一種可修復(fù)的防治底鼓方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土建技術(shù)領(lǐng)域和礦山工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種可修復(fù)的防治底鼓方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近二三十年來，隨著井工開采深度加大，硐室(巷道)底鼓的問題愈來愈突出，煤礦尤甚。目前，在煤礦深部巷道中，底鼓已成為我國煤礦普遍存在的問題。底鼓既是巷道破壞的主要形式，也是巷道穩(wěn)定性控制中的難題。截止目前，底鼓的防治的方法已有很多，但不外乎加固法或卸壓法兩類。工程實(shí)踐表明，巖石硐室除承受自重應(yīng)力作用外，往往還承受殘余構(gòu)造應(yīng)力作用。最新研究表明，承受殘余構(gòu)造應(yīng)力作用的巷道，底板上的水平應(yīng)力是非常強(qiáng)大的。正是這種非常強(qiáng)大的水平應(yīng)力，使底板發(fā)生劈裂屈曲、剪切等形式的破壞。因此，底鼓的防治應(yīng)是從削減底板上強(qiáng)大水平力(外因)和提高底板強(qiáng)度與整體性(內(nèi)因)兩方面出發(fā)。由于對此問題的外因認(rèn)識不清，現(xiàn)有的底鼓防治技術(shù)更多是只側(cè)重于其一。
[0003]CN101886545A公布了一種微型碎石管粧治理軟巖巷道底鼓的方法，該法在底板米用微型碎石粧加固底板，其布置使粧將表現(xiàn)為懸臂粧性能，削減底板上強(qiáng)大水平力的作用的效果不好，而且在強(qiáng)烈底鼓過程中碎石粧因抗拉性能差而易斷裂。CN102797478A公布了一種非連續(xù)承壓格柵砼墻控制高應(yīng)力軟巖巷道底鼓變形方法，它是在巷道軌道兩側(cè)施工鋼筋混凝土排粧，起加固底板巖體，防止底板剪切滑移破壞的作用，同時(shí)形成應(yīng)力屏障，阻止兩側(cè)水平應(yīng)力擠壓底板巖體，以達(dá)到防治底鼓的目的。但是，深部巷道的變形是一個(gè)巷周大范圍巖體破裂、持續(xù)的大位移的過程，期望一勞永逸的治底方法往往難適應(yīng)這種動態(tài)過程；其次，八字形布置和“ I I ”形布置的粧的性能屬于懸壁粧性能，其抗彎能力有限；第三，懸臂粧抗衡底板強(qiáng)大水平作用力的針對性不足，也即從力學(xué)上不是最佳的。
[0004]最新研究表明，承受殘余構(gòu)造應(yīng)力作用的巷道，底板上的水平應(yīng)力是非常強(qiáng)大的。正是這種非常強(qiáng)大的水平應(yīng)力，使底板發(fā)生劈裂屈曲、剪切等形式的破壞。因此，底鼓的防治應(yīng)是從削減底板上強(qiáng)大水平力(外因)和提高底板強(qiáng)度與整體性(內(nèi)因)兩方面出發(fā)。為此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題，就是要提供一種巖石硐室底鼓防治結(jié)構(gòu)，既能削減底板上強(qiáng)大水平力，又動態(tài)改進(jìn)底板強(qiáng)度與整體性，即使巷周大范圍的巖體發(fā)生變形破壞，也能動態(tài)改變支護(hù)結(jié)構(gòu)的著力點(diǎn)，長期維護(hù)支護(hù)結(jié)構(gòu)的有效作用。
