破碎軟巖巷道全斷面封閉式深淺耦合讓壓錨注支護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種煤礦巷道錨注聯(lián)合支護(hù)方法，具體涉及一種適用于深井大變形的 破碎軟巖巷道全斷面封閉式深淺耦合讓壓錨注支護(hù)方法，屬于煤礦巷道支護(hù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國淺部煤炭資源的日益枯竭，煤礦開采深度正以8~12m/a的速度向深部 延伸。深部煤炭資源地質(zhì)賦存環(huán)境極為復(fù)雜，深井巷道掘進(jìn)過程中難以避免的會(huì)穿過斷層 破碎帶、軟弱巖層等不良地質(zhì)體，巷道變形破壞非常強(qiáng)烈，支護(hù)控制十分困難，嚴(yán)重影響礦 井的安全和生產(chǎn)建設(shè)。
[0003] 深部破碎軟巖巷道變形破壞呈現(xiàn)如下特點(diǎn)：圍巖自穩(wěn)時(shí)間短、來壓快；圍巖變形 量大、速度快、持續(xù)時(shí)間長、破壞范圍廣；圍巖四周來壓、底鼓明顯；圍巖流變性強(qiáng)。針對(duì)此 類巷道的支護(hù)控制方法一直以來是國內(nèi)相關(guān)專家和工程技術(shù)人員研究摸索的重點(diǎn)。目前常 用的支護(hù)方法是金屬型鋼支架被動(dòng)支護(hù)、錨網(wǎng)噴主動(dòng)支護(hù)及兩者聯(lián)合支護(hù)等，這些支護(hù)方 法雖然解決了一定的巷道變形破壞問題，但是對(duì)于深部破碎軟巖巷道變形控制具有較大的 局限性。金屬型鋼支架被動(dòng)支護(hù)初期支護(hù)強(qiáng)度較低；錨網(wǎng)噴主動(dòng)支護(hù)對(duì)破碎圍巖的加固效 果較差，錨桿（索）易脫錨、破壞，造成支護(hù)失效；金屬型鋼和錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)初期支護(hù)效果 較好，但對(duì)高應(yīng)力下的圍巖內(nèi)部裂隙擴(kuò)展和持續(xù)大變形控制不佳。
[0004] 在現(xiàn)有技術(shù)中，"一種復(fù)雜斷層破碎帶大斷面巷道動(dòng)態(tài)迭加耦合支護(hù)方法"公開了 一種針對(duì)復(fù)雜破碎斷層帶大斷面巷道松軟、破碎、易冒頂、片幫的支護(hù)方法，通過鋼拱架支 護(hù)、超前小導(dǎo)管注漿加固以及錨網(wǎng)索噴耦合支護(hù)三步走的支護(hù)方針實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜破碎斷層帶 巷道圍巖的有效控制。該方法對(duì)復(fù)雜斷層破碎帶巷道冒頂、片幫、底鼓等淺部圍巖破壞形式 具有顯著控制效果，但忽略了對(duì)圍巖深部裂隙擴(kuò)展的控制，不適用于變形破壞范圍廣、持續(xù) 時(shí)間長的巷道圍巖，且該方法工序復(fù)雜、成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對(duì)深部破碎軟巖巷道變形破壞特點(diǎn)，本發(fā)明提出破碎 軟巖巷道全斷面封閉式深淺耦合讓壓錨注支護(hù)方法。
[0006] 本發(fā)明所述的破碎軟巖巷道全斷面封閉式深淺耦合讓壓錨注支護(hù)方法，具體步驟 如下：
[0007] 步驟1):巷道掘進(jìn)后，隨即在巷道全斷面打錨桿孔，安裝高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨桿，全斷面 掛金屬網(wǎng)并以直角交叉的方式布設(shè)鋼筋梯，安裝錨桿托盤，托盤穿過錨桿壓緊鋼筋梯，并使 其達(dá)到設(shè)定的預(yù)緊力，快速形成具有高支護(hù)強(qiáng)度和護(hù)表能力的淺部錨桿擠壓加固拱；
[0008] 步驟2):全斷面高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨桿安裝完成后，在巷道頂板、兩幫及底板噴射混凝 土，形成初噴層，混凝土的噴射厚度要滿足封閉巷道表面圍巖、充填鋼筋梯與表面圍巖之間 空隙的目的，形成巷道表面噴網(wǎng)組合隔離拱；
[0009] 步驟3):錨網(wǎng)噴初次支護(hù)后，打頂部和幫部注漿管鉆孔，安裝頂幫注漿管，打底板 深、淺注漿孔，安裝底板深部注漿管和底板淺部注漿管，完成全斷面注漿管的安裝；
[0010] 步驟4):打頂板、兩幫及底角讓壓注漿錨索鉆孔，安裝高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力讓壓注漿錨索；
[0011] 步驟5):注漿管和讓壓注漿錨索安裝結(jié)束后，再次向巷道全斷面噴射混凝土，封 閉注漿孔，形成復(fù)噴層；
[0012] 步驟6):復(fù)噴完成后，進(jìn)行全斷面注漿管的封閉式注漿加固，先用低壓注底板淺 部注漿管，再用高壓注底板深部注漿管，然后對(duì)巷道兩幫注漿管及頂板注漿管依次注漿，最 終在巷道圍巖四周形成全封閉的注漿加固圈；
