[發明專利]一種高預應力錨索錨注復合破碎動壓巷道軟巖頂板支護方法

無效

• 申請號: 201210476320.5
• 申請日: 2012-11-21
• 公開（公告）號: CN102996149A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 高東川;馬志濤;高東忍;王永萍;梁賽江;王凱;李瑞瑞;張孝強
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: E21D21/00
• 分類號: E21D21/00;E21D20/02
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 王連君

技術領域

本發明涉及到礦山巷道、隧道工程破碎軟巖頂板支護的新方法，特別是高預應力錨索錨注復合破碎動壓巷道軟巖頂板支護方法，適用于大采深、高應力、復合破碎的動壓巷道軟巖頂板等頑固性支護問題。

背景技術

目前，礦井開挖深度日益加深，出現了深部圍巖獨特的力學特性。深部三高一擾動的復雜力學環境以及開采所要求的機械化水平的提高，滿足巷道斷面大尺寸要求，呈現出深部巖體明顯的不同的力學特性及其工程響應，同時沖擊地壓、頂板冒頂、巷道大變形、采空區失穩等災害性礦井事故隨之而來，嚴重影響了深部礦井的高產高效生產。常規錨桿支護已不能適應極不穩定巷道支護的需要，巷道圍巖支護不是一蹴而就的問題，具有明顯的時間效應，面對高地應力的復雜地質環境，而一味的追求大強度、大剛度支護材料來實現圍巖支護是無濟于事，也是不太現實的。目前，對于這類礦井巷道支護普遍采用錨網帶（梁）噴等之類的聯合支護以及二次或者多次的錨索補強加固，雖維持了巷道的持續使用時間，但支護效果不明顯，局部地段的變形形勢依然嚴峻且出現前面支護后面翻修的情況。對于現采用的支護手段過分加大支護結構尺寸既不經濟也不實用，且反復施工，成本高，巷道頂板變形極不穩定，打亂了礦井的正常采掘接替關系，影響礦井的正常生產。

目前，針對該類礦井，上述支護中還存在著以下問題：

（1）對支護材料力學特性的過高追求，致使支護成本過高；

（2）依靠經驗進行支護，對破碎區的范圍不能準確定位；

（3）脫離了支護體與圍巖的關系，僅從支護入手，未考慮圍巖的自承能力，致使設計的支護強度過高，造成不必要的浪費；

（4）初期支護效果明顯，但后期變形嚴重，斷面收縮率大。

發明內容

為彌補上述技術的不足，本發明提出一種高預應力錨索錨注復合破碎動壓巷道軟巖頂板支護方法。

其技術解決方案是：

一種高預應力錨索錨注復合破碎動壓巷道軟巖頂板支護方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）巷道開挖后，緊跟巷道掘進迎頭向巷道頂板中打深部鉆孔，將深孔攝像探測儀器送到鉆孔底部，記錄下不同深度的圍巖內壁巖性、裂隙分布以及破碎區厚度h范圍；

（2）緊跟巷道掘進迎頭，先在圍巖表面打深為2h/3，間排距為1.5～2.0m的注漿孔，安裝注漿管，然后在巷道圍巖表面噴射薄層混凝土以封閉巷道圍巖表面防止漿液外溢；

（3）通過注漿管向圍巖內部注漿，當注漿壓力達到1.0～2.0MPa時，穩壓5～10min，以便使漿液充分滲入到圍巖裂隙內，然后停止注漿；漿液固結后，一方面和噴層一起形成整體加固結構，另一方面改善了圍巖力學特性，使破碎區分為預留柔層區與注漿后形成的次承載區；

（4）漿液固結后，向巷道圍巖表面打錨索孔，錨索孔深度超過破碎區范圍，安裝錨索，鋪鋼筋菱形網，調心托盤，采用全長錨固方式，施加張拉預緊力，完成錨索加固；

（5）按相同工序，錨注完整個巷道頂板。

優選的，步驟（2）中：所述薄層混凝土的厚度為20～30cm。

優選的，步驟（3）中：注漿前采用高壓風清凈孔內的巖粒和粉末。

優選的，步驟（4）中：錨索端部采用樹脂錨固，其余采用水泥漿錨固。

上述步驟（3）中：軟巖固結頂板形成次承載區頂板，整個頂板一分為二：未注漿的預留柔層區與注漿后形成的次承載區。

本發明的工作原理及效果如下：

（1）深部巷道開挖后，在高地應力、受強烈采動影響下的巷道軟巖頂板支護比較困難，頂板節理、裂隙較淺部發育，易風化破碎，頂板易冒落，圍巖流變性大，斷面收縮嚴重。為此，巷道開挖后，緊跟迎頭向巷道圍巖表面噴射薄層混凝土，噴層可以提高圍巖表面張力,充填壁面裂隙，提高了巖體的粘結力和內摩察角，提高了圍巖的強度，給錨桿和鋼筋網分配外力；另一方面，封蓋了圍巖，防止因水和風化作用造成圍巖的破壞與剝落。