半徑應(yīng)小于鋼管半徑減去橡膠箍厚度，應(yīng)保證套上橡膠箍后的管徑仍比鋼管略小，防止在插入煤巖體孔中被劃破、移位，該整體式單向閥注漿管也可在鋼管廠通過模注或鍛壓而成。進(jìn)一步，該方法在注漿時，可采用另一種整體式單向閥注漿管，該整體式單向閥注漿管是將無縫鋼管局部擠壓成對稱的一對凹坑，然后在凹坑中布設(shè)直徑為12 15mm出漿孔I個，在出漿孔上放置壓縮性能較好的厚4 5mm的橡膠墊，用鉚釘將對稱的兩出漿孔聯(lián)結(jié)起來，鉚接不能太緊，要求注漿時，在注漿壓力下，漿液壓縮橡膠墊和使橡膠墊變形，形成通道流向注漿管外，可按300mm的間距布置一對出漿孔(注漿管底端密封，一般管外端1000mm、底端300mm不布設(shè)出漿孔)，相鄰出漿孔對，應(yīng)垂直布設(shè)，凹坑的深度應(yīng)保證安裝對接鉚釘后仍略低于注漿鋼管表面，該整體式單向閥注漿管也可在鋼管廠通過模注或鍛壓而成。本發(fā)明提供的可重復(fù)注漿加固巷道圍巖的方法，根據(jù)注漿條件下巷道達(dá)到穩(wěn)定可能產(chǎn)生的位移量，確定巷道的毛斷面尺寸，并選擇注漿材料；根據(jù)巷道的地應(yīng)力環(huán)境和固化圍巖體的承載力，按厚壁圓筒理論及工程類比綜合確定加固圍巖的深度范圍，并以此確定注漿孔的深度與間排距、漿液配比、注漿參數(shù)；采用風(fēng)鉆或錨桿鉆機在巷道周邊鉆注漿孔，除兩幫下部或角部外，鉆孔應(yīng)盡量垂直巷道壁面；在完成注漿孔鉆進(jìn)后，插入注漿管，封堵注漿管外端與鉆孔壁間的空隙，對底部的注漿管要進(jìn)行保護(hù)，防止巖屑進(jìn)入；在完成一段巷道的全部注漿孔鉆進(jìn)與插管后，按照先注位置低的鉆孔、后注高位鉆孔的順序進(jìn)行注漿；適當(dāng)布設(shè)巷道收斂監(jiān)測，當(dāng)巷道位移增大到有明顯的裂隙或者巷道出現(xiàn)加速或不穩(wěn)定變形時，開展新一輪的注漿；注漿管上的漿液單向閥，可使注漿管用于煤巖體多次重復(fù)注漿加固，對巷道圍巖的多次重復(fù)加固，既可控制巷道因快速變形而使圍巖支承能力出現(xiàn)的降低，同時在圍巖注漿強化-變形破裂-注漿強化的循環(huán)中，逐步有效地控制著巷道的穩(wěn)定性；注漿管上的漿液單向閥的獨特設(shè)計，使注漿管具有抗移位、劃傷甚至劃破的特性，適于煤巖體注漿孔注漿；通過重復(fù)注漿，適時將因巷道收斂而破裂的圍巖膠結(jié)起來，使巷道周邊總存在一個完整性較好、強度較高的支撐結(jié)構(gòu)體，在支撐結(jié)構(gòu)體還無法抗衡圍巖壓力時，巷道通過有序變形釋放能量，降低所需要的支護(hù)壓力；支撐結(jié)構(gòu)體經(jīng)過一次又一次的間隔注漿，一次又一次地把破碎煤巖體強度和整體性提高，最終與圍巖壓力相抗衡，巷道得以穩(wěn)定，支撐結(jié)構(gòu)體與其外側(cè)圍巖無縫相連，能實現(xiàn)兩者完全耦合，這是巷道耦合支護(hù)的最佳狀態(tài)，是其它支護(hù)材料的耦合支護(hù)所不能達(dá)到的狀態(tài)，實用性強，具有較強的推廣與應(yīng)用價值。


