深井巷道锚网索刚柔耦合支护及围岩整体加固支护方法

摘要

本发明公开了一种深井巷道锚网索刚柔耦合支护及围岩整体加固支护方法，其特征是首先按巷道断面的形状开挖巷道，在开挖形成的断面围岩表面喷射混凝土；及时采用钢筋网及高强预应力锚杆支护巷道围岩；在巷道顶部中央及两拱肩处实施高强预应力锚索；对巷道围岩表面进行复喷混凝土；待巷道掘出15～20d后，在巷道顶板及两帮围岩上安装注浆锚管，向巷道围岩破裂区内注入水泥浆；在巷道掘出后25～30天后，开挖巷道底板，并安装注浆锚管，向底板岩层内注入水泥浆液；最后用混凝土回填平巷道底板。本发明解决了深井巷道变形大、底臌严重的问题，避免了巷道的返修工作，经济效益显著。

说明书

技术领域

本发明公开了一种深井巷道的支护方法，具体是一种深井巷道锚网索刚柔耦合支护及围岩整体加固支护方法，特别适用于巷道围岩变形大、底臌强烈，服务期长的深井岩石巷道。

背景技术

目前我国大部分矿山都相继进入了深部开采，随着开采深度的增加，原岩应力与构造应力不断升高，开采条件越来越困难，尤其是深井巷道支护问题，一直是困扰煤矿深部开采的难题。对于深部巷道围岩稳定性控制技术，目前大多数都沿袭了浅部开采时，如锚杆+喷射混凝土支护、U型钢全封闭架棚和棚后喷浆的复合技术、弧形板和网壳支护技术、高强度锚杆加锚索的锚网喷复合支护技术。目前这些技术存在以下问题：1)没有很好解决巷道支护体的结构及其力学特性与深部巷道围岩力学特性、岩体应力荷载特性的耦合问题，导致现有的巷道支护形式不能适应深井巷道围岩变形的要求；2)仍然不能有效地控制深部巷道围岩稳定性，深部巷道依然普遍存在变形特别严重、底臌强烈、维护十分困难的现象；3)巷道需要经常返修，施工复杂，巷道支护成本高。

发明内容

本发明提供一种适用于围岩变形大、底臌强烈，服务期长的深井岩石巷道的深井巷道锚网索刚柔耦合支护及围岩整体加固支护方法，以期有效控制巷道围岩变形，使支护效果更加稳定。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明深井巷道锚网索刚柔耦合支护及围岩整体加固支护方法，其特点是按如下步骤进行：

a、按巷道断面的形状开挖巷道，在开挖形成的断面围岩表面喷射混凝土形成初喷混凝土层，以封闭围岩；随即用钢筋网及锚杆支护巷道围岩；

b、在巷道围岩的顶部中央及两侧拱肩处实施锚索；再在巷道围岩的表面复喷混凝土形成复喷混凝土层；

c、巷道掘出15～20天后，在巷道顶板及两帮围岩上施工巷道顶板及两帮的注浆孔，然后在巷道顶板及两帮的注浆孔内安装注浆锚杆，向所述注浆锚杆内注入水泥浆；

d、巷道掘出后25～30天后，在底板上，向下开挖800mm的厚度，在开挖后的底板岩体表面喷射150mm厚的混凝土层形成止浆层；

e、在形成止浆层的底板岩体上施工底板注浆孔，在底板注浆孔中安装底板注浆锚管，并向所述底板注浆锚管注入水泥浆，最后用混凝土回填形成巷道底板上的平整的混凝土回填层。

本发明方法的特点也在于：

所述步骤a中初喷混凝土层的厚度为50mm，强度为C20；所述预应力锚杆采用建筑用V级钢，预应力锚杆的杆体外螺纹为无纵筋左旋螺纹，预应力锚杆的屈服强度δ_b≥700MPa、延伸率δ_s≥10％；所述钢筋网的钢筋直径为6.5mm，钢筋网长×宽为1700mm×1000mm，网格大小为100mm×100mm。

