一種大變形巷道圍巖注漿緊固承載結(jié)構(gòu)及施工方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明一種大變形巷道圍巖注漿緊固承載結(jié)構(gòu)，包括注漿鋼管注漿裝置與注漿鋼管兩端緊固裝置，注漿鋼管注漿裝置由注漿軟管、帶孔密封塞、注漿鋼管、實(shí)心密封塞及注漿鋼管流液孔組成；注漿鋼管兩端緊固裝置由緊固螺母、墊圈、托板、移動(dòng)卡齒管、固定錐形楔、固定卡齒管及移動(dòng)錐形楔組成。彈性區(qū)注漿鋼管端部通過(guò)固定卡齒管與移動(dòng)錐形楔緊固，塑性(破碎)區(qū)注漿鋼管端部通過(guò)移動(dòng)卡齒管與固定錐形緊固。本發(fā)明還公開(kāi)了完成上述大變形巷道圍巖注漿緊固承載結(jié)構(gòu)的施工方法，包括施工水平鉆孔、注漿鋼管里端部緊固、注漿鋼管外端部緊固、塑性(破碎)區(qū)圍巖注漿、封孔及二次緊固。本發(fā)明采用錨固藥卷配合注漿鋼管里外端部機(jī)械加強(qiáng)錨固方法，實(shí)現(xiàn)了注漿鋼管的加長(zhǎng)注漿與緊固承載一體化。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種大變形巷道圍巖注漿緊固承載結(jié)構(gòu)及施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種大變形巷道圍巖注漿緊固承載結(jié)構(gòu)及施工方法，屬于巖土工程錨固支護(hù)領(lǐng)域，尤其涉及到地下采礦工程巷道圍巖再造承載層注漿承載系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]深井大變形巷道一般都表現(xiàn)出地應(yīng)力大、圍巖塑性(破碎)區(qū)大以及強(qiáng)流變的特點(diǎn)，使得巷道支護(hù)難度加大及不利維護(hù)。如果支護(hù)不當(dāng)，易造成巷道圍巖的變形加劇至最終破壞失穩(wěn)。而現(xiàn)有巷道基本支護(hù)系統(tǒng)，如錨桿-錨索主動(dòng)支護(hù)系統(tǒng)、型鋼被動(dòng)支護(hù)系統(tǒng)及錨桿(索)_型鋼耦合主被動(dòng)支護(hù)系統(tǒng)均是作用在巷道圍巖塑性(破碎)區(qū)內(nèi)或巷道表面，巷道基本支護(hù)系統(tǒng)作用范圍以外的塑性(破碎)巖體很難將巷道開(kāi)掘及支護(hù)后重新分布應(yīng)力向巷道兩幫深部彈性區(qū)轉(zhuǎn)移。
[0003]深井巷道圍巖塑性(破碎)區(qū)范圍較大時(shí)，巷道周邊各巖層承載能力下降，巷道表現(xiàn)出整體收斂及大變形特點(diǎn)，采用目前的基本支護(hù)系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)有效控制。在巷道兩幫下部施工巷道圍巖再造承載層，要求承載層和兩幫深部的彈性區(qū)巖體搭接，由于一般注漿錨桿較短小，不能和彈性區(qū)巖體搭接，而注漿鋼管較長(zhǎng)，但在彈性區(qū)端頭錨固效果差，在端尾也易出現(xiàn)注漿鋼管和鉆孔壁松動(dòng)漿液外漏的情況，難以達(dá)到注漿承載一體化的目的。