圖1是本發(fā)明實施例提供的可重復(fù)注漿加固巷道圍巖的方法的實現(xiàn)流程圖；圖2是本發(fā)明實施例提供的絲扣連接的組合注漿管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實施例提供的一種整體式單向閥注漿管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實施例提供的另一種整體式單向閥注漿管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1、小徑管段；2、大徑管段；3、橡膠箍；4、出漿孔；5、鉚釘。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定發(fā)明。圖1示出了本發(fā)明實施例提供的可重復(fù)注漿加固巷道圍巖的方法的實現(xiàn)流程。該方法包括以下步驟:步驟S101，根據(jù)注漿條件下巷道達(dá)到穩(wěn)定可能產(chǎn)生的位移量，確定巷道的毛斷面尺寸，并選擇注漿材料；步驟S102，根據(jù)巷道的地應(yīng)力環(huán)境和固化圍巖體的承載力，按厚壁圓筒理論及工程類比綜合確定加固圍巖的深度范圍，并以此確定注漿孔的深度與間排距、漿液配比、注漿參數(shù)；步驟S103，采用風(fēng)鉆或錨桿鉆機在巷道周邊鉆注漿孔，除兩幫下部或角部外，鉆孔
應(yīng)盡量垂直巷道壁面；步驟S104，在完成注漿孔鉆進(jìn)后，插入注漿管，封堵注漿管外端與鉆孔壁間的空隙，對底部的注漿管要進(jìn)行保護(hù)，防止巖屑進(jìn)入；步驟S105，在完成一段巷道的全部注漿孔鉆進(jìn)與插管后，按照先注位置低的鉆孔、后注高位鉆孔的順序進(jìn)行注漿；步驟S106，適當(dāng)布設(shè)巷道收斂監(jiān)測，當(dāng)巷道位移增大到有明顯的裂隙或者巷道出現(xiàn)加速或不穩(wěn)定變形時，開展新一輪的注漿，注漿工藝要求同步驟五。在本發(fā)明實施例中，在步驟SlOl中，注漿材料可采用水泥漿，也可采用水泥-水玻璃或其它注漿材料。在本發(fā)明實施例中，在步驟S102中，注漿孔在沿巷道方向上可平行布置，也可梅花狀布置，在巷道斷面上，可均勻布置，若巖性差異大裂隙分布很不均勻時，也可適當(dāng)調(diào)整孔間距。在本發(fā)明實施例中，在步驟S103中，鉆頭直徑位42mm。在本發(fā)明實施例中，在步驟S104中，注漿管宜采用直徑為42mm的無縫鋼管，并在注衆(zhòng)管的管身上間隔300mnT500mm環(huán)向均勻布設(shè)4個直徑為6 8mm的出衆(zhòng)孔4,注衆(zhòng)管底端密封，一般管外端1000mm、底端300mm不布設(shè)出漿孔，并在出漿孔4外用橡膠箍3套上，形成單向閥。在本發(fā)明實施例中，在步驟S105中，按照先注位置低的鉆孔、后注高位鉆孔的順序進(jìn)行注漿時，應(yīng)先底部，后兩幫低部孔，再兩幫高位孔，再兩肩孔，最后是頂部孔；在沿巷道方向上，應(yīng)隔排跳注，提高注漿效果；如果裂隙較大，可以先用小壓力注入稠度較大的漿液或初凝時間較短的漿液，隨后用較大壓力注入稠度較小或初凝時間相對較長的漿液，直至完成該巷道段的注漿工作；對于斜向下的鉆孔，注漿后注漿管內(nèi)會積留漿液，需在完成該孔注漿時及時用水沖洗，以免
堵塞注漿管。在本發(fā)明實施例中，當(dāng)多次重復(fù)注漿與錨噴支護(hù)結(jié)合起來時，錨噴封閉巷道表面，漿液不易向巷道內(nèi)流出，注漿壓力易保持，裂隙被填充更充分更均勻，注漿效果更佳。同時，注漿又為錨桿提供牢靠的錨固著力點，提高錨桿的作用效果。