[發(fā)明專利]一種用于高應(yīng)力導(dǎo)水溶洞群復(fù)合頂板巷道快速支護(hù)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410691856.8
• 申請(qǐng)日: 2014-11-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104594926A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇學(xué)貴;李彥斌;李本奎;蘇蕾;原鴻鵠;杜獻(xiàn)杰;楊宗一;張鎖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號(hào): E21D20/00
• 分類號(hào): E21D20/00;E21D23/04
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務(wù)所(普通合伙) 14100
• 代理人: 戎文華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種礦井巷道復(fù)合頂板支護(hù)方法，具體地說(shuō)，它是一種用于高應(yīng)力區(qū)煤礦巷道、且巷道頂板中含有較多的溶洞群的巷道復(fù)合頂板支護(hù)方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著礦井開(kāi)采深度的不斷增加，巷道開(kāi)采活動(dòng)受高地應(yīng)力及各種高復(fù)雜構(gòu)造應(yīng)力的影響越來(lái)越大，礦井巷道圍巖的變形、破壞程度越來(lái)越嚴(yán)重，不僅如此，煤礦巷道頂板由于受地下水和巖漿巖侵蝕，頂板巖層中分布著大小不一、排列無(wú)序、相互導(dǎo)通的巖層溶洞，其中包覆大量軟弱黃泥及碗狀巖石硬核，且該類巷道頂板上方存在大流量的含水層，導(dǎo)致頂板溶洞大量涌水，巷道頂板淋水嚴(yán)重及錨桿（索）支護(hù)工作無(wú)法順利進(jìn)行；由于大量的涌水溶洞的存在，在巷道掘進(jìn)過(guò)程中，巷道圍巖因開(kāi)挖遭到破壞，劇烈變形后釋放出的高應(yīng)變能量使原有的溶洞群圍巖進(jìn)一步擴(kuò)展，產(chǎn)生新的松動(dòng)破壞后，頂板上方含水層導(dǎo)通頂板溶洞群，造成礦井水災(zāi)，給掘進(jìn)施工帶來(lái)很大安全威脅。

復(fù)雜的溶洞周圍應(yīng)力集中現(xiàn)象極其劇烈，頂板巖層已無(wú)法保持一定的連續(xù)、完整性，導(dǎo)致巷道頂板承載強(qiáng)度大大降低，加之巷道圍巖受高地應(yīng)力的沖擊，巷道極不穩(wěn)定，施工過(guò)程稍不慎，便會(huì)導(dǎo)致頂板事故的發(fā)生，輕則損壞施工設(shè)備，重則危及生命。

針對(duì)這種復(fù)雜的高應(yīng)力區(qū)導(dǎo)水溶洞群復(fù)合頂板的礦井巷道，迄今為止，本領(lǐng)域內(nèi)大部分學(xué)者通過(guò)采用注漿、砌碹、“雙殼”支護(hù)、修筑淋水引流裝置等手段，對(duì)這種導(dǎo)水溶洞頂板的治理效果均不明顯，該類巷道的掘進(jìn)、支護(hù)施工等工序面臨著前所未有的障礙。因此基于本科研團(tuán)隊(duì)數(shù)年的研究與實(shí)踐，認(rèn)為這種復(fù)雜的高應(yīng)力區(qū)導(dǎo)水溶洞群復(fù)合頂板治理，不僅是某種方法能夠?qū)崿F(xiàn)的，而是某幾種方法通過(guò)空間、時(shí)間上的相互配合形成一掘進(jìn)施工體系而完成的，因此只有采用適當(dāng)?shù)氖┕すに嚕腋鞣N工藝間應(yīng)高效地相互配合才能有效的加固導(dǎo)水溶洞構(gòu)造帶，阻止巷道圍巖由于掘進(jìn)開(kāi)挖造成的持續(xù)破壞，給巷道支護(hù)帶來(lái)方便,確保巷道的安全施工。