本發(fā)明基于巷道圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移及變形不可抗性，提出一種大變形巷道圍巖注漿緊固承載結(jié)構(gòu)及施工方法，用于實(shí)現(xiàn)巷道兩幫再造承載層和深部彈性區(qū)巖體的搭接與注漿承載緊固，其注漿承載結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于施工操作，不僅實(shí)現(xiàn)了巷道圍巖的再造承載層，也促進(jìn)了錨固圍巖的整體穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有大變形巷道注漿錨桿不能達(dá)到彈性區(qū)、注漿鋼管兩端緊固性差及難于實(shí)現(xiàn)注漿承載一體化的不足，提出了一種大變形巷道圍巖注漿緊固承載結(jié)構(gòu)及施工方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:一種大變形巷道圍巖注漿緊固承載結(jié)構(gòu)，包括注漿鋼管注漿裝置與注漿鋼管兩端緊固裝置，其特征在于:所述的注漿鋼管注漿裝置由注漿軟管、帶孔密封塞、注漿鋼管、實(shí)心密封塞及注漿鋼管流液孔組成；所述的注漿鋼管兩端緊固裝置由緊固螺母、墊圈、托板、移動(dòng)卡齒管、固定錐形楔、固定卡齒管及移動(dòng)錐形楔組成。
[0006]進(jìn)一步，注漿軟管一端通過(guò)帶孔密封塞與注漿鋼管相接，注漿軟管另一端與外部注漿泵相接。
[0007]進(jìn)一步，注漿鋼管每隔一定距離開(kāi)兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的注漿流液孔，且注漿鋼管兩端均設(shè)有絲口，注漿鋼管里端通過(guò)實(shí)心密封塞進(jìn)行封孔。
[0008]進(jìn)一步，注漿鋼管外端部緊固件移動(dòng)卡齒管和固定錐形楔位于巷道圍巖塑性(破碎)區(qū)中，注漿鋼管里端部緊固件固定卡齒管和移動(dòng)錐形楔位于巷道圍巖彈性區(qū)中。[0009]進(jìn)一步，固定錐形楔與移動(dòng)錐形楔的初始外徑等于鉆孔孔徑，以保證注漿鋼管的安裝與緊固。
[0010]進(jìn)一步，彈性區(qū)注漿鋼管里端部緊固通過(guò)旋轉(zhuǎn)注漿鋼管使注漿鋼管上固定卡齒管與移動(dòng)錐形楔之間距離的減小來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0011]進(jìn)一步，塑性(破碎)區(qū)注漿鋼管外端部緊固通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)緊固螺母使移動(dòng)卡齒管與固定錐形楔之間距離的減小來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0012]進(jìn)一步，注漿液通過(guò)注漿軟管、注漿鋼管、注漿鋼管流液孔進(jìn)入鉆孔與塑性(破碎)區(qū)裂隙中。
[0013]本發(fā)明還涉及一種大變形巷道圍巖注漿緊固承載結(jié)構(gòu)的施工方法，包括以下步驟:
[0014](I)選定大變形巷道位置，在巷道兩幫圍巖表面施工水平鉆孔，要求鉆孔深度達(dá)到圍巖彈性區(qū)范圍，施工孔徑等于固定錐形楔與移動(dòng)錐形楔的初始外徑。
[0015](2)在注漿鋼管里端部安裝實(shí)心密封塞與移動(dòng)錐形楔，使移動(dòng)錐形楔與固定卡齒管接觸，在鉆孔內(nèi)放入錨固藥卷，用安裝實(shí)心密封塞與移動(dòng)錐形楔的注漿鋼管推動(dòng)錨固藥卷至鉆孔深部，轉(zhuǎn)動(dòng)注漿鋼管實(shí)現(xiàn)錨固藥卷攪動(dòng)錨固及移動(dòng)錐形楔張開(kāi)，完成彈性區(qū)注漿鋼管里端部的緊固穩(wěn)定。
[0016](3)在注漿鋼管外端部依次安裝移動(dòng)卡齒管、托板、墊圈與緊固螺母，轉(zhuǎn)動(dòng)緊固螺母使墊圈、托板與塑性(破碎)區(qū)圍巖接觸，并通過(guò)移動(dòng)卡齒管移動(dòng)使固定錐形楔張開(kāi)與鉆孔壁四周緊固。