在本發(fā)明實施例中，該方法在注漿時，可采用絲扣連接的組合注漿管，由小徑管段I和大徑管段2兩種直徑的鋼管組成，小徑管段I長250mm，兩端各100 mm車成標(biāo)準(zhǔn)外絲，在小徑管段I的中間布設(shè)直徑為6 8mm出漿孔4 4個，沿管周均勻分布，注漿管底端密封，一般管外端1000mm、底端300mm不布設(shè)出衆(zhòng)孔，出衆(zhòng)孔4外安設(shè)彈性很好、厚3mm、寬50mm的橡膠箍3，將與小徑管段I相連的大徑管段2端車成標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)絲，以便與小徑管段I絲扣聯(lián)接，小徑管段I半徑應(yīng)小于大徑管段2半徑減去橡膠箍3厚度，應(yīng)保證套上橡膠箍3后的小徑管段I比大徑管段2略細(xì)，防止在插入煤巖體孔中被劃破或移位。在本發(fā)明實施例中，該方法在注漿時，可采用一種整體式單向閥注漿管，是將無縫鋼管局部進(jìn)行均勻滾壓成環(huán)形凹槽，然后在環(huán)形凹槽中布設(shè)直徑為6 8mm出漿孔4 4個，沿管周均勻分布。注衆(zhòng)管底端密封，一般管外端1000mm、底端300mm不布設(shè)出衆(zhòng)孔。出衆(zhòng)孔4外安設(shè)彈性很好、厚3mm、寬50mm的橡膠箍3,凹槽半徑應(yīng)小于鋼管半徑減去橡膠箍3厚度，應(yīng)保證套上橡膠箍3后的管徑仍比鋼管略小，防止在插入煤巖體孔中被劃破、移位，該整體式單向閥注漿管也可在鋼管廠通過模注或鍛壓而成。在本發(fā)明實施例中，該方法在注漿時，可采用另一種整體式單向閥注漿管，該整體式單向閥注漿管是將無縫鋼管局部擠壓成對稱的一對凹坑，然后在凹坑中布設(shè)直徑為12 15mm出衆(zhòng)孔4 I個,在出衆(zhòng)孔4上放置壓縮性能較好的厚4 5mm的橡膠墊,用鉚釘5將對稱的兩出漿孔聯(lián)結(jié)起來，鉚接不能太緊，要求注漿時，在注漿壓力下，漿液壓縮橡膠墊和使橡膠墊變形，形成通道流向注漿管外，可按300mm的間距布置一對出漿孔4 (注漿管底端密封，一般管外端1000mm、底端300mm不布設(shè)出衆(zhòng)孔),相鄰出衆(zhòng)孔4對,應(yīng)垂直布設(shè),凹坑的深度應(yīng)保證安裝對接鉚釘5后仍略低于注漿鋼管表面，該整體式單向閥注漿管也可在鋼管廠通過模注或鍛壓而成。下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步描述。對于巷道注漿加固，可重復(fù)注漿加固煤巖巷道的步驟如下:(I)根據(jù)注漿條件下巷道達(dá)到穩(wěn)定可能產(chǎn)生的位移量，確定巷道的毛斷面尺寸。(2)選擇注漿材料。常用水泥漿，也可采用水泥-水玻璃，或其它漿材。(3)根據(jù)巷道的地應(yīng)力環(huán)境和固化圍巖體的承載力，按厚壁圓筒理論及工程類比綜合確定加固圍巖的深度范圍，并以此確定注漿孔的深度、間排距、漿液配比、注漿參數(shù)等。注漿孔在沿巷道方向上可平行布置，也可梅花狀布置。在巷道斷面上，可均勻布置。如果巖性差異大裂隙分布很不均勻時，也可適當(dāng)調(diào)整孔間距。(4)鉆孔。采用風(fēng)鉆或錨桿鉆機在巷道周邊鉆注漿孔，鉆頭直徑Φ42πιπι。除兩幫下部或角部外，鉆孔應(yīng)盡量垂直巷道壁面。(5)插入注漿管。在完成注漿孔鉆進(jìn)后，插入注漿管，封堵注漿管外端與鉆孔壁間的空隙，對底部的注漿管要進(jìn)行保護(hù)，防止巖屑進(jìn)入。注漿管宜采用Φ42鋼管，并在管身上間隔300mnT500mm環(huán)向均勻布設(shè)一組(4個)直徑為6 8mm的出衆(zhòng)孔4,注衆(zhòng)管底端密封，一般管外端1000mm、底端300mm不布設(shè)出漿孔，在出漿孔4外用橡膠箍3套上，形成單向閥。(6)注漿。