煤礦巷道底板用錨固方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種煤礦巷道底板用錨固方法，其通過(guò)錨注支護(hù)在巷道底板形成承壓拱結(jié)構(gòu)以防止巷道底鼓，適用于煤礦巷道支護(hù)工程。其基本步驟為：巷道掘進(jìn)完成并施加頂幫支護(hù)后，在巷道底板開(kāi)挖垂直于巷道軸線方向的仰拱溝槽，在此溝槽內(nèi)施工垂直于反拱弧線的注漿錨索，在錨索互相作用影響范圍之內(nèi)形成的一個(gè)承壓拱結(jié)構(gòu)，該承壓拱結(jié)構(gòu)拱腳作用在巷道兩幫穩(wěn)定范圍內(nèi)，能起到屏蔽巷道底板荷載的作用，可以有效控制巷道底板變形。
【專利說(shuō)明】煤礦巷道底板用錨固方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及控制煤礦巷道底板變形的方法，尤其涉及一種避免煤礦井巷工程底板 劇烈變形的煤礦巷道底板用錨固方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 巷道底鼓作為礦山壓力顯現(xiàn)的一種形式，在深部巷道，底板巖性較差巷道及受采 動(dòng)影響的巷道內(nèi)普遍發(fā)生。大量實(shí)測(cè)資料表明，巷道底鼓量可占到巷道頂?shù)装逡平康?2/3?3/4,同時(shí)，底板的穩(wěn)定性顯著影響著兩幫及頂板的變形和破壞。巷道底鼓如得不到 有效的控制，不僅顯著增加了巷道維護(hù)費(fèi)用，而且影響著礦井的正常生產(chǎn)。目前，國(guó)內(nèi)外控 制巷道底鼓的方法可分為改善底板力學(xué)環(huán)境、優(yōu)化底板巖性和提高底板支護(hù)強(qiáng)度三類，具 體方法包括：切縫、打鉆孔、爆破、開(kāi)掘卸壓巷等卸壓法；底板錨桿（索）、底板注漿、封閉式 支架等支護(hù)加固法，以及各種聯(lián)合支護(hù)法。其中，采用注漿配合錨索控制底鼓的方法，由于 控制效果好，操作性高，應(yīng)用較多。
[0003] 然而，在實(shí)際使用過(guò)程中，為了在底板形成仰拱結(jié)構(gòu)，往往需要在巷道底板開(kāi)挖很 深的反底拱，施工錨注支護(hù)后再用混凝土回填，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，存在井下混凝土澆筑，材料搬運(yùn) 等大量復(fù)雜工序，工期長(zhǎng)成本高，且施工期間巷道完全喪失通行能力，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。
[0004] 現(xiàn)有方法對(duì)于底板注漿和錨索支護(hù)參數(shù)取值無(wú)依據(jù)，巷道底鼓支護(hù)設(shè)計(jì)主要依靠 工程類比法來(lái)實(shí)現(xiàn)，缺乏理論依據(jù)，支護(hù)效果不佳，為了追求支護(hù)效果，也只有一味增加支 護(hù)強(qiáng)度，導(dǎo)致支護(hù)成本劇增，浪費(fèi)嚴(yán)重。
[0005] 此外，現(xiàn)有底板支護(hù)方法一般將巷道底板獨(dú)立出來(lái)單獨(dú)支護(hù)，沒(méi)有考慮巷道頂?shù)?板以及兩幫的相互作用，當(dāng)?shù)貞?yīng)力較大時(shí)底板容易整體破壞，繼而引發(fā)幫頂失穩(wěn)。