[0017](4)在注漿鋼管外端部安裝注漿軟管，并采用帶孔密封塞進(jìn)行密封緊固，注漿軟管另一端與高壓注漿泵相連，高壓注漿泵另一端與配置注漿液管道相接。開(kāi)動(dòng)高壓注漿泵，使注漿液由注漿軟管到錨固注漿鋼管，并由注漿鋼管流液孔進(jìn)入鉆孔及壓入塑性(破碎)區(qū)圍巖裂隙中。
[0018](5)達(dá)到注漿泵設(shè)定的壓力與時(shí)間后，關(guān)閉高壓注漿泵，去掉注漿軟管與帶孔密封塞，采用實(shí)心密封塞進(jìn)行注漿鋼管外端口封閉，二次轉(zhuǎn)動(dòng)緊固螺母進(jìn)行注漿鋼管外端的二次緊固，完成整個(gè)施工過(guò)程。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果是:注漿鋼管在采用錨固藥卷進(jìn)行錨固的同時(shí)，配合采用了注漿鋼管里端部與外端部機(jī)械錨固方法進(jìn)行加強(qiáng)錨固，不僅提高了大長(zhǎng)中空注漿鋼管單純樹(shù)脂藥卷錨固的不足，而且也避免注漿鋼管注漿時(shí)注漿鋼管里端部、外端部的松動(dòng)與注漿液的滲出，利于實(shí)現(xiàn)注漿鋼管的合理注漿與耦合承載一體化。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明一種大變形巷道圍巖注漿緊固承載結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是緊固螺母3及移動(dòng)卡齒6主視圖。
[0022]圖3移動(dòng)錐形楔14主視圖。
[0023]圖中:1為注漿軟管；2為帶孔密封塞；3為緊固螺母；4為墊圈；5為托板；6為移動(dòng)卡齒管；7為固定錐形楔；8為注衆(zhòng)鋼管；9為注衆(zhòng)鋼管流液孔；10為鉆孔；11為塑性(破碎)區(qū)；12為彈性區(qū)；13為固定卡齒管；14為移動(dòng)錐形楔；15為實(shí)心密封塞?！揪唧w實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0025]本發(fā)明提供了一種大變形巷道圍巖注漿緊固承載結(jié)構(gòu)及施工方法。
[0026]如圖1所示，本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】如下:
[0027](I)選定大變形巷道位置，在巷道兩幫圍巖表面施工水平鉆孔10，要求鉆孔10深度達(dá)到圍巖彈性區(qū)12范圍內(nèi)，施工孔徑等于固定錐形楔7與移動(dòng)錐形楔14的初始外徑。
[0028](2)在注漿鋼管8里端部安裝實(shí)心密封塞15、移動(dòng)錐形楔14，使移動(dòng)錐形楔14與固定卡齒管13接觸，在鉆孔10內(nèi)放入錨固藥卷，用安裝移動(dòng)錐形楔14的注漿鋼管8推動(dòng)錨固藥卷至鉆孔10深部，轉(zhuǎn)動(dòng)注漿鋼管8實(shí)現(xiàn)錨固藥卷攪動(dòng)錨固及推進(jìn)移動(dòng)錐形楔14張開(kāi)，完成彈性區(qū)12注漿鋼管8里端部的緊固穩(wěn)定。
[0029](3)在注漿鋼管8外端部依次安裝移動(dòng)卡齒管6、托板5、墊圈4與緊固螺母3，轉(zhuǎn)動(dòng)緊固螺母3使墊圈4、托板5與塑性(破碎)區(qū)11中的圍巖接觸，并通過(guò)移動(dòng)卡齒管6移動(dòng)使固定錐形楔7張開(kāi)與鉆孔10內(nèi)壁四周緊固。
[0030](4)在注漿鋼管8外端部安裝注漿軟管1，并采用帶孔密封塞2進(jìn)行密封緊固，注漿軟管I另一端與高壓注漿泵相連，高壓注漿泵另一端與配置注漿液相接。開(kāi)動(dòng)高壓注漿泵，使注漿液由注漿軟管I到錨固注漿鋼管8，并由注漿鋼管流液孔9進(jìn)入鉆孔10及壓入塑性(破碎)區(qū)11的圍巖裂隙中。