在同一斷面上，應(yīng)先注位置低的鉆孔，后注高位鉆孔。即先底部，后兩幫低部孔，再兩幫高位孔，再兩肩孔，最后是頂部孔。在沿巷道方向上，應(yīng)隔排跳注。如果裂隙較大，可以先用小壓力注入稠度較大的漿液或初凝時間較短的漿液，隨后用較大壓力注入稠度較小或初凝時間相對較長的漿液。直至完成該巷道段的注漿工作。對于斜向下的鉆孔，注漿后注漿管內(nèi)會積留漿液，因此需在完成該孔注漿時及時用水沖洗，以便堵塞注漿管。(7)再次注漿。當(dāng)巷道位移增大到有明顯的裂隙，或巷道出現(xiàn)加速或不穩(wěn)定變形時，宜開展新一輪的注漿。注漿工藝要求同(6)。當(dāng)多次重復(fù)注漿與錨噴支護(hù)結(jié)合起來時，因為錨噴封閉巷道表面，漿液不易向巷道內(nèi)流出，注漿壓力易保持，裂隙被填充更充分更均勻，注漿效果更佳。同時，注漿又為錨桿提供牢靠的錨固著力點，提高錨桿的作用效果。適應(yīng)巷道巖體重復(fù)注漿的注漿管，最主要的是注漿管上的漿液單向閥的設(shè)置，而且這種單向閥裝置要能抗孔壁粗糙、孔壁凸塊的劃傷甚至劃破，不能被挪動移位。下面是符合上述條件的幾種注漿管。圖2為絲扣連接的組合注漿管，它是由小徑管段I和大徑管段2兩種直徑的無縫鋼管組成，小徑管段I長250mm，兩端各100 mm車成標(biāo)準(zhǔn)外絲，在小徑管段I的中間布設(shè)直徑為6 8mm出漿孔4 4個，沿管周均勻分布，注漿管底端密封，一般管外端1000mm、底端300mm不布設(shè)出漿孔，出漿孔4外安設(shè)彈性很好厚3mm寬50mm的橡膠箍3，將與小徑管段I相連的大徑管段2端車成標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)絲，以便和小徑管段I絲扣聯(lián)接，小徑管段I半徑應(yīng)小于大徑管段2半徑減去橡膠箍3厚度，應(yīng)保證套上橡膠箍3后的小徑管段I比大徑管段2略細(xì)，防止在插入煤巖體孔中被劃破或移位。圖3為一種整體式單向閥注漿管，它是將鋼管局部進(jìn)行均勻滾壓成環(huán)形凹槽，然后在環(huán)形凹槽中布設(shè)直徑為6 8mm出漿孔4 4個，沿管周均勻分布。注漿管底端密封，一般管外端1000mm、底端300mm不布設(shè)出衆(zhòng)孔。出衆(zhòng)孔4外安設(shè)彈性很好、厚3mm、寬50mm的橡膠箍3，凹槽半徑應(yīng)小于鋼管半徑減去橡膠箍3厚度，應(yīng)保證套上橡膠箍3后的管徑仍比鋼管略小，防止在插入煤巖體孔中被劃破、移位，這種注漿管也可以在鋼管廠通過模注或鍛壓而成。圖4為另一種整體式單向閥注漿管，它是將無縫鋼管局部擠壓成對稱的一對凹坑，然后在凹坑中布設(shè)直徑為12 15mm出漿孔4 I個，在出漿孔4上放置壓縮性能較好的厚4 5mm的橡膠墊，用鉚釘5將對稱的兩出漿孔聯(lián)結(jié)起來，鉚接不能太緊，要求注漿時，在注漿壓力下，漿液壓縮橡膠墊和使橡膠墊變形，形成通道流向注漿管外，可按300mm的間距布置一對出漿孔4 (注漿管底端密封，一般管外端1000mm、底端300mm不布設(shè)出漿孔)，相鄰出漿孔4對，應(yīng)垂直布設(shè)，凹坑的深度應(yīng)保證安裝對接鉚釘5后仍略低于注漿鋼管表面，這種注漿管也可以在鋼管廠通過模注或鍛壓而成?？芍貜?fù)注漿法的優(yōu)點:根據(jù)上述要求設(shè)計的可重復(fù)注漿加固煤巖巷道的方法具有如下優(yōu)點:( I)注漿管上新型的漿液單向閥，可以使注漿管用于煤巖體多次重復(fù)注漿加固。