現(xiàn)有的支護(hù)體系，其支護(hù)能力在這種復(fù)雜地質(zhì)條件下無(wú)法達(dá)到預(yù)期支護(hù)效果,而圍巖壓力過(guò)大、巷道頂板涌水嚴(yán)重等現(xiàn)象，造成巷道無(wú)法正常施工。為了有效控制導(dǎo)水溶洞頂板圍巖的變形破壞和頂板涌水，可通過(guò)注漿降低頂板涌水量和提高圍巖承載性能的基礎(chǔ)上，配合采用強(qiáng)力支護(hù)結(jié)構(gòu)，對(duì)導(dǎo)水溶洞頂板巷道圍巖進(jìn)行綜合加固與控制。溶洞群注漿，一方面是利用漿液將溶洞內(nèi)的各種弱面空間充實(shí)、將支離破碎的頂板重新膠結(jié)起來(lái)，提高頂板圍巖整體性和自身力學(xué)承載性能另一方面是隔斷溶洞頂板上方的含水層，阻斷含水層對(duì)頂板溶洞群的充灌路徑，降低頂板涌水量。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述情況，本發(fā)明的目的是提供一種用于高應(yīng)力導(dǎo)水溶洞群復(fù)合頂板巷道快速支護(hù)方法。

實(shí)現(xiàn)上述快速支護(hù)方法的思路是將注漿加固及高預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)結(jié)合為一種?“拱形支撐結(jié)構(gòu)”和單體液壓支柱配合使用的超前加強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)解決高應(yīng)力區(qū)導(dǎo)水溶洞群巷道頂板。即首先植入幫錨桿，隨后采用自鉆式錨桿注入一種快硬注漿材料對(duì)巷道上方進(jìn)行封堵加固，加固完成后，巷道頂板形成整體承載結(jié)構(gòu)，在巷道頂板中植入高預(yù)應(yīng)力錨索及頂板錨桿，完成了錨桿支護(hù)工序，最后安裝?“拱形支撐結(jié)構(gòu)”對(duì)巷道進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，用以抵抗高應(yīng)力圍巖對(duì)巷道的沖擊，這種注漿加固和錨桿聯(lián)合支護(hù)加之與拱形巷道U型鋼相匹配的“拱形支撐結(jié)構(gòu)”構(gòu)成的支護(hù)體系，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高應(yīng)力溶洞群特殊頂板的有效控制，大大減少了該類巷道的維護(hù)工程量，基本實(shí)現(xiàn)了巷道的零翻修，同時(shí)有效的提高了煤礦生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)效益。

其具體支護(hù)方法的技術(shù)方案如下：

1、一種用于高應(yīng)力導(dǎo)水溶洞群復(fù)合頂板巷道快速支護(hù)方法，其所述快速支護(hù)方法是按以下步驟進(jìn)行的：

（一）在巷道開(kāi)挖形成后，先在巷道兩幫打入幫錨桿,后在巷道拱腳和拱頂分別按間排距1.0～1.5m植入自鉆式拱腳注漿錨桿和自鉆式拱頂注漿錨桿；

（二）在自鉆式拱腳注漿錨桿和自鉆式拱頂注漿錨桿中以2.5Mpa的注漿壓力，在10分鐘內(nèi)注入快硬注漿材料ａ，形成頂板快速加固區(qū)P；

所述快硬注漿材料ａ是按原料組成及其質(zhì)量份配比為：CTG快硬注漿粉料：錳礦渣粉料：水玻璃：水＝51.5-62.3∶31.5-38.6∶11.2-14.5∶23.6-29.7，進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌隙桑?/p>

其中，所述CTG快硬注漿粉料是按原料組成及其質(zhì)量份配比為：水泥：有機(jī)硅粉：石膏粉＝13.2-14.5∶33.7-35.6∶8.4-9.6進(jìn)行均勻混合而成；

（三）快速注入快硬注漿材料ａ，30分鐘后安裝錨索和頂板錨桿，實(shí)現(xiàn)巷道頂板錨桿支護(hù)；

（四）采用與巷道頂板錨桿支護(hù)后復(fù)合頂板相應(yīng)的拱梁支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)；