[發(fā)明專(zhuān)利]一種大變形巷道圍巖再造承載層控制技術(shù)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310280508.7
• 申請(qǐng)日: 2013-07-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103291326A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 勾攀峰;辛亞軍;申艷梅;李小軍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 河南理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E21D11/10
• 分類(lèi)號(hào): E21D11/10;E21D20/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種大變形巷道圍巖控制技術(shù)，是一種通過(guò)巷道兩幫下部上下位打水平鉆孔和彈性區(qū)巖層搭接、安裝上下位注漿鋼管、進(jìn)行高壓注漿及密封上下位注漿鋼管注漿孔，并通過(guò)基本支護(hù)系統(tǒng)作用區(qū)而使巷道兩幫下部形成再造承載層的大變形巷道圍巖控制技術(shù)。

背景技術(shù)

深井巷道圍巖穩(wěn)定是保證人員安全及實(shí)現(xiàn)工作面高效回采的基礎(chǔ)。在深部高應(yīng)力作用下，巷道圍巖巖性軟化特征凸現(xiàn)，在巷道四周?chē)鷰r中會(huì)存在較大范圍塑性(破碎)區(qū)而造成巷道大變形，使得巷道支護(hù)難度加大及不利維護(hù)。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。隨著采掘工作進(jìn)行，巷道圍巖塑性(破碎)區(qū)進(jìn)一步增大的同時(shí)，巷道表面位移增加，變形嚴(yán)重。實(shí)踐表明：巷道即使采用基本支護(hù)系統(tǒng)(錨桿、錨索、型鋼、巷道圍巖注漿加固)進(jìn)行強(qiáng)力支護(hù)，在采掘影響下巷道依然會(huì)出現(xiàn)較大變形，并且基本支護(hù)系統(tǒng)支護(hù)強(qiáng)度的提高會(huì)進(jìn)一步使圍巖應(yīng)力向底板轉(zhuǎn)移，造成巷道底鼓量加大，嚴(yán)重影響巷道在服務(wù)期內(nèi)的正常使用。

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。如果人為在巷道兩幫下部再造承載層，并和巷道兩幫深部彈性區(qū)巖體搭接，使再造承載層與巷道(兩幫及頂板)基本支護(hù)系統(tǒng)作用區(qū)共同形成類(lèi)似“Ω”體承載結(jié)構(gòu)，則可以有效承載，減小巷道表面載荷，實(shí)現(xiàn)圍巖應(yīng)力由底板轉(zhuǎn)移變?yōu)橄騼蓭蜕畈繌椥詤^(qū)轉(zhuǎn)移，從而促進(jìn)巷道圍巖穩(wěn)定。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再造承載層控制技術(shù)，用于大變形巷道圍巖(特別是對(duì)巷道兩幫的收斂變形及底鼓)控制，既利于實(shí)現(xiàn)施工操作，又可降低支護(hù)成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有大變形巷道基本支護(hù)系統(tǒng)(錨桿、錨索、型鋼、巷道圍巖注漿加固)難以進(jìn)行有效控制的不足，提出了一種巷道兩幫下部上下位再造承載層控制技術(shù)。該技術(shù)配合巷道圍巖基本支護(hù)系統(tǒng)使用，其投入成本低，易于操作施工，不僅實(shí)現(xiàn)了巷道圍巖應(yīng)力轉(zhuǎn)移，而且減小了巷道收斂變形，促進(jìn)了巷道圍巖穩(wěn)定。

本發(fā)明提供一種大變形巷道圍巖再造承載層控制技術(shù)。首先根據(jù)巷道圍巖塑性(破碎)區(qū)范圍及圍巖應(yīng)力環(huán)境，選擇合適的錨桿、錨索基本支護(hù)參數(shù)，對(duì)巷道圍巖頂板及兩幫進(jìn)行支護(hù)，以形成巷道圍巖基本支護(hù)系統(tǒng)作用區(qū)。

進(jìn)一步，在巷道圍巖基本支護(hù)系統(tǒng)作用區(qū)兩幫下部施工上下位鉆孔，施工上下位鉆孔孔徑大于上下位注漿鋼管管徑，且使上下位鉆孔的水平深度和兩幫深部彈性區(qū)巖體搭接，保證形成的再造承載層內(nèi)端部在巷道兩幫深部彈性區(qū)巖體中。同時(shí)，使上下位鉆孔距離足夠近，以充分保證上下位鉆孔中注漿液在高壓作用下沿圍巖塑性(破碎)區(qū)裂隙的貫通交匯，但不致產(chǎn)生上下位鉆孔施工中新增裂隙的貫通。

進(jìn)一步，在巷道兩幫下部設(shè)置4個(gè)上下位鉆孔為一組施工單元，按照各組上下位鉆孔位置進(jìn)行注漿泵的安裝與注漿軟管的鋪設(shè)，使注漿泵出液口與注漿軟管相接，并進(jìn)行緊固；在上下位鉆孔中安裝足夠長(zhǎng)度的上下位注漿鋼管，以保證上下位注漿鋼管和兩幫深部彈性區(qū)巖體搭接，在上下位注漿鋼管外端部依次安裝托板與緊箍卡，以保證上下位注漿鋼管牢固；將帶孔密封塞套進(jìn)注漿軟管與注漿鋼管進(jìn)漿孔進(jìn)行連接，旋轉(zhuǎn)帶孔密封塞進(jìn)行封閉緊固。

進(jìn)一步，檢查各緊固部位后開(kāi)啟注漿泵，使超細(xì)水泥(或其它注漿材料)注漿液由注漿軟管、注漿鋼管進(jìn)漿孔、注漿鋼管流液孔壓入巷道兩幫下部上下位鉆孔四周及圍巖塑性(破碎)區(qū)裂隙中，控制注漿壓力小于兩幫深部彈性區(qū)巖體強(qiáng)度，大于圍巖塑性(破碎)區(qū)巖體殘余強(qiáng)度，并根據(jù)注漿壓力及圍巖裂隙擴(kuò)展進(jìn)行注漿液濃度的調(diào)整，保證注漿液的壓入量與在裂隙中的貫通。

進(jìn)一步，通過(guò)注漿泵壓力與注漿時(shí)間控制圍巖中注漿量，把注漿壓力控制在設(shè)定值，記錄注漿時(shí)間，并觀察注漿管路各緊固部位，以防止?jié){液的外漏及異常發(fā)生。當(dāng)注漿時(shí)間達(dá)到預(yù)先設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉注漿泵停止注漿，表明注漿量的合理與再造承載層的形成。

進(jìn)一步，從上下位注漿鋼管外端部去掉注漿軟管和帶孔密封塞，用實(shí)心密封塞封閉注漿鋼管進(jìn)漿孔，完成一組巷道圍巖兩幫下部上下位再造承載層施工。

采用相同技術(shù)施工下一組巷道兩幫下部上下位再造承載層，根據(jù)巷道兩幫圍巖力學(xué)性質(zhì)及應(yīng)力環(huán)境，可適當(dāng)調(diào)整各組巷道兩幫下部上下位再造承載層間距及上下位再造承載層位置，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理與圍巖穩(wěn)定的優(yōu)化。

附圖說(shuō)明