對巷道圍巖的多次重復(fù)加固，既可控制巷道因快速變形而使圍巖支承能力出現(xiàn)的降低，同時在圍巖注漿強化-變形破裂-注漿強化的循環(huán)中，逐步有效地控制著巷道的穩(wěn)定性。(2)注漿管上的漿液單向閥的獨特設(shè)計，使其具有抗移位、劃傷甚至劃破的特性，適于煤巖體上通過注漿孔注漿。(3)通過重復(fù)注漿，適時將因巷道收斂而破裂圍巖膠結(jié)起來，將使巷道周邊總存在一個完整性較好、強度較高的支撐結(jié)構(gòu)體(注漿加固圈)。在加固圈還無法抗衡圍巖壓力時，巷道通過有序變形釋放能量，降低所需的支護(hù)壓力。加固圈經(jīng)過一次又一次的間隔注漿，一次又一次地把破碎煤巖體強度和整體性提高，最終與圍巖壓力相抗衡，巷道得以穩(wěn)定。(4)這個結(jié)構(gòu)體(加固圈)與其外側(cè)圍巖無縫相連，能實現(xiàn)兩者完全耦合。這是巷道耦合支護(hù)的最佳狀態(tài)，是其它支護(hù)材料的耦合支護(hù)所不能達(dá)到的狀態(tài)。(5)以無縫鋼管為材料的注漿管起到對巷道圍巖加筋作用，提高圍巖的整體支承作用，或使破碎巖塊形成較緊密的嵌合和約束，發(fā)揮巖塊高強度的作用。(6)當(dāng)多次重復(fù)注漿與錨噴支護(hù)結(jié)合起來，注漿固化效果更佳。因為此時錨噴封閉了巷道表面，漿液不易向巷道內(nèi)流出，注漿壓力易保持，裂隙將被填充得更充分更均勻，所形成的加固圈具有更高的承載能力。同時，注漿又為錨桿提供牢靠的錨固著力點，提高錨桿的作用效果。(7)它不僅適用于巖(煤)巷全斷面注漿形成封閉的加固圈，也適用于巖(煤)巷局部注漿加固、底鼓防治，尤其是深部巖(煤)巷的注漿加固。本發(fā)明實施例提供的可重復(fù)注漿加固巷道圍巖的方法，根據(jù)注漿條件下巷道達(dá)到穩(wěn)定可能產(chǎn)生的位移量，確定巷道的毛斷面尺寸，并選擇注漿材料；根據(jù)巷道的地應(yīng)力環(huán)境和固化圍巖體的承載力，按厚壁圓筒理論及工程類比綜合確定加固圍巖的深度范圍，并以此確定注漿孔的深度和間排距、漿液配比、注漿參數(shù)；采用風(fēng)鉆或錨桿鉆機在巷道周邊鉆注漿孔，除兩幫下部或角部外，鉆孔應(yīng)盡量垂直巷道壁面；鉆完注漿孔后，應(yīng)插入注漿管，封堵注漿管外端與鉆孔壁間的空隙；在完成一段巷道的全部注漿孔鉆進(jìn)與插管后，按照先注位置低的鉆孔、后注高位鉆孔的順序進(jìn)行注漿；在沿巷道方向上，應(yīng)隔排跳注，提高注漿效果；適當(dāng)布設(shè)巷道收斂監(jiān)測，當(dāng)巷道位移增大到有明顯的裂隙或者巷道出現(xiàn)加速或不穩(wěn)定變形時，開展新一輪的注漿；注漿管上的漿液單向閥，可使注漿管用于煤巖體多次重復(fù)注漿加固，對巷道圍巖的多次重復(fù)加固，既可控制巷道因快速變形而使圍巖支承能力出現(xiàn)的降低，同時在圍巖注漿強化-變形破裂-注漿強化的循環(huán)中，逐步有效地控制著巷道的穩(wěn)定性；注漿管上的漿液單向閥的獨特設(shè)計，使注漿管具有抗移位、劃傷甚至劃破的特性，適于煤巖體注漿孔注漿；通過重復(fù)注漿，適時將因巷道收斂而破裂圍巖膠結(jié)起來，將使巷道周邊總存在一個完整性較好、強度較高的支撐結(jié)構(gòu)體，在支撐結(jié)構(gòu)體還無法抗衡圍巖壓力時，巷道通過有序變形釋放能量，降低所需要的支護(hù)壓力；支撐結(jié)構(gòu)體經(jīng)過一次又一次的間隔注漿，一次又一次地把破碎煤巖體強度和整體性提高，最終與圍巖壓力相抗衡，巷道得以穩(wěn)定，支撐結(jié)構(gòu)體與其外側(cè)圍巖無縫相連，能實現(xiàn)兩者完全耦合，這是巷道耦合支護(hù)的最佳狀態(tài)，是其它支護(hù)材料的耦合支護(hù)所不能達(dá)到的狀態(tài)，實用性強，具有較強的推廣與應(yīng)用價值。