软岩巷道注浆与全长预应力底板锚索综合支护的方法

摘要

一种软岩巷道注浆与全长预应力底板锚索综合支护的方法，它采用注浆的方法将预应力锚索的一端固定在巷道底板深部围岩中，然后进行初次张拉，张拉后锚索具有一定的预应力，在此基础上再进行钻孔全长范围内的高压注浆，待浆液凝固后，再对组合锚索进行最后张拉，至设计的锚固值，这样的施工方法能保证锚索在全长范围内具有较高的预应力，实现了锚索对破碎岩层的主动支护，可以有效控制巷道底板变形。

说明书

技术领域

本发明涉及一种软岩巷道支护的方法，特别是一种软岩巷道注浆与全长预应力底板锚索综合支护的方法。

背景技术

煤矿井下巷道安全可靠的支护是确保矿井正常生产的基础，为确保松软破碎困难条件下的巷道支护安全，人们研究开发了高地应力条件高强度的巷道支护理论与技术，有效地解决了软岩巷道的顶板和两帮的支护问题，但底臌问题至今没有得到很好的解决。目前，国内普遍缺乏对各类软岩巷道底板的支护和加强处理，加之巷道积水的长期作用，底板岩石软化程度更大，使得巷道底板成为整个巷道支护系统的薄弱环节之一，实践告诉我们矿区巷道收敛变形主要是由于底臌造成的，底臌量往往占顶板移近量的主要部分；现时控制底臌大都采用金属反拱加混凝土的方法，由于锚杆长度小、锚固力低，对已经形成较大破坏变形的巷道围岩，底板锚杆内着力点很难形成，不能有效抵抗底板深部围岩传递的压力，因而不能有效控制底臌；传统使用的预应力锚索是先注浆后张拉，锚索的预紧力主要集中在较短范围内锚索上，其深部较大范围内的锚索则没有形成预应力，不能在锚索全长范围内形成预应力，锚索深部的锚固力是在相应深部岩层变形后才产生的，变形量越大，锚索的受力也越大，但锚索锚固力的产生是建立在以岩层变形为代价的基础上的，不属于主动支护，因而也不能充分发挥锚索的整个效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有的用金属反拱加混凝土的方法、锚杆长度小、锚固力低不能有效控制底臌的弊端，而提供用底板锚索钻机在底板上钻孔、用风动双液注浆泵与波雷因化学加固材料在底板上的锚索注浆、能保证在全长范围内具有较高的预应力、可实现锚索对破碎岩层的主动支护、有效控制巷道底板变形的一种软岩巷道注浆与全长预应力底板锚索综合支护的方法。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：这种软岩巷道注浆与全长预应力底板锚索综合支护的方法，其特点是它可通过下述八个步骤进行：

a、首先用底板锚索钻机对巷道底板进行钻孔，钻孔深度根据底板地质情况设计确定，最深为20米；

b、在钻孔内安装组合锚索；

c、将装有组合锚索的钻孔底部下注浆管，并用风动双液注浆泵注入一定量化学加固浆液波雷因；

d、在距钻孔孔口向下一段距离处设置麻绳/编织物，待封孔时阻挡浆液用；

e、当波雷因浆液完全凝固后安装托盘、锁具，对组合锚索进行初次张拉，在安装托盘前应预留一定间隙，以便利后面工序中封孔、注浆的操作；

f、再向钻孔内下注浆管，注浆管下口设置在钻孔的中间部位、麻绳/编织物之上，并对钻孔孔口进行封孔；

g、使用风动双液注浆泵通过注浆管向钻孔内注入化学浆液波雷因，到设计压力；

h、待浆液凝固后，对组合锚索进行最终张拉，至设计锚固值，完成施工。

本发明解决其技术问题所采取的另一技术方案是：这种软岩巷道注浆与全长预应力底板锚索综合支护的方法所使用的设备，其特点是：所述的全长预应力底板锚索它包括有组合锚索、托盘、锁具，钻孔设置在巷道底板上，巷道底板上设有托盘，托盘上设有锁具、组合锚索。

本发明解决其技术问题所采取的又一技术方案是：这种软岩巷道注浆与全长预应力底板锚索综合支护的方法所使用的设备，其特点是：所述的组合锚索它包括有组合套(5、5’)，钢绞线，导向帽，组合套通过钢绞线与另一组合套相连，另一组合套通过钢绞线与导向帽相连。

