用于治理深井高应力软岩巷道底臌的复合锚网及该复合锚网的施工方法

摘要

本发明涉及一种用于治理深井高应力软岩巷道底臌的复合锚网，在巷道的巷道底板上布置钢带，钢带的长度沿着巷道宽度方向布置，钢带沿着巷道长度方向间隔设置多个，沿着巷道底板的高度方向间隔设置第一钢筋网、聚酯纤维网及第二钢筋网，在巷道底板上设置锚杆，锚杆依次穿过第二钢筋网、聚酯纤维网、第一钢筋网及钢带且与巷道底板所在的围岩固定，在复合锚网外浇筑混凝土，并且凝固成混凝土层，锚杆、钢带、第一钢筋网、第二钢筋网和混凝土进行一次强力支护，能够释放部分巷道底板围岩的压力，聚酯纤维网、第一钢筋网、第二钢筋网和混凝土进行二次支护，将底板围压均匀分布于整个支护体系，另外，钢带有效减小了巷道底板围压对于锚杆的扰动。

说明书

技术领域

本发明涉及巷道支护技术领域，具体涉及一种用于治理深井高应力软岩巷道底臌的复合锚网及该复合锚网的施工方法。

背景技术

随着矿井开采深度不断加大，深井高应力软岩巷道问题也越来越来突出，软岩巷道的支护和稳定性的控制受到人们的广泛关注，而底臌，系指由于掘进或受回采影响引起围岩的应力状态发生变化以及在维护过程中围岩性质的变化，使得顶、底板和两帮岩体变形并向巷道内移动，底板向上隆起的现象，严重影响正常的安全生产工作，逐渐成为软岩巷道变形、破坏的主要表现形式。

现有技术中，底臌治理的方法有许多，包括支护加固法，如底板锚杆、底板封闭式注浆及底板支架；卸压法，如切缝卸压、钻孔卸压、爆破卸压及掘巷卸压；以及上述两种方法组合的联合支护法，如底板爆破注浆、切缝与底板锚杆等。

如申请号为：201210472254.4的专利申请中公开了一种用于巷道底臌治理的注锚工艺，即采用浅、中、深部三层注浆结合的方式实现底臌的治理，上述治理巷道底臌的方法针对巷道深度不深的情况下，上述的注锚工艺起到对巷道围岩有效的支护，当面临巷道深度较深且围岩较软的情况下，巷道围岩承受的应力较高，上述在巷道围岩中只是单独的设置锚杆的情况下，无法起到对巷道围岩有效的支护，深井高应力软岩巷道底臌的治理较为困难。

发明内容

本发明的目的就是提供一种用于治理深井高应力软岩巷道底臌的复合锚网，能够有效治理深井高应力软岩巷道底臌的问题，有效降低底臌的变形量。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于治理深井高应力软岩巷道底臌的复合锚网，在巷道的巷道底板上布置钢带，所述钢带的长度沿着巷道宽度方向布置，钢带沿着巷道长度方向间隔设置多个，沿着巷道底板的高度方向间隔设置第一钢筋网、聚酯纤维网及第二钢筋网，在巷道底板上设置锚杆，锚杆依次穿过第二钢筋网、聚酯纤维网、第一钢筋网及钢带且与巷道底板所在的围岩固定，在复合锚网外浇筑混凝土，并且凝固成混凝土层。

本发明还存在的附加特征在于：

所述钢带与第一钢筋网之间所在的锚杆杆身上分别设置有第一托盘和第一螺帽，所述第一托盘与钢带上板面贴合，所述第一螺帽与锚杆杆身螺纹连接且与第一托盘抵靠。

所述第二钢筋网所在的锚杆杆身上分别设置有第二托盘和第二螺帽，所述第二托盘与第二钢筋网上板面贴合，所述第二螺帽与锚杆杆身螺纹连接且与第二托盘抵靠。

所述第一、第二钢筋网的网孔为菱形或者矩形，所述聚酯纤维网的网孔为矩形。

上述复合锚网的施工方法采用的技术方案是：

一种复合锚网施工方法，该施工方法包括如下步骤：

A)、根据巷道断面设计尺寸，将巷道底板超挖150-200mm的深度；

B)、在超挖后的巷道底板上布置所述钢带，使得钢带的长度沿着巷道宽度方向布置，并且钢带沿着巷道长度方向间隔设置多个；

C)、在钢带上设置所述锚杆，并且使得锚杆锚设在巷道的围岩内，利用锚杆将钢带固定在巷道底板上，在所述锚杆上分别设置所述第一托盘和第一螺帽，第一托盘与钢带上板面贴合，并且通过第一螺帽将所述钢带固定于巷道底板上；

D)、随后在钢带上铺设所述第一钢筋网，并通过上述锚杆固定，使得所述锚杆从第一钢筋网上露出；

E)、浇筑50mm厚的所述混凝土，所述混凝土设计强度不低于C25，封闭第一钢筋网(40)和巷道底板，使得所述锚杆从浇筑的混凝土上露出；

F)、待浇筑的混凝土满足设计强度要求后，在混凝土上铺设所述聚酯纤维网及所述第二钢筋网，并且通过锚杆外露在混凝土部分固定聚酯纤维网和第二钢筋网，在所述锚杆上分别设置所述第二托盘和第二螺帽，第二托盘与第二钢筋网上板面贴合，并且通过第二螺帽将聚酯纤维网和第二钢筋网固定；