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種可重復(fù)注漿加固巷道圍巖的方法，其特征在于，該方法包括: 步驟一，根據(jù)注漿條件下巷道達(dá)到穩(wěn)定可能產(chǎn)生的位移量，確定巷道的毛斷面尺寸，并選擇注漿材料； 步驟二，根據(jù)巷道的地應(yīng)力環(huán)境和固化圍巖體的承載力，按厚壁圓筒理論及工程類比綜合確定加固圍巖的深度范圍，并以此確定注漿孔的深度與間排距、漿液配比、注漿參數(shù)； 步驟三，采用風(fēng)鉆或錨桿鉆機在巷道周邊鉆注漿孔，除兩幫下部或角部外，鉆孔應(yīng)盡量垂直巷道壁面； 步驟四，在完成注漿孔鉆進(jìn)后，插入注漿管，封堵注漿管外端與鉆孔壁間的空隙，對底部的注漿管要進(jìn)行保護(hù)，防止巖屑進(jìn)入； 步驟五，在完成一段巷道的全部注漿孔鉆進(jìn)與插管后，按照先注位置低的鉆孔、后注高位鉆孔的順序進(jìn)行注漿； 步驟六，適當(dāng)布設(shè)巷道收斂監(jiān)測，當(dāng)巷道位移增大到有明顯的裂隙或者巷道出現(xiàn)加速或不穩(wěn)定變形時，開展新一輪的注漿，注漿工藝要求同步驟五。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟一中，注漿材料可采用水泥漿，也可采用水泥-水玻璃，或其它注漿材料。
3.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟二中，注漿孔在沿巷壁方向上可平行布置，也可梅花狀布置，在巷道斷面上，可均勻布置，若巖性差異大裂隙分布很不均勻時，也可適當(dāng)調(diào)整孔間距。
4.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟三中，鉆頭直徑為42mm。
5.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟四中，注漿管宜采用直徑為42mm的無縫鋼管，并在注漿管的管身上間隔300mnT500mm環(huán)向均勻布設(shè)4個直徑為6 8mm的出漿孔，注漿管底端密封，一般管外端1000mm、底端300mm不布設(shè)出漿孔，并在出漿孔外用橡膠箍套上，形成單向閥。
6.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟五中，按照先注位置低的鉆孔、后注高位鉆孔的順序進(jìn)行注漿時，應(yīng)先底部，后兩幫低部孔，再兩幫高位孔，再兩肩孔，最后是頂部孔；在沿巷道方向上，應(yīng)隔排跳注，提高注漿效果； 如果裂隙較大，可以先用小壓力注入稠度較大的漿液或初凝時間較短的漿液，隨后用較大壓力注入稠度較小或初凝時間相對較長的漿液，直至完成該巷道段的注漿工作；對于斜向下的鉆孔，注漿后注漿管內(nèi)會積留漿液，需在完成該孔注漿時及時用水沖洗，以免堵塞注漿管。
7.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)多次重復(fù)注漿與錨噴支護(hù)結(jié)合起來時，錨噴封閉巷道表面，漿液不易向巷道內(nèi)流出，注漿壓力易保持，裂隙被填充更充分更均勻，注漿效果更佳；同時，注漿又為錨桿提供牢靠的錨固著力點，提高錨桿的作用效果。