本发明所提供的这种软岩巷道注浆与全长预应力底板锚索综合支护的方法，它与过去使用的小孔径锚索有很大不同，它采用注浆的方法将预应力锚索的一端固定在巷道底板深部围岩中，然后进行初次张拉，张拉后锚索具有一定的预应力，在此基础上再进行钻孔全长范围内的高压注浆，待浆液凝固后，再对组合锚索进行最后张拉，至设计的锚固值，这样的施工方法能保证锚索在全长范围内具有较高的预应力，实现了锚索对破碎岩层的主动支护，岩体压力载荷便通过锚索被传递到深部稳定的岩体，深部稳定的岩层自潜能得到充分发挥，从而可以有效控制巷道底板变形。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的软岩巷道注浆与全长预应力底板锚索综合支护的方法所使用的全长预应力底板锚索结构示意图之一。

图2为本发明实施例所提供的软岩巷道注浆与全长预应力底板锚索综合支护的方法所使用的全长预应力底板锚索结构示意图之二。

图3为本发明实施例所提供的软岩巷道注浆与全长预应力底板锚索综合支护的方法所使用的全长预应力底板锚索所述的组合锚索结构示意图。

具体实施方式

参照图1～3，本发明实施例所提供的这种软岩巷道注浆与全长预应力底板锚索综合支护的方法，它可通过下述八个步骤进行：

a、首先用底板锚索钻机对巷道底板进行钻孔1，钻孔1深度根据底板地质情况设计确定，最深为20米；

b、在钻孔1内安装组合锚索2；

c、将装有组合锚索2的钻孔1底部下注浆管，并用风动双液注浆泵注入一定量化学加固浆液波雷因；

d、在距钻孔1孔口向下一段距离处设置麻绳/编织物，待封孔时阻挡浆液用；

e、当波雷因浆液完全凝固后安装托盘3、锁具4，对组合锚索2进行初次张拉，在安装托盘3前应预留一定间隙，以便利后面工序中封孔、注浆的操作；

f、再向钻孔1内下注浆管，注浆管下口设置在钻孔1的中间部位、麻绳/编织物之上，并对钻孔1孔口进行封孔；

g、使用风动双液注浆泵通过注浆管向钻孔1内注入化学浆液波雷因，到设计压力；

h、待浆液凝固后，对组合锚索2进行最终张拉，至设计锚固值，完成施工。

所述的全长预应力底板锚索它包括有组合锚索2、托盘3、锁具4，钻孔1设置在巷道底板上，巷道底板上设有托盘3，托盘3上设有锁具4、组合锚索2。

所述的组合锚索2它包括有组合套(5、5’)，钢绞线6，导向帽7，组合套5通过钢绞线6与组合套5’相连，组合套5’通过钢绞线6与导向帽7相连。

所述的底板锚索钻机是由河北同成矿业科技有限公司生产的，其性能指标如下：

①主机型号               ZQJ_300/1.1型

②使用岩种               f＝8～16

③钻孔直径               90～100mm

④钻孔深度               20m

⑤使用风压               0.5～0.7MPa

⑥耗气量                 12m³/min

⑦钻具一次推进           700mm    

⑧钻具回转速度(空载)     110～160rpm

⑨主机长度×高度         1614×2460mm

⑩主机总重量             400kg(含胶管、附件)

所述的波雷因化学材料是由河北同成矿业科技有限公司研制的有机高分子双液注浆材料，该浆液具有较高的粘合力和较好的机械性能，与岩层有较好的亲合力，固结体的柔韧性能承受一定的地层变形，材料注入岩层后，低粘度混合物保持几秒钟，渗透进入细小的裂缝膨胀，目前已应用于煤矿井下，其波雷因性能指标如下：

①初凝时间               10～15S

②终凝时间               50～60S

③固结体密度             400～1250kg/m³

④抗压强度               30～50MPa

⑤阻燃性能               阻燃氧指数大于26％

⑥粘接强度               30～50MPa

⑦浆液密度               1200kg/m³

⑧浆液粘度               225～300m Pa.s

⑨双液混合比             1∶1

⑩膨胀倍数               1～3

所述的风动双液注浆泵也是由河北同成矿业科技有限公司生产的，其性能指标如下：

①主机型号           ZBQ_5/12型

②压力比             65∶1

③最大排量           20L/min

④供气压力           0.2～0.6MPa

⑤耗气量             3m³/min