[0031](5)達(dá)到注漿泵設(shè)定壓力及時(shí)間后，關(guān)閉高壓注漿泵，去掉注漿軟管I與帶孔密封塞2，采用實(shí)心密封塞15進(jìn)行注漿鋼管8外端口封閉，二次轉(zhuǎn)動(dòng)緊固螺母3進(jìn)行注漿鋼管8外端的二次緊固，完成整個(gè)施工過(guò)程。
[0032]本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅僅局限于本實(shí)施方式的描述，而是根據(jù)權(quán)利要求加以限定。
【權(quán)利要求】
1.一種大變形巷道圍巖注漿緊固承載結(jié)構(gòu)，包括注漿鋼管注漿裝置與注漿鋼管兩端緊固裝置，其特征在于:所述的注漿鋼管注漿裝置由注漿軟管、帶孔密封塞、注漿鋼管、實(shí)心密封塞及注漿鋼管流液孔組成；所述的注漿鋼管兩端緊固裝置由緊固螺母、墊圈、托板、移動(dòng)卡齒管、固定錐形楔、固定卡齒管及移動(dòng)錐形楔組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注漿鋼管注漿裝置為注漿液通過(guò)注漿軟管、注漿鋼管、注漿鋼管流液孔進(jìn)入鉆孔與塑性(破碎)區(qū)巖體裂隙中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注漿鋼管兩端緊固裝置的彈性區(qū)注漿鋼管里端部通過(guò)旋轉(zhuǎn)注漿鋼管使注漿鋼管上固定卡齒管與移動(dòng)錐形楔距離減小緊固，塑性(破碎)區(qū)注漿鋼管外端部通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)緊固螺母使移動(dòng)卡齒管與固定錐形楔距離減小緊固。
4.如權(quán)利要求1所述的一種大變形巷道圍巖注漿緊固承載結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于，包括如下步驟:(I)施工水平鉆孔；(2)注漿鋼管里端部緊固；(3)注漿鋼管外端部緊固；(4)塑性(破碎)區(qū)巖體注漿；(5)封孔及二次緊固； (1)施工水平鉆孔:要求鉆孔深度達(dá)到巖體彈性區(qū)范圍內(nèi)，施工孔徑等于固定錐形楔與移動(dòng)錐形楔的初始外徑； (2)注漿鋼管里端部緊固:在注漿鋼管里端部安裝實(shí)心密封塞與移動(dòng)錐形楔，同時(shí)在鉆孔內(nèi)放入錨固藥卷，使注漿鋼管推動(dòng)錨固藥卷至鉆孔深部，轉(zhuǎn)動(dòng)注漿鋼管實(shí)現(xiàn)攪動(dòng)錨固及移動(dòng)錐形楔張開(kāi)，完成彈性區(qū)注漿鋼管里端部的樹(shù)脂與機(jī)械緊固； (3)注漿鋼管外端部緊固:在注漿鋼管外端部依次安裝移動(dòng)卡齒管、托板、墊圈與緊固螺母，轉(zhuǎn)動(dòng)緊固螺母使墊圈、托板與塑性(破碎)區(qū)巖體接觸，并通過(guò)移動(dòng)卡齒管移動(dòng)使固定錐形楔張開(kāi)與鉆孔內(nèi)壁四周緊固； (4)塑性(破碎)區(qū)圍巖注漿:配置注漿液通過(guò)高壓注漿泵由注漿軟管、注漿鋼管、注漿鋼管流液孔進(jìn)入鉆孔四周及壓入塑性(破碎)區(qū)巖體中； (5)封孔及二次緊固:注漿完畢，采用實(shí)心密封塞進(jìn)行注漿鋼管外端口封閉，二次轉(zhuǎn)動(dòng)緊固螺母進(jìn)行注漿鋼管外端部二次緊固。
【文檔編號(hào)】E21D11/10GK103557012SQ201310577174
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】勾攀峰, 辛亞軍, 姬紅英 申請(qǐng)人:河南理工大學(xué)