[發(fā)明專利]煤礦巷道底板用錨固方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410326411.X
• 申請日: 2014-07-10
• 公開（公告）號(hào): CN104047613A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳盼;張幼振;姚克;邵俊杰;李旭濤;藺志濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司
• 主分類號(hào): E21D11/00
• 分類號(hào): E21D11/00;E21D20/02
• 代理公司: 北京天奇智新知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 樊學(xué)芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及控制煤礦巷道底板變形的方法，尤其涉及一種避免煤礦井巷工程底板劇烈變形的煤礦巷道底板用錨固方法。

背景技術(shù)

巷道底鼓作為礦山壓力顯現(xiàn)的一種形式，在深部巷道，底板巖性較差巷道及受采動(dòng)影響的巷道內(nèi)普遍發(fā)生。大量實(shí)測資料表明，巷道底鼓量可占到巷道頂?shù)装逡平康?/3～3/4，同時(shí)，底板的穩(wěn)定性顯著影響著兩幫及頂板的變形和破壞。巷道底鼓如得不到有效的控制，不僅顯著增加了巷道維護(hù)費(fèi)用，而且影響著礦井的正常生產(chǎn)。目前，國內(nèi)外控制巷道底鼓的方法可分為改善底板力學(xué)環(huán)境、優(yōu)化底板巖性和提高底板支護(hù)強(qiáng)度三類，具體方法包括：切縫、打鉆孔、爆破、開掘卸壓巷等卸壓法；底板錨桿(索)、底板注漿、封閉式支架等支護(hù)加固法，以及各種聯(lián)合支護(hù)法。其中，采用注漿配合錨索控制底鼓的方法，由于控制效果好，操作性高，應(yīng)用較多。

然而，在實(shí)際使用過程中，為了在底板形成仰拱結(jié)構(gòu)，往往需要在巷道底板開挖很深的反底拱，施工錨注支護(hù)后再用混凝土回填，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，存在井下混凝土澆筑，材料搬運(yùn)等大量復(fù)雜工序，工期長成本高，且施工期間巷道完全喪失通行能力，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。

現(xiàn)有方法對于底板注漿和錨索支護(hù)參數(shù)取值無依據(jù)，巷道底鼓支護(hù)設(shè)計(jì)主要依靠工程類比法來實(shí)現(xiàn)，缺乏理論依據(jù)，支護(hù)效果不佳，為了追求支護(hù)效果，也只有一味增加支護(hù)強(qiáng)度，導(dǎo)致支護(hù)成本劇增，浪費(fèi)嚴(yán)重。

此外，現(xiàn)有底板支護(hù)方法一般將巷道底板獨(dú)立出來單獨(dú)支護(hù)，沒有考慮巷道頂?shù)装逡约皟蓭偷南嗷プ饔茫?dāng)?shù)貞?yīng)力較大時(shí)底板容易整體破壞，繼而引發(fā)幫頂失穩(wěn)。

為此，本發(fā)明的設(shè)計(jì)者有鑒于上述缺陷，通過潛心研究和設(shè)計(jì)，綜合長期多年從事相關(guān)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)驗(yàn)和成果，研究設(shè)計(jì)出一種煤礦巷道底板用錨固方法，以克服上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種煤礦巷道底板用錨固方法，其工序簡單，操作便利，通過注漿和預(yù)應(yīng)力錨索優(yōu)化底板巖性，改善底板力學(xué)環(huán)境，形成底板承壓拱結(jié)構(gòu)，屏蔽巷道底板荷載的破壞作用，能有效解決復(fù)雜地質(zhì)條件下的巷道底板變形嚴(yán)重的問題，避免了巷道重復(fù)返修，降低巷道維護(hù)成本。該方法步驟簡單，實(shí)現(xiàn)方便且投入成本低，使用效果好。

為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種煤礦巷道底板用錨固方法，其特征在于包含如下步驟：

步驟一、在巷道底板挖設(shè)多條平行設(shè)置的反拱形溝槽；

其中，所述反拱形溝槽為半橢圓形；

步驟二、在所述反拱形溝槽內(nèi)設(shè)置多個(gè)垂直于溝槽底部弧線的錨索鉆孔，在各錨索鉆孔內(nèi)下放綁扎有注漿管的中空注漿錨索并封孔，通過注漿和錨索預(yù)應(yīng)力作用形成底板的承壓拱結(jié)構(gòu)；

對所述巷道底部支護(hù)體系所采用的反拱形溝槽、承壓拱結(jié)構(gòu)及錨索鉆孔位置確定時(shí)，其確定過程如下：

步驟201、承壓拱結(jié)構(gòu)跨度的確定：承壓拱結(jié)構(gòu)的拱腳需作用在巷道兩幫破壞范圍以外，反拱形溝槽的跨度取巷道跨度和兩幫破壞厚度之和，即根據(jù)公式：L＝l+2b計(jì)算出承壓拱結(jié)構(gòu)的跨度L；式中，l為巷道跨度；b為巷道幫部破壞厚度；

步驟202、承壓拱結(jié)構(gòu)軸線的確定：其軸線根據(jù)公式：確定，式中q_x，q_y分別為巷道底板處水平地應(yīng)力和豎向地應(yīng)力；

步驟203、承壓拱拱圈厚度的確定：結(jié)合步驟202中所確定的軸線，根據(jù)公式分別確定承壓拱軸線上任意一點(diǎn)M(x,y)處的水平分力H_i和豎向分力V_i，取拱軸線上產(chǎn)生的最大水平分力和豎向分力，根據(jù)公式算出底板承壓拱的拱圈厚度，式中，c、為底板注漿后巖石的黏聚力和內(nèi)摩擦角；

步驟204、錨索鉆孔位置的確定，在保證錨索足夠預(yù)緊力的情況下，錨索鉆孔的間距根據(jù)公式a＝L-4Δt/3計(jì)算，L為所用錨索長度；

步驟三、在錨索鉆孔的孔口封堵超過24小時(shí)后，通過錨索注漿至注漿管返漿后，給注漿管安裝截止閥繼續(xù)注漿；若注漿管不返漿，則直接由注漿管注漿，保證注漿范圍覆蓋錨索的作用范圍；

步驟四、注漿至少超24小時(shí)后，配套使用大托盤和工字鋼梁以及錨索鎖具施加預(yù)緊力；

步驟五、用碎矸石將反拱形溝槽填實(shí)、平整，以完成一次底板錨固作業(yè)循環(huán)。

其中：所述反拱形溝槽垂直于巷道軸線方向，其寬度至少大于等于所用錨索大托盤寬度100mm，其深度大于錨索施工完成后外露端長度，相鄰反拱形溝槽的間距不大于上述步驟204中計(jì)算所得錨索間距，以保證沿巷道軸線方向各承壓拱結(jié)構(gòu)形成整體。