[0006] 為此，本發(fā)明的設(shè)計(jì)者有鑒于上述缺陷，通過(guò)潛心研究和設(shè)計(jì)，綜合長(zhǎng)期多年從事 相關(guān)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)驗(yàn)和成果，研究設(shè)計(jì)出一種煤礦巷道底板用錨固方法，以克服上述缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種煤礦巷道底板用錨固方法，其工序簡(jiǎn)單，操作便利，通 過(guò)注漿和預(yù)應(yīng)力錨索優(yōu)化底板巖性，改善底板力學(xué)環(huán)境，形成底板承壓拱結(jié)構(gòu)，屏蔽巷道底 板荷載的破壞作用，能有效解決復(fù)雜地質(zhì)條件下的巷道底板變形嚴(yán)重的問(wèn)題，避免了巷道 重復(fù)返修，降低巷道維護(hù)成本。該方法步驟簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便且投入成本低，使用效果好。
[0008] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種煤礦巷道底板用錨固方法，其特征在于包含 如下步驟：
[0009] 步驟一、在巷道底板挖設(shè)多條平行設(shè)置的反拱形溝槽；
[0010] 其中，所述反拱形溝槽為半橢圓形；
[0011] 步驟二、在所述反拱形溝槽內(nèi)設(shè)置多個(gè)垂直于溝槽底部弧線的錨索鉆孔，在各錨 索鉆孔內(nèi)下放綁扎有注漿管的中空注漿錨索并封孔，通過(guò)注漿和錨索預(yù)應(yīng)力作用形成底板 的承壓拱結(jié)構(gòu)；
[0012] 對(duì)所述巷道底部支護(hù)體系所采用的反拱形溝槽、承壓拱結(jié)構(gòu)及錨索鉆孔位置確定 時(shí)，其確定過(guò)程如下：
[0013] 步驟201、承壓拱結(jié)構(gòu)跨度的確定：承壓拱結(jié)構(gòu)的拱腳需作用在巷道兩幫破壞范 圍以外，反拱形溝槽的跨度取巷道跨度和兩幫破壞厚度之和，即根據(jù)公式：L = l+2b計(jì)算出 承壓拱結(jié)構(gòu)的跨度L ;式中，1為巷道跨度；b為巷道幫部破壞厚度；
[0014] 步驟202、承壓拱結(jié)構(gòu)軸線的確定：其軸線根據(jù)公式：

【權(quán)利要求】
1. 一種煤礦巷道底板用錨固方法，其特征在于包含如下步驟： 步驟一、在巷道底板挖設(shè)多條平行設(shè)置的反拱形溝槽； 其中，所述反拱形溝槽為半橢圓形； 步驟二、在所述反拱形溝槽內(nèi)設(shè)置多個(gè)垂直于溝槽底部弧線的錨索鉆孔，在各錨索鉆 孔內(nèi)下放綁扎有注漿管的中空注漿錨索并封孔，通過(guò)注漿和錨索預(yù)應(yīng)力作用形成底板的承 壓拱結(jié)構(gòu)； 對(duì)所述巷道底部支護(hù)體系所采用的反拱形溝槽、承壓拱結(jié)構(gòu)及錨索鉆孔位置確定時(shí)， 其確定過(guò)程如下： 步驟201、承壓拱結(jié)構(gòu)跨度的確定：承壓拱結(jié)構(gòu)的拱腳需作用在巷道兩幫破壞范圍以 夕卜，反拱形溝槽的跨度取巷道跨度和兩幫破壞厚度之和，即根據(jù)公式：L = l+2b計(jì)算出承壓 拱結(jié)構(gòu)的跨度L ;式中，1為巷道跨度；b為巷道幫部破壞厚度； 步驟202、承壓拱結(jié)構(gòu)軸線的確定：其軸線根據(jù)公式：
[確定，式中qx，q y 分別為巷道底板處水平地應(yīng)力和堅(jiān)向地應(yīng)力； 步驟203、承壓拱拱圈厚度的確定：結(jié)合步驟202中所確定的軸線，根據(jù)公式
