[發(fā)明專利]防治強(qiáng)吸水膨脹軟巖巷道底鼓的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710016257.X
• 申請日: 2017-01-10
• 公開（公告）號: CN106522983B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 顧士坦;肖治民;胡成成;張偉;張凱
• 申請（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00;E21D11/10
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司37219
• 代理人: 段毅凡

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及井巷工程，尤其涉及防治巖巷道底鼓的技術(shù)方法。

背景技術(shù)

在開掘巷道中，巷道底鼓是一種常見的礦壓顯現(xiàn)，尤其在強(qiáng)吸水膨脹軟巖中開掘巷道，底鼓現(xiàn)象更為突出。底鼓的原因是巷道開掘后，圍巖由三向受力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槎蚴芰顟B(tài)，在原巖應(yīng)力、采動應(yīng)力、水及底板巖性等多因素的共同作用下，巷道底板圍巖呈現(xiàn)拉伸破壞，并向巷道內(nèi)壓曲和膨脹形成底鼓。據(jù)大量實(shí)測表明，巷道底鼓約占頂?shù)装逡平康?0％-70％，底鼓主要危害是縮小巷道斷面，影響礦井中的運(yùn)輸、通風(fēng)及行人等，甚至因巷道底鼓致使巷道報廢，嚴(yán)重制約礦井的安全高效生產(chǎn)。

目前，針對巷道底鼓問題主要采取的控制措施有：封閉金屬支架、底板錨桿(索)加固、巷旁充填及切縫等，雖然這些方法對巷道底鼓具有一定的控制效果，但由于上述底鼓控制方法均只從巷道發(fā)生底鼓的力學(xué)機(jī)理對底板進(jìn)行控制，且控制效果有限，而沒有考慮巷道軟巖吸水膨脹對底鼓的影響，因而控制巷道底鼓效果差，經(jīng)濟(jì)成本高，并且治理底鼓勞動強(qiáng)度大。

中國專利申請?zhí)?01010225781.6公開了一種用于礦井軟巖巷道底板底鼓治理的施工方法。施工方法主要分為以下兩個部分進(jìn)行：首先進(jìn)行微型碎石管注樁的設(shè)置和施工，同時進(jìn)行降水工作，然后在二次支護(hù)時進(jìn)行底板澆注。其缺點(diǎn)為：雖然該方法能夠在一定程度上對控制巷道底鼓取得一定的效果，(1)由于底板軟巖中水多含于孔隙和裂隙之中，抽出的水量較為有限，耗費(fèi)工時，且注漿漿液中含部分水分，因而該方法對底板軟巖含水控制較差，難以對軟巖巷道底鼓防治起到較好的效果。(2)該方法未對底板巖層含水率進(jìn)行測定，且未對啟動機(jī)器進(jìn)行排水時的鉆孔含水量及鉆孔數(shù)量進(jìn)行量化(即由于鉆孔與鉆孔之間含水量具有一定的差異，鉆孔含水量達(dá)到多少時可進(jìn)行排水，未進(jìn)行說明)，運(yùn)用該技術(shù)方法進(jìn)行底板鉆孔排水具有一定的盲目性。(3)該方法未考慮頂板淋水等對軟巖巷道底板的影響，致使巷道底板鉆孔排水作用大大降低；(4)該方法中采用向鉆孔微管中充填碎石的方法，提高底板巖性，由于碎石顆粒之間僅僅通過漿液膠結(jié)在一起，其粘結(jié)力和致密程度較小，所形成的碎石整體能夠承載的抗壓及抗剪強(qiáng)度極為有限，且軟巖巷道多為回采巷道或準(zhǔn)備巷道，為一個工作面或多個工作面服務(wù)，受頂板多次斷裂運(yùn)動及放炮震動等的復(fù)合影響，因而該方法對軟巖巷道底鼓控制效果較差。

發(fā)明內(nèi)容

為彌補(bǔ)上述技術(shù)的不足，本發(fā)明基于強(qiáng)吸水膨脹軟巖巷道底鼓特征，提出了一種防治強(qiáng)吸水膨脹軟巖巷道底鼓的方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種防治強(qiáng)吸水膨脹軟巖巷道底鼓的方法，其特征在于，步驟如下：

第一步，首先按照巷道所處位置的水文地質(zhì)情況，分段對底板巖層進(jìn)行含水率的測定，根據(jù)含水率對底板巖層膨脹性進(jìn)行分類；

第二步，鉆孔設(shè)計：按照測定的含水率，計算分段底板巖層含水量，根據(jù)含水量和膨脹性分類，計算分段巷道底板的鉆孔總數(shù)、間排距和鉆孔直徑，該鉆孔用于填充吸水的生石灰粉和用于注漿形成固定樁，所以鉆孔總數(shù)應(yīng)至少滿足填充足夠的生石灰粉，以達(dá)到底板巖層無膨脹性要求；

第三步，將巷道底板進(jìn)行超挖，超挖至設(shè)計深度的250mm深度，形成新的巷道底板；

第四步，在新的巷道底板上布置鉆孔，應(yīng)按照設(shè)計的間排距均勻布置；

第五步，施工鉆孔后在孔內(nèi)下放布滿微孔的鋼管，該鋼管作為今后的注漿管，以便形成鉆孔固定樁；

第六步，在鋼管內(nèi)和鋼管與孔壁縫隙中填充生石灰粉，化學(xué)反應(yīng)后，消耗掉底板巖層中的水分，降低底板巖層含水率，以改良底板巖性，提高底板強(qiáng)度；

第七步，經(jīng)過一段時間后，生石灰與鉆孔圍巖水完全反應(yīng)使底板巖層含水率降低，再采用注漿泵按照傳統(tǒng)注漿方法通過鋼管進(jìn)行注漿，注漿泵的壓力控制在3-4MPa范圍內(nèi)，當(dāng)注漿泵壓力達(dá)到最大控制值時，需等待2-3分鐘再注漿，待漿液凝固后形成鉆孔固定樁；

第八步，采用鋼帶將每排的鉆孔固定樁進(jìn)行連接，再采用鋼筋將排與排間斜拉連接，形成菱形鋼筋網(wǎng)結(jié)構(gòu)，從而把所有鉆孔固定樁形成一個整體；連接時要求鋼帶與鋼筋網(wǎng)緊貼底板巖面；

第九步，在巷道底板鋪設(shè)混凝土，埋住鋼帶與鋼筋網(wǎng)，再鋪設(shè)50mm厚度的生石灰粉并覆蓋上具有抗腐蝕性和耐磨性的雙層塑料膜，以對頂板淋水等進(jìn)行隔離，并防止底板巖層受空氣風(fēng)化；

第十步，在塑料膜上澆筑混凝土，使巷道底板達(dá)到原設(shè)計高度。

進(jìn)一步，在第一步中，分段測定巷道底板巖層含水率ω的方法如下：