G)、在所述聚酯纤维网和第二钢筋网上再次浇筑混凝土，所述混凝土厚度为100mm，设计强度不低于C25，将所述聚酯纤维网、第二钢筋网和所述锚杆外露部分封闭。

本方法发明还存在的附加特征在于：

所述步骤B中，钢带的宽度为35-50mm，厚度为5-10mm，所述钢带的长度与巷道的宽度吻合，所述钢带的排距为1000-2000mm。

所述第一、第二钢筋网由纵向和横向的钢筋焊接而成，第一、第二钢筋网的宽度为1000mm，钢筋的直径为16-22mm。

所述聚酯纤维网是由聚酯纤维丝编织而成的，聚酯纤维网的宽度为1000mm，聚酯纤维丝的宽度为15mm。

与现有技术相比，本发明具备的技术效果为：

首先，利用锚杆、钢带、第一钢筋网和混凝土进行一次强力支护，使得混凝土喷层和巷道底板围岩共同变形，能够释放部分巷道底板围岩的压力；

其次，利用聚酯纤维网、第二钢筋网和混凝土进行二次支护，利用聚酯纤维网的卸压作用，将底板围压均匀分布于整个支护体系，改善混凝土抗拉、抗剪能力差的缺点，发挥混凝土抗压能力强的特点；

再次，锚杆通过托盘和螺帽固定钢带，钢带的设置有效减小了巷道底板围压对于锚杆的扰动，提高了锚杆的强力支护性能。

最后，第一次支护后，锚杆外露部分再次通过托盘和螺帽固定聚酯纤维网和第二层钢筋网，使得三层网(两层钢筋网和一层聚酯纤维网)形成有效的整体，共同承受地压变形。

附图说明

图1是用于治理深井高应力软岩巷道底臌的复合锚网的截面示意图；

图2是用于治理深井高应力软岩巷道底臌的复合锚网的部分结构截面示意图；

图3是锚杆及钢带在巷道底板内布置示意图；

图4和图5是第一、第二钢筋网的两种结构示意图；

图6是聚酯纤维网的结构示意图。

具体实施方式

结合图1至图6，对本发明作进一步地说明：

结合图1和图2所示，一种用于治理深井高应力软岩巷道底臌的复合锚网，在巷道10的巷道底板上布置钢带20，所述钢带20的长度沿着巷道10宽度方向布置，钢带20沿着巷道10长度方向间隔设置多个，沿着巷道底板的高度方向间隔设置第一钢筋网40、聚酯纤维网50及第二钢筋网60，在巷道底板上设置锚杆30，锚杆30依次穿过第二钢筋网60、聚酯纤维网50、第一钢筋网40及钢带20且与巷道底板所在的围岩固定，在复合锚网外浇筑混凝土，并且凝固成混凝土层70。

所述钢带20与第一钢筋网40之间所在的锚杆30杆身上分别设置有第一托盘31和第一螺帽32，所述第一托盘31与钢带20上板面贴合，所述第一螺帽32与锚杆30杆身螺纹连接且与第一托盘31抵靠。

所述第二钢筋网60所在的锚杆30杆身上分别设置有第二托盘33和第二螺帽34，所述第二托盘33与第二钢筋网60上板面贴合，所述第二螺帽34与锚杆30杆身螺纹连接且与第二托盘33抵靠。

结合图4、图5换和图6所示，所述第一、第二钢筋网40、60的网孔为菱形或者矩形，所述聚酯纤维网50的网孔为矩形。

上述的复合锚网的施工方法如下：

具体实施例一，施工方法包括如下步骤：

A)、根据巷道10断面设计尺寸，将巷道底板超挖150-200mm的深度；

B)、在超挖后的巷道底板上布置所述钢带20，使得钢带20的长度沿着巷道10宽度方向布置，并且钢带20沿着巷道10长度方向间隔设置多个；

C)、在钢带20上设置所述锚杆30，并且使得锚杆30锚设在巷道10的围岩内，利用锚杆30将钢带20固定在巷道底板上，在所述锚杆30上分别设置所述第一托盘31和第一螺帽32，第一托盘31与钢带20上板面贴合，并且通过第一螺帽32将所述钢带20固定于巷道底板上；

D)、随后在钢带20上铺设所述第一钢筋网40，并通过上述锚杆30固定，使得所述锚杆30从第一钢筋网40上露出；

E)、浇筑50mm厚的所述混凝土，所述混凝土设计强度不低于C25，封闭第一钢筋网40和巷道底板，使得所述锚杆30从混凝土露出；所述混凝土配合比为水泥：砂子：石子：水＝1：2：2：0.45，同时掺加2.5％的速凝剂，封闭第一钢筋网40和巷道底板；