分別確定承壓拱軸線上任意一點(diǎn)Μ (X，y)處的水平分力氏和堅(jiān) 向分力取拱軸線上產(chǎn)生的最大水平分力和堅(jiān)向分力，根據(jù)公式
算出底板承壓拱的拱圈厚度，式中，c、P為底板注漿后巖石的黏聚力和內(nèi)摩擦角； 步驟204、錨索鉆孔位置的確定，在保證錨索足夠預(yù)緊力的情況下，錨索鉆孔的間距根 據(jù)公式a = L-4 Λ t/3計(jì)算，L為所用錨索長(zhǎng)度； 步驟三、在錨索鉆孔的孔口封堵超過(guò)24小時(shí)后，通過(guò)錨索注漿至注漿管返漿后，給注 漿管安裝截止閥繼續(xù)注漿；若注漿管不返漿，則直接由注漿管注漿，保證注漿范圍覆蓋錨索 的作用范圍； 步驟四、注漿至少超24小時(shí)后，配套使用大托盤(pán)和工字鋼梁以及錨索鎖具施加預(yù)緊 力； 步驟五、用碎矸石將反拱形溝槽填實(shí)、平整，以完成一次底板錨固作業(yè)循環(huán)。
2. 如權(quán)利要求1所述的煤礦巷道底板用錨固方法，其特征在于：所述反拱形溝槽垂直 于巷道軸線方向，其寬度至少大于等于所用錨索大托盤(pán)寬度100mm，其深度大于錨索施工完 成后外露端長(zhǎng)度，相鄰反拱形溝槽的間距不大于上述步驟204中計(jì)算所得錨索間距，以保 證沿巷道軸線方向各承壓拱結(jié)構(gòu)形成整體。
3. 如權(quán)利要求1所述的煤礦巷道底板用錨固方法，其特征在于：錨索鉆孔的方向垂直 于反拱形溝槽的底部弧線，直徑大于所用錨索直徑和注漿管直徑之和，鉆孔有效深度等于 所用錨索長(zhǎng)度，下放錨索時(shí)需同時(shí)將注漿管同時(shí)下入錨索鉆孔內(nèi)，將注漿管綁扎在錨索上， 留出外露長(zhǎng)度后用鐵絲一端系住錨索上部，鐵線另一端固定在巷道底板上。錨索與注漿管 上段封堵，封堵長(zhǎng)度不小于300mm。
4. 如權(quán)利要求1所述的煤礦巷道底板用錨固方法，其特征在于：所述中空注漿錨索由 鋼絞線纏繞在塑料注漿軟管上構(gòu)成，所述中空注漿錨索的兩端分別設(shè)置有錨索截止閥，上 端的錨索截止閥由絲扣和錨索連接，塑料注漿軟管下三分之一處側(cè)壁分布有錨索射漿孔。
5. 如權(quán)利要求4所述的煤礦巷道底板用錨固方法，其特征在于：所述注漿管上端設(shè)有 注漿截止閥，下二分之一處設(shè)置有注漿射漿孔。
6. 如權(quán)利要求5所述的煤礦巷道底板用錨固方法，其特征在于：在步驟三中對(duì)所述錨 索注漿之前需去掉上端的錨索截止閥和注漿管截止閥，對(duì)錨索注漿至注漿管返漿后，對(duì)注 漿管截止閥繼續(xù)注漿至3MPa以上，若注漿管不返漿，則直接由注漿管注漿至3MPa以上。
7. 如權(quán)利要求1所述的煤礦巷道底板用錨固方法，其特征在于：步驟四中對(duì)所述錨索 張拉時(shí)，需在步驟三中所述注漿完成24小時(shí)之后，錨索張拉前需把注漿管沿孔口折斷，然 后分別安裝大托盤(pán)，工字鋼梁以及錨索鎖具，安裝后錨索外露端長(zhǎng)度不大于200_，張拉預(yù) 緊力不小于120kN。
【文檔編號(hào)】E21D11/00GK104047613SQ201410326411
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月10日
【發(fā)明者】陳盼, 張幼振, 姚克, 邵俊杰, 李旭濤, 藺志濤 申請(qǐng)人:中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司