CN112227387A - 一种针对我国采石场开采后山体断口岩体的加固方法 - Google Patents

Abstract

一种针对我国采石场开采后山体断口岩体的加固方法，其工艺包括：表层喷浆、锚孔钻取、锚杆***、注浆加固、端锚垫板及表面加固。本发明能够由内而外彻底加固破裂岩体，效果持久，能从根本上解决对表面及内部岩体裂隙繁多山体断口进行有效加固的难题。

Description

一种针对我国采石场开采后山体断口岩体的加固方法

技术领域

本发明涉及一种岩体的加固方法，尤其是一种针对我国采石场开采后山体断口岩体的加固方法。

背景技术

随着国家科技的发展以及采石场的大量修建，***技术被越来越广泛地应用于山体岩石的开采。在获取大量岩石资源的同时，山体***后所形成的岩体松散区在地震、暴雨等恶劣条件下往往容易产生崩塌，这时刻威胁着山体周边的公路和居民区的安全。因此，如何有效地加固山体断口，且能保障山体周边设施的安全，成为工程界的研究热点。

目前，常用的普通岩体加固方法有挡墙支护、喷浆支护和拉锚支护等。但是挡墙支护是指支承山坡岩体、防止岩体变形失稳的构造物，一般用于坡度缓、海拔较低的边坡加固；喷浆支护是指利用压缩空气将水泥砂浆喷射到岩体表面的支护，一般用于坡面的修整和表层裂纹的加固；拉锚支护是指利用锚杆对围护结构进行支撑来保证其有足够强度和刚度的支护，一般用于岩体较为完整的巷道加固。

然而，我国的采石场由于矿业权许可的开采境界小，绝大部分采场地形地貌原始坡度较陡，大多采用“一面坡”的掏底崩落开采和扩壶***的开采方式，开采后形成的山体断口呈断崖状，断口垂直而陡峭，高约30～100米。***采石致使山体断口表层松散、裂隙发育严重，甚至从断口表面向内形成很深一段裂隙繁多的岩体松散区，随时存在山体崩塌的风险，也给山体的加固带来了很大困难。

对于山体断口这种特殊情况，因其海拔高并且垂直陡峭，所以无法采用挡墙支护；因其表面向内存在很深一段岩体松散区，所以喷浆支护仅能实现表层裂隙的加固而无法实现深层裂隙的有效加固；因其岩体松散区大多为散岩，拉锚时会引起裂缝岩石的剥落，施工困难，所以也无法采用拉锚支护。因此，目前缺乏一种合适的方法来解决其难以加固的问题。

发明内容

为了克服现有技术的上述不足，本发明提供一种针对我国采石场开采后山体断口岩体的加固方法，该方法能够由内而外彻底加固破裂岩体，效果持久，能从根本上解决对表面及内部岩体裂隙繁多山体断口进行有效加固的难题。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：包括如下步骤：

