CN103075170A - 一种中空注浆锚索控制多次跨采巷道围岩变形的方法 - Google Patents

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马振乾
王朋朋
张农
韩昌良
卫英豪
薛俊华
阚甲广
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Abstract

本发明涉及一种中空注浆锚索控制多次跨采巷道围岩变形的方法，该方法的实施步骤包括对巷道断面进行修复扩刷，对超前工作面 280m-320m 在即将受采动底板巷道采用高性能预应力锚杆加强支护，同时在巷道整个断面上布设金属网；在巷道顶板及两帮的高性能预应力锚杆之间安装新型中空注浆锚索；在巷道围岩表面喷浆封闭；向中空注浆锚索内注入注浆材料；该方法具有强初撑、急增阻、高承载的特性，能较好的解决巷道变形量大、底鼓强烈、维护困难的问题，减少巷道返修次数，有效降低巷道支护成本，尤其适用于解决巷道受多次跨采导致的围岩松动破碎和大变形引起的锚固力迅速衰减和丧失的问题。

Description

一种中空注浆锚索控制多次跨采巷道围岩变形的方法
技术领域
本发明涉及一种适用于矿山井下受多次跨采影响的巷道加固的方法，尤其是一种中空注浆锚索控制多次跨采巷道围岩变形的方法。
背景技术
近距离煤层群一般采用多煤层联合布置的开采方式，在煤层底板布置准备巷道，为增加工作面连续推进长度，减少搬家次数，许多矿区采用跨巷道开采，采动期间引发被跨巷道的剧烈变形乃至破坏失稳。随着我国对煤炭需求的持续增加以及开采条件的日益复杂，多次跨采巷道已几乎成为不能回避的技术难题，其比重将会进一步增加。
目前，控制多次跨采巷道围岩变形的方法有：金属支架支护、围岩注浆加固、锚带网索支护及联合支护。这些方法虽能解决现场的一些实际问题，但是金属支架支护属于被动支护形式，壁后空间大，支架初期无法发挥较大的承载力，而当围岩变形弥补了壁后空洞时，围岩松动范围已经很大；围岩注浆加固只是加固浅部破碎围岩，深部破碎围岩无法加固；锚带网索支护采用的普通锚索易破坏，钢带易变形，支护效果不理想；而联合支护工序复杂且成本较高。在多次跨采条件下，巷道围岩应力急剧增加，塑性区范围显著增大，巷道在服务期间屡修屡坏，以上方法已满足不了要求，严重影响了煤炭资源的安全高效开采。因此，此类巷道围岩的有效控制成为制约我国煤炭生产进一步发展的重要因素。当前，尚缺少对跨采巷道围岩变形控制明显有效的支护技术。
发明内容
为了解决现有的跨采巷道围岩变形控制技术效果不明显的问题，本发明提供一种中空注浆锚索控制多次跨采巷道围岩变形的方法，该方法将锚索的支护作用与注浆加固的作用结合起来，共同作用于巷道围岩，通过注浆锚索压注有机或无机浆液，不仅从根本上保证锚索锚固可靠，而且浆液能渗透到钻孔周围较大范围的围岩中，对出现松动破碎的围岩产生粘结固化作用，显著改善其整体性，提高围岩的自撑能力，从而大大改善巷道支护效果，是一种非常好的主动支护形式。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该中空注浆锚索控制多次跨采巷道围岩变形的方法其实施步骤为：
（1）对巷道断面进行修复扩刷，在一次支护和浅孔注浆完成一个月后或者巷道围岩充分变形后，对超前工作面280m-320m在即将受采动底板巷道采用Φ20mm-Φ24mm高性能预应力锚杆加强支护，间排距为600mm-1000mm，全部布置在一次支护锚杆的空当，同时在巷道整个断面上布设金属网，从而完成二次支护。
（2）在巷道顶板及两帮的高性能预应力锚杆之间安装新型中空注浆锚索，中空注浆锚索的排距为1600mm-3200mm。
（3）在巷道围岩表面喷浆封闭，浆层厚度为50mm-100mm；
（4）向中空注浆锚索内注入注浆材料；
所述金属网采用Φ5mm-Φ7mm冷拔电弧焊钢筋网，外形尺寸2500mm×900mm，网孔规格100mm×100 mm。
所述的新型中空注浆锚索为螺纹锁紧的中空注浆锚索，这种锚索由钢绞线及与其尾端紧密连接的螺纹套管组成。
所述的新型中空注浆锚索的极限破断力为400kN-800kN，锚固力为280kN-600kN，带肋钢丝延伸率为δ=4～6%。
所述的高性能预应力锚杆是杆体为Φ20mm-Φ24mm的左旋无纵筋螺纹钢。
所述的高性能预应力锚杆为左旋无纵筋螺纹钢锚杆，极限破断力为300kN-500KN，预紧力为60kN-100kN，锚固力为120kN-200kN。
所述的注浆材料为水泥浆液，水灰比为1：1，加入水泥量为7%-9%的ACZ-                                                 注浆添加剂。
本发明的有益效果是，该方法将锚索的支护作用与注浆加固的作用结合起来，共同作用于巷道围岩，通过注浆锚索压注有机或无机浆液，不仅从根本上保证锚索锚固可靠，而且浆液能渗透到钻孔周围较大范围的围岩中，对出现松动破碎的围岩产生粘结固化作用，显著改善其整体性，提高围岩的自撑能力，从而大大改善巷道支护效果，是一种非常好的主动支护形式。该方法具有强初撑、急增阻、高承载的特性，能较好的解决巷道变形量大、底鼓强烈、维护困难的问题，减少巷道返修次数，有效降低巷道支护成本，尤其适用于解决巷道受多次跨采导致的围岩松动破碎和大变形引起的锚固力迅速衰减和丧失的问题。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的中空注浆锚索支护示意图。
图2是本发明的中空注浆锚索支护俯视平面示意图。
图中，1.中空注浆锚索，2.高性能预应力锚杆，3.巷道断面，4.金属网。
具体实施方式
在图中，本实例中的巷道为倾角是13°的底板巷道，修复巷道断面为：底宽×中高=4100mm×3350mm，受上覆工作面至少3次跨采影响，采用本发明的中空注浆锚索控制多次跨采巷道围岩变形方法，其具体的实施步骤如下：
（1）对巷道断面3进行修复扩刷，在一次支护和浅孔注浆完成一个月后，对超前工作面300m在即将受采动底板巷道采用Φ22mm高性能预应力锚杆2加强支护，间排距为800mm×800mm，全部布置在一次支护锚杆的空当，同时在巷道整个断面上布设金属网4，从而完成二次支护。
高性能预应力锚杆2选用M24-Φ22×2400mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，极限破断力为500kN，预紧力为100kN，锚固力为200 kN，每根锚杆用3节Z2535树脂药卷加长锚固，配用规格200mm×200mm×10 mm的高强度拱形托盘。所述金属网采用Φ6mm冷拔电弧焊钢筋网，外形尺寸2500mm×900mm，网孔规格100mm×100 mm。
（2）在此巷道内布置五根新型中空注浆锚索1进行加强支护，选用的锚索规格为Φ22×6300mm，破断力为800kN，锚固力为300kN，带肋钢丝延伸率为δ=5%，配用托盘尺寸300mm×300mm×15mm，端部树脂锚固段长度1200mm；每根锚索采用1支Z2950和1支Z2535中速树脂药卷实现端部锚固，中空注浆锚索全布置在锚杆之间的空当，锚索排距1600mm，肩窝锚索距中顶锚索1600mm，帮锚索距相邻肩窝锚索2000mm；所述的新型中空注浆锚索1为螺纹锁紧的中空注浆锚索。
（3）在巷道围岩表面喷浆封闭，浆层厚度为70mm；
（4）根据矿压观测确定注浆时机，一般滞后迎头50m或者锚索安装1个月后即可向中空注浆锚索1内注入注浆材料，实现全长锚固；所述的注浆材料为水泥浆液，水灰比为1：1，加入水泥量为8%的ACZ-
Figure 779110DEST_PATH_IMAGE001
注浆添加剂。