所述步骤b中预应力锚索的直径为17.8mm，长度8.3m；所述复喷混凝土层的厚度为100mm、强度为C20。

所述步骤c中注入水泥浆的注浆浆液为Po32.5级硅酸盐水泥配制成的单液浆，按重量份其水灰比为0.7～1.0，孔深为3.0m，孔径Φ42mm，注浆终压为2～3Mpa。

所述步骤d中锚管的长度为2.5m，间排距为2m×2.5m，锚管有端部车丝，注浆完毕时用托盘上紧，所述回填用混凝土的强度为C40。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明通过各支护工序时间与空间上的配合，充分体现了支护体与围岩的耦合支护。具体表现在：1)锚杆与围岩的刚度耦合。高强度杆体有足够的抗剪强度与抗剪刚度，能有效阻止围岩内部的剪切变形与剪切滑动；2)锚索与围岩的结构耦合。在变形大、应力集中及首先破坏的巷道顶板及两拱肩处适时实施高预应力锚索与围岩的耦合支护，同时又有一定的柔度适应巷道围岩的大变形，能满足释放围岩变形能的需要。3)注浆及底板支护与围岩的变形耦合。待巷道围岩变形趋于相对稳定时，即巷道掘出15～20天时，对巷道周边的围岩及底板下一定深度的岩体进行注浆加固，提高围岩的整体承载能力。

2、本发明控制效果好，较好地解决了深部巷道变形特别严重、底臌强烈、维护十分困难的问题。

3、本发明有效避免了巷道的返修工作，降低了巷道支护成本。

附图说明

图1是本发明支护结构示意图。

图中标号：1巷道断面；2初喷混凝土层；3钢筋网；4锚杆；5锚索；6复喷混凝土层；7巷道顶板及两帮的注浆孔；8底板水平面；9止浆层；10底板注浆孔；11回填混凝土层。

具体实施方式

本实施例中的的深井巷道锚网索刚柔耦合支护及围岩整体加固支护方法是按如下步骤进行：

a、按巷道断面1的形状开挖巷道，在开挖形成的断面围岩表面喷射混凝土形成初喷混凝土层2，以封闭围岩，并找平层，初喷混凝土层2厚度为50mm，强度为C20；随即用钢筋网3及锚杆4支护巷道围岩，钢筋网的钢筋直径为6.5mm，钢筋网长×宽为1700mm×1000mm，网格大小为100mm×100mm；锚杆采用建筑用V级钢，锚杆的杆体外螺纹为无纵筋左旋螺纹，锚杆的屈服强度δ_b≥700MPa、延伸率δ_s≥10％，扭距不小于200N·M；

b、在巷道围岩的顶部中央及两侧拱肩处实施锚索5，锚索直径为17.8mm，长度为8.3m，预紧力不小于8t；再在巷道围岩的表面复喷混凝土形成复喷混凝土层6，复喷混凝土层6的厚度为100mm，强度为C20；

c、巷道掘出15～20天后，在巷道顶板及两帮围岩上施工巷道顶板及两帮的注浆孔7，然后在巷道顶板及两帮的注浆孔7内安装注浆锚杆，向注浆锚杆内注入水泥浆，注浆浆液为Po32.5级普通硅酸盐水泥配制成的单液浆，水灰比为0.7～1.0，孔深3.0m，孔径Φ42mm，注浆终压为2～3MPa；

d、巷道掘出后25～30天后，在底板水平面8上，向下开挖800mm的厚度，在开挖后的底板岩体表面喷射150mm厚的混凝土层形成止浆层9；

e、在形成止浆层9的底板岩体上施工4个底板注浆孔10，在底板注浆孔10中安装底板注浆锚管，底板注浆锚管的长度为2.5m，间排距为2m×2.5m，锚管有端部车丝，注浆完毕时用托盘上紧，并向底板注浆锚管注入水泥浆，最后用混凝土回填形成巷道底板上的平整的混凝土回填层11，回填混凝土强度为C40。