1）表层喷浆：对松散的山体断口表面岩体高压喷射液态加固胶；

2）钻取锚孔：沿初步加固的山体断口工作面均匀布设锚孔的位置，并在设计部位向岩体内钻取一定深度的锚孔，锚孔间距小于圆柱形固化岩体半径；

3）锚杆***：在锚孔内***管壁上设有若干通孔的钢管作为锚杆，钢管的长度略大于锚孔深度，钢管的前端伸至锚孔底部，其后端露出锚孔；

4）注浆加固：向钢管内压力注浆；

5）端锚垫板：对整个断口表面布设钢丝网，在钢管的外露端上套上垫板将钢丝网压住并顶在断口岩面上压住表面岩体，

6）表面加固：最后对整个断口表面喷射混凝土进行断口的表面加固。

相比现有技术，本发明的一种针对我国采石场开采后山体断口岩体的加固方法，通过对预先喷浆的断口表面设计锚孔的位置向内钻孔，先对松散的山体断口表面岩体高压喷射超低粘度的液态加固胶，加固胶渗入表面岩体裂后固化，实现松散山体断口表层的初步加固，以防止后续加固时碎石塌落；同时由于锚孔间距小于圆柱形固化岩体半径，所以每个锚孔形成的圆柱形固化岩体交叉重叠，将整个山体断口表层的松散岩体连成一个整体，实现山体断口岩体的整体加固；再以钢管壁上设有密集细小通孔的钢管作为锚杆，进行注浆加固时能使注浆的材料很好地填充岩体裂隙，从而将山体断口松散区散岩胶结为整体；最好注浆的材料凝固后对整个断口表面布置钢丝网并喷射混凝土，从而实现对山体断口表面及松散区碎岩的可靠加固。综上，本发明最终集表层喷浆加固区、内部加固区、钢丝网状喷射混凝土面层于一体，使岩体松散区充分加固并与岩体稳定区固定在一起，全方位地从根本上解决了山体断口表面及内部岩体裂隙繁多（特别针对我国采石场海拔高且垂直陡峭的特殊情况），传统边坡或巷道加固技术无法对其有效加固的难题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为未经加固的山体断口的结构示意图。

图2为本发明一个实施例表层喷浆后的山体断口的结构示意图。

图3为本发明一个实施例山体断口表面的的锚孔平面布设图。

图4为本发明一个实施例山体断口中锚孔的钻取过程示意图。

图5为本发明一个实施例锚杆的***和注浆加固过程示意图。

图6为图5中区域A的结构放大图。

图7为图5中区域B的结构放大图。

图8为本发明一个实施例端锚垫板及表面加固步骤对应的结构示意图。

图9为图8中区域C的结构放大图。

图中：1、岩体松散区，2、岩体稳定区，3、内部岩体裂隙，4、表层喷浆加固区，5、锚孔，6、圆柱形固化岩体，8、注浆管，9、注浆的材料，10、钢管，11、通孔，12、充盈注浆材料的岩体裂隙，13、内部加固区，14、钢丝网状喷射混凝土面层，15、垫板，16、螺栓。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

图1给出了我国采石场开采后形成的山体断口呈断崖状，断口垂直而陡峭，***采石致使山体断口表层松散、裂隙发育严重，甚至从断口表面向内形成很深一段裂隙繁多（即具有表面岩体裂隙和内部岩体裂隙3）的岩体松散区1。

图2至图9示出了本发明一个较佳的实施例的结构示意图，图中的一种针对我国采石场开采后山体断口岩体的加固方法，其包括如下步骤：

1）表层喷浆：对松散的山体断口表面岩体（对应于图中岩体松散区1的表面）高压喷射超低粘度的液态加固胶，加固胶渗入表面岩体裂隙后固化，实现松散山体断口表层的初步加固，从而形成了表层喷浆加固区4，以防止后续加固时碎石塌落。（参见图2）

2）钻取锚孔5：沿初步加固的山体断口工作面均匀布设锚孔5的位置，并在设计部位向岩体内钻取一定深度半径r₁的锚孔5；为方便后续注浆，注浆孔最好是略微倾斜向下。（参见图3-4）

3）锚杆***：在锚孔5内***管壁上设有若干通孔11的钢管10作为锚杆，钢管10的长度略大于锚孔深度，钢管10的前端伸至锚孔5底部，露出锚孔5的后端带有螺纹以便于后期垫板15的安装。（参见图5-7）

4）注浆加固：通过注浆管8向钢管10内压力注浆，在压力作用下注浆的材料9由钢管10上的通孔11向外挤压渗入锚孔5周边的内部岩体裂隙3，获得充盈注浆材料的岩体裂隙12。设渗入深度为R，从而在松散岩体内形成一个以钢管10为圆心半径r₁+R的圆柱形固化岩体6。由于锚孔间距小于圆柱形固化岩体6半径，所以每个锚孔5形成的圆柱形固化岩体6交叉重叠，将整个山体断口表层的松散岩体连成一个整体，实现山体断口岩体的整体加固。（参见图5-7）

5）端锚垫板15及表面加固：对整个断口表面布设钢丝网，在钢管10上套上垫板15将钢丝网压住。然后在钢管10上旋上高强的螺栓16将垫板15强力顶在断口岩面上以压住表面岩体，最后对整个断口表面喷射混凝土实现断口的表面加固，形成了钢丝网状喷射混凝土面层14。（参见图8）