8.按權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，該方法在注漿時，可采用絲扣連接的組合注漿管，由小徑管段和大徑管段兩種直徑的鋼管組成，小徑管段長250mm，兩端各100 mm車成標(biāo)準(zhǔn)外絲，在小徑管段的中間布設(shè)直徑為6 8mm出漿孔4個，沿管周均勻分布，出漿孔外安設(shè)彈性很好、厚3mm、寬50mm的橡膠箍，將與小徑管段相連的大徑管段端車成標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)絲，以便與小徑管段絲扣聯(lián)接，小徑管段半徑應(yīng)小于大徑管段半徑減去橡膠箍厚度，應(yīng)保證套上橡膠箍后的小徑管段比大徑管段略細(xì)，防止在插入煤巖體孔中被劃破或移位。
9.按權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，該方法在注漿時，可采用一種整體式單向閥注漿管，是將無縫鋼管局部進(jìn)行均勻滾壓成環(huán)形凹槽，然后在環(huán)形凹槽中布設(shè)直徑為6 8mm出楽;孔4個,沿管周均勻分布，出衆(zhòng)孔外安設(shè)彈性很好、厚3mm、寬50mm的橡膠箍,凹槽半徑應(yīng)小于鋼管半徑減去橡膠箍厚度，應(yīng)保證套上橡膠箍后的管徑仍比鋼管略小，防止在插入煤巖體孔中被劃破、移位，該整體式單向閥注漿管也可在鋼管廠通過模注或鍛壓而成。
10.按權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，該方法在注漿時，可采用另一種整體式單向閥注漿管，該整體式單向閥注漿管是將無縫鋼管局部擠壓成對稱的一對凹坑，然后在凹坑中布設(shè)直徑為12 15mm出漿孔I個，在出漿孔上放置壓縮性能較好的厚4 5mm的橡膠墊，用鉚釘將對稱的兩出漿孔聯(lián)結(jié)起來，鉚接不能太緊，要求注漿時，在注漿壓力下，漿液壓縮橡膠墊和使橡膠墊變形，形成通道流向注漿管外，可按300mm的間距布置一對出漿孔，相鄰出漿孔對，應(yīng)垂直布設(shè)，凹坑的深度應(yīng)保證安裝對接鉚釘后仍略低于注漿鋼管表面，該整體式單向閥注漿管也可在 鋼管廠通過模注或鍛壓而成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可重復(fù)注漿加固巷道圍巖的方法，根據(jù)注漿條件下巷道達(dá)到穩(wěn)定可能產(chǎn)生的位移量，確定毛斷面尺寸，選擇注漿材料；確定注漿孔的深度與間排距、漿液配比、注漿參數(shù)；采用風(fēng)鉆或錨桿鉆機在巷道周邊鉆注漿孔，插入注漿管，封堵管外端與孔壁間空隙；按照先低位孔后高位孔的順序進(jìn)行注漿；隔排跳注，提高注漿效果；當(dāng)巷道位移增大到有明顯的裂隙，或者巷道出現(xiàn)加速或不穩(wěn)定變形時，開展新一輪的注漿；巷道通過有序變形釋放能量，逐漸降低所需要的支護(hù)壓力，而通過多次重復(fù)注漿，適時將因巷道收斂而破裂的圍巖膠結(jié)起來，使巷道周邊總存在完整性較好、強度較高的支撐結(jié)構(gòu)體，最終達(dá)到或超過維持巷道穩(wěn)定所需要的支護(hù)力。
文檔編號E21D11/10GK103089274SQ201310014588
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月15日
發(fā)明者鄒正盛, 鄭清潔, 琚曉冬, 李慶波, 高衛(wèi)亮 申請人:河南理工大學(xué)