F)、待浇筑的混凝土满足设计强度要求后，在混凝土上铺设所述聚酯纤维网50及所述第二钢筋网60，并且通过锚杆30外露在混凝土部分固定聚酯纤维网50和第二钢筋网60，在所述锚杆30上分别设置所述第二托盘33和第二螺帽34，第二托盘33与第二钢筋网60上板面贴合，并且通过第二螺帽34将聚酯纤维网50和第二钢筋网60固定；

G)、在所述聚酯纤维网50和第二钢筋网60上再次浇筑混凝土，所述混凝土厚度为100mm，设计强度不低于C25，将所述聚酯纤维网50、第二钢筋网60和所述锚杆30外露部分封闭，上述混凝土配合比为水泥：砂子：石子：水＝1：2：2：0.45，同时掺加2.5％的速凝剂，将聚酯纤维网50、第二钢筋网40和锚杆30外露部分完全封闭，最终达到巷道底板设计标高。

所述步骤C中，所述锚杆30上分别设置有第一托盘31和第一螺帽32，第一托盘31与钢带20上板面贴合，并且通过第一螺帽32将所述钢带20固定于巷道底板上。

所述步骤F中，所述锚杆30上分别还设置有第二托盘33和第二螺帽34，第二托盘33与第二钢筋网60上板面贴合，并且通过第二螺帽34将聚酯纤维网50和第二钢筋网60固定。

所述步骤B中，钢带20的宽度为35-50mm，厚度为5-10mm，所述钢带20的长度与巷道10的宽度吻合，所述钢带20的排距为1000-2000mm。

所述第一、第二钢筋网40、60由纵向和横向的钢筋焊接而成，第一、第二钢筋网40、60的宽度为1000mm，钢筋的直径为16-22mm。

所述聚酯纤维网50是由聚酯纤维丝编织而成的，聚酯纤维网50的宽度为1000mm，聚酯纤维丝的宽度为15mm。

上述用于治理深井高应力软岩巷道底臌的复合锚网以及复合锚网的施工方法中，设置一次锚杆30，并用第一托盘31和第一螺帽32固定钢带20，随后两次铺设第一、第二钢筋网40、60，在二者中间铺设聚酯纤维网50，同时用第二托盘33和第二螺帽34再次固定，并两次浇筑混凝土。

锚杆30通过第一托盘31和第一螺帽32固定钢带20，钢带20的设置，有效减小了巷道底板围压对于锚杆30的扰动，提高了锚杆30的强抗力支护性能，随后，浇筑混凝土，由锚杆30、钢带20、第一钢筋网40和混凝土层70构成第一次强力支护，使得喷层和底板围岩共同变形，能够释放部分巷道底板围岩压力。

第一次支护后，锚杆30外露部分通过第二托盘33和第二螺帽34再次将聚酯纤维网50和第二钢筋网60固定，随后浇筑混凝土，形成二次支护，通过锚杆30的固定作用，使得三层网(两层钢筋网和一层聚酯纤维网)形成有效的整体，共同承受地压变形。

聚酯纤维网50是由聚酯纤维丝编织而成的，具有重量轻、柔软、不易老化，埋压后性能不变的特点，制成的网片双向拉伸形成互相垂直的筋和肋，使得网片结构在受压时，承受的压力通过节点有效传递给四周的筋和肋，网片在纵横两个方向都有较高的承载能力，提高了结构整体的承载能力，不易造成筋和肋的断裂。

所述第一、第二钢筋网40、60的网孔为菱形或者矩形，优选第一、第二钢筋网40、60的网孔为菱形，菱形网孔金属网相比于正方形，其整体性较好，网丝铰接，不易滑动错位，稳定性较好，网孔尺寸不易变大，承载力相对较高，极限强度和变形量也较高。

两层钢筋网通过锚杆30、钢带20和其间的混凝土形成了强力支护结构体系，由于中间夹了一层聚酯纤维网50，充分利用其柔性和卸压作用，且与混凝土咬合力好，能够改善混凝土抗拉、抗剪能力差的缺点，发挥混凝土抗压能力强的特点，聚酯纤维网将巷道底板围压很好的卸压，均匀分布于整个支护体系。

实施例二：

将巷道10底板超挖200mm的深度，钢带20的宽度为50mm，厚度为10mm，长度根据巷道10宽度依然为5000mm，排距为2000mm，锚杆30的直径为25mm，长度为1800mm，间距和钢带20排距相同依然为2000mm，钢筋网40的宽度为1000mm，长度为5000mm，钢筋直径为22mm，聚酯纤维网50的宽度为1000mm，长度为5000mm，聚酯纤维丝的宽度为15mm。

其余施工方法及步骤与实施例一相同。

实施例三：

将巷道10底板超挖200mm的深度，钢带20的宽度为40mm，厚度为8mm，长度根据巷道10宽度依然为5000mm，排距为1500mm，锚杆30的直径为20mm，长度为1600mm，间距和钢带20排距相同为1500mm，第一钢筋网40的宽度为1000mm，长度为5000mm，钢筋直径为20mm，聚酯纤维网50的宽度为1000mm，长度为5000mm，聚酯纤维丝的宽度为15mm。

其余施工方法及步骤与实施例一相同。

需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。