在本发明的一个优选实施例中，所述的超低粘度液态加固胶和注浆材料可以是碱激发矿渣水泥浆体或其他超低粘度的高强加固剂。

在本发明的一个优选实施例中，所述的渗入深度R取决于注浆的材料9粘度、注浆压力和内部岩体裂隙3的发育情况；所述的锚孔5布设位置是沿工作面竖向横向等距分布，锚孔5的竖向间距及水平间距均一致取值为a=500-Rmm。

在本发明的一个优选实施例中，所述的一定深度为由山体断口表面向内钻透岩体松散区1并钻入岩体稳定区2一定深度，在岩体稳定区2内的锚孔深度不小于1000mm。

在本发明的一个优选实施例中，所述锚孔5的直径取r1=40-80mm，钢管10的外径r2= r1-20mm，钢管10壁上通孔11的直径3-8mm。

参见图9，本发明提供的方法具有如下优势：

1.有效将松散岩体胶结成整体

本发明能很好地将注浆材料渗入锚孔5周边的内部岩体裂隙3中，从而将整个山体断口表层的松散岩体连成一个整体。

2.注浆效果好

本发明所用的钢管10管壁上设有密集通孔11，向其中进行压力注浆时，注浆材料在压力作用下从通孔11向外挤出渗流，使得锚孔注浆饱满，并且渗流出的注浆的材料9在挤压力的作用下，也能很好地渗入锚孔周边的内部岩体裂隙3中，形成结实的内部加固区13。

3.锚固效果好

密实充满注浆的材料9的钢管10作为深入岩体稳定区2的受拉构件在注浆的材料9凝固成型后，其能将岩体松散区1牢牢地锚固在岩体稳定区2上，并且拥有更好的锚固效果。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质，对以上实施例所做出任何简单修改和同等变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种针对我国采石场开采后山体断口岩体的加固方法，其特征是，包括如下步骤：

1）表层喷浆：对松散的山体断口表面岩体高压喷射液态加固胶；

2）钻取锚孔（5）：沿初步加固的山体断口工作面均匀布设锚孔（5）的位置，并在设计部位向岩体内钻取一定深度的锚孔（5），锚孔间距小于圆柱形固化岩体（6）的半径；

3）锚杆***：在锚孔（5）内***管壁上设有若干通孔（11）的钢管（10）作为锚杆，钢管（10）的长度略大于锚孔深度，钢管（10）的前端伸至锚孔（5）的底部，其后端露出锚孔（5）；

4）注浆加固：向钢管（10）内压力注浆；

5）端锚垫板：对整个断口表面布设钢丝网，在钢管（10）的外露端上套上垫板（15）将钢丝网压住并顶在断口岩面上压住表面岩体，

6）表面加固：最后对整个断口表面喷射混凝土进行断口的表面加固。

2.根据权利要求1所述的一种针对我国采石场开采后山体断口岩体的加固方法，其特征是：所述锚孔（5）的布设位置是沿工作面竖向横向等距分布，锚孔（5）的竖向间距及水平间距均取值为a=500-Rmm，其中R为渗入深度。

3.根据权利要求1或2所述的一种针对我国采石场开采后山体断口岩体的加固方法，其特征是：所述锚孔（5）的一定深度为由山体断口表面向内钻透岩体松散区（1）并钻入岩体稳定区（2）的锚孔深度不小于1000mm。

4.根据权利要求1或2所述的一种针对我国采石场开采后山体断口岩体的加固方法，其特征是：所述锚孔（5）的直径为r₁=40-80mm，钢管（10）的外径r₂= r₁-20mm，钢管（10）壁上通孔（11）的直径取3-8mm。

5.根据权利要求1所述的一种针对我国采石场开采后山体断口岩体的加固方法，其特征是：所述注浆孔的走向略微倾斜向下。

6.根据权利要求1或2所述的一种针对我国采石场开采后山体断口岩体的加固方法，其特征是：所述液态加固胶和注浆的材料（9）均选用碱激发矿渣水泥浆体。

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