Claims (7)

1.一种中空注浆锚索控制多次跨采巷道围岩变形的方法，其特征在于，对巷道断面（3）进行修复扩刷，在一次支护和浅孔注浆完成一个月后或者巷道围岩充分变形后，对超前工作面280m-320m在即将受采动底板巷道采用Φ20mm-Φ24mm高性能预应力锚杆（2）加强支护，间排距为800mm×800mm，全部布置在一次支护锚杆的空当，同时在巷道整个断面上布设金属网（4），从而完成二次支护；在巷道顶板及两帮的高性能预应力锚杆（2）之间安装新型中空注浆锚索（1），中空注浆锚索（1）的排距为1600mm-3200mm；在巷道围岩表面喷浆封闭，浆层厚度为50mm-100mm；向中空注浆锚索（1）内注入注浆材料。
2.根据权利要求1所述的金属网（4），其特征在于，所述金属网（4）采用Φ5mm-Φ7mm冷拔电弧焊钢筋网，外形尺寸2500mm×900mm，网孔规格100mm×100 mm。
3.根据权利要求1所述的新型中空注浆锚索（1），其特征在于，所述的新型中空注浆锚索（1）为螺纹锁紧的中空注浆锚索，这种锚索由钢绞线及与其尾端紧密连接的螺纹套管组成。
4.根据权利要求3所述的新型中空注浆锚索（1），其特征在于，所述的新型中空注浆锚索（1）的极限破断力为400kN-800kN，锚固力为280kN-600kN，带肋钢丝延伸率为δ=4～6%。
5.根据权利要求1所述的高性能预应力锚杆（2），其特征在于，所述的高性能预应力锚杆（2）是杆体为Φ20mm-Φ24mm的左旋无纵筋螺纹钢。
6.根据权利要求5所述的高性能预应力锚杆（2），其特征在于，所述的高性能预应力锚杆（2）为左旋无纵筋螺纹钢锚杆，极限破断力为300kN-500KN，预紧力为60kN-100kN，锚固力为120kN-200kN。
7.根据权利要求1所述的注浆材料，其特征在于，所述的注浆材料为水泥浆液，水灰比为1：1，加入水泥量为7%-9%的ACZ-                                                
Figure 775891DEST_PATH_IMAGE001
注浆添加剂。
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