[0013] 步驟7):巷道掘進(jìn)一段時(shí)間后，待讓壓注漿錨索的讓壓構(gòu)件發(fā)生讓壓變形，根據(jù) 讓壓變形完成的先后順序?qū)ο锏赖捉?、兩幫和頂板讓壓注漿錨索進(jìn)行注漿，形成深部漿液 擴(kuò)散加固拱；
[0014] 步驟8):全斷面封閉式深淺耦合注漿完成后，采用混凝土回填底板至設(shè)計(jì)斷面， 混凝土回填層與復(fù)噴層之間鋪設(shè)一層粉煤灰墊層。
[0015] 所述步驟1)中，高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨桿錨固長度為〇? 8~1. 0m，預(yù)緊力不小于80kN。
[0016] 所述步驟1)中，鋼筋梯采用直徑12~14mm的鋼筋焊接加工，寬度為80~100mm。
[0017] 所述步驟1)中，位于兩幫底端及底板兩側(cè)的高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨桿均傾斜向下設(shè)置，其 中位于兩幫的錨桿與水平面的夾角為30度，位于底板的錨桿與水平面的夾角為75度。
[0018] 所述步驟2)中，混凝土初噴層厚度不小于80mm。
[0019] 所述步驟3)中，注漿管的間排距根據(jù)漿液在淺部圍巖中的擴(kuò)散半徑確定，具體的 注漿管間排距與漿液擴(kuò)散半徑具有如下關(guān)系：
[0020]
[0021] 式中，R為漿液在淺部圍巖中的擴(kuò)散半徑；a，b分別為注漿管的布設(shè)間距和排距。
[0022] 所述步驟3)中，幫部底端的注漿管向下傾斜設(shè)置，其與水平面的夾角為30度。
[0023] 所述步驟3)中，底板淺部注漿管和底板深部注漿管間隔布置。
[0024] 所述步驟4)中，高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力讓壓注漿錨索由讓壓構(gòu)件和高強(qiáng)注漿錨索組成，高強(qiáng) 注漿錨索的極限拉斷載荷不小于480kN，預(yù)緊力不小于250kN，高強(qiáng)讓壓錨索長度為6~ 10m，錨固長度不小于1. 5m，錨固點(diǎn)深入到巷道深部穩(wěn)定圍巖；讓壓構(gòu)件讓壓載荷為320~ 380kN、讓壓距離為60~80mm，每個(gè)注漿錨索的讓壓構(gòu)件上安裝一個(gè)位移傳感器，可實(shí)時(shí)監(jiān) 測(cè)讓壓構(gòu)件的變形量和變形速率。
[0025] 所述步驟4)中，位于底角的讓壓注漿錨索向下傾斜設(shè)置，其與水平面的夾角為45 度。
[0026] 所述步驟5)中，混凝土復(fù)噴層厚度為120~150mm。
[0027] 所述步驟6)中，底板淺部注漿管長1. 2~1. 5m，注漿壓力為1. 0~2.OMPa;底板 深部注漿管長2. 5~3.Om，注漿壓力為3. 0~4.OMPa;頂板和幫部的頂幫注漿管注漿壓力 為2. 0~3.OMPa;注漿管單孔注漿時(shí)間為250~400s。
[0028] 所述步驟7)中，高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力讓壓注漿錨索的注漿滯后于全斷面注漿管，根據(jù)最佳 支護(hù)原理，注漿錨索的最佳注漿時(shí)間為讓壓構(gòu)件變形速率由快趨于平緩的時(shí)刻，注漿壓力 為6~8MPa，注漿時(shí)間600~800s。
[0029] 所述步驟8)中，粉煤灰墊層鋪設(shè)厚度為20~30mm，粉煤灰粒度范圍200~800 目。
[0030] 所述高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力讓壓注漿錨索、高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨桿以及注漿管均位于不同的截面。
[0031] 所述漿液為水泥單漿加ACZ-1型水泥添加劑，添加劑用量為水泥重量的4%~ 6%，水灰比為0. 5~0. 8,其中注漿管所注漿液水灰比為0. 5~0. 6,高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力讓壓注漿 錨索所注漿液水灰比為〇. 7~0. 8。
[0032] 本發(fā)明的工作原理：
[0033] 巷道掘進(jìn)后，首先通過巷道全斷面安裝高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨桿，并掛設(shè)金屬網(wǎng)和交叉鋼 筋梯，快速形成巷道表面及淺部圍巖的高強(qiáng)主動(dòng)支護(hù)，對(duì)破碎軟巖巷道開挖擾動(dòng)造成的淺 部松動(dòng)圍巖進(jìn)行約束，形成淺部錨桿擠壓加固拱；
[0034] 初噴混凝土層封閉巷道表面圍巖，防止圍巖進(jìn)一步風(fēng)化、潮解，充填鋼筋梯與表面 圍巖之間空隙，使圍巖載荷均勻作用在支護(hù)上