[0005]我國進(jìn)入深部開采的煤礦超過80%，深部巷道年掘進(jìn)量超過8000km。深部巷道的一個(gè)顯著特征就是底鼓嚴(yán)重。底鼓問題已讓不少深井開采舉步維艱，少數(shù)因此而關(guān)閉。雖然有不少防治方法，但要么屬于應(yīng)對圍巖應(yīng)力途徑，要么屬于提高圍巖強(qiáng)度途徑。比較合理的防治底鼓的支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)是既削減底板上強(qiáng)大的水平作用力，又能加固圍巖。由于深部巷道圍巖的破碎具有長期反復(fù)性，因此具有動態(tài)提高破碎圍巖的治底方法是最理想的方法。作者提出的可重復(fù)注漿加固圍巖的方法，在用于防治巷道底鼓時(shí)，雖兼有這兩者作用，但在應(yīng)對強(qiáng)大圍巖應(yīng)力上仍有不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種可修復(fù)的防治底鼓方法，解決了目前的底鼓防治方法對治底的穩(wěn)定效果不理想的問題。
[0007]本發(fā)明可修復(fù)的防治底鼓方法所采用的技術(shù)方案是按照以下步驟進(jìn)行:
第一，鉆粧孔。在掘進(jìn)工作面后方20m(以無工作面端頭效應(yīng)和掘進(jìn)器具影響為原則)，在巷道兩側(cè)底板施工垂直鉆孔。鉆孔的直徑以剛好能插入兩側(cè)帶注漿管的型鋼為宜，鉆孔深度，宜達(dá)到巷道松動范圍外lm，但不宜超過5m。
[0008]第二，安放型鋼。插入型鋼，以H型、工字型鋼為佳，腹板與巷道走向垂直。型鋼盡可能為整根，盡量減少連接。當(dāng)型鋼較長無法適應(yīng)巷道內(nèi)施工時(shí)，采用腹板兩側(cè)“[”鋼板高強(qiáng)螺栓連接。
[0009]第三，安放可重復(fù)注漿管。在型鋼翼緣兩外側(cè)，插入可重復(fù)注漿管?？芍貜?fù)注漿管宜選用硬質(zhì)且彈性較強(qiáng)的PVC管，底端密封，其上每隔20cm —圈出漿小孔，每圈宜等距設(shè)置3-4個(gè)出漿小孔，小孔處套上3層韌性好的橡膠膜，形成單向出漿孔。為了防止插入時(shí)劃破橡膠膜，在注漿管的出漿小孔外罩細(xì)鐵絲網(wǎng)片。
[0010]第四，注漿。通過可重復(fù)注漿管往粧孔內(nèi)注入固化漿液。固化漿液以水泥為佳，也可以據(jù)現(xiàn)場環(huán)境采用其它的注漿材料。注漿時(shí)，孔口封堵，先通過注漿管進(jìn)行充填式注漿，待漿液初凝時(shí)再采用壓力注漿。充填注漿時(shí)注漿頭盡量插入到注漿管近底部，壓力注漿時(shí)盡量采用分段式注漿。注漿完畢后，應(yīng)用水沖洗注漿管，清除管內(nèi)殘留漿液，以備再次注漿使用。
[0011]第五，施工錨索孔。在設(shè)計(jì)的粧冠梁高程上，向巷壁施工錨索孔。錨索孔直徑以略大于錨索筋材與可重復(fù)注漿管的包絡(luò)直徑，較方便送入筋材為準(zhǔn)。也可以采用巖石擴(kuò)孔鉆具，在孔底進(jìn)行擴(kuò)孔，以形成擴(kuò)孔錨索，提高錨索的拉撥極限承載力。錨索孔的長度以進(jìn)入巷道圍巖彈性區(qū)Im為宜，或取5~7m。錨索孔垂直巷道走向，與底板成45°。
[0012]第六，插入帶有可重復(fù)注漿管的錨索筋材。將帶有可重復(fù)注漿管的筋材或鋼筋材束，送入錨索孔。需采用措施，將錨固段的筋材或筋材束置于錨索孔中心位置，注漿管可貼孔壁。注漿管底端密封，管壁上每隔Im設(shè)3圈出漿小孔(圈間距5cm)，每圈宜等距設(shè)置3~4個(gè)出漿小孔，小孔處套上3層韌性好的橡膠膜，形成單向出漿孔。為了防止插入時(shí)劃破橡膠膜，在注漿管的出漿小孔處設(shè)立強(qiáng)度較低但韌性好的多孔材料定位支架，并在該處外罩細(xì)鐵絲網(wǎng)，將定位支架、注漿管和筋材裹住。出漿小孔處的注漿管外壁宜涂抹黃油，降低管外壁與橡膠膜的粘結(jié)。
[0013]第七，注漿。通過可重復(fù)注漿管往錨索孔內(nèi)注入水泥漿。注漿時(shí)，孔口封堵，先通過注漿管進(jìn)行充填式注漿，待漿液初凝時(shí)再采用壓力注漿。充填注漿時(shí)注漿頭盡量插入到注漿管近底部，壓力注漿時(shí)盡量采用分段式注漿。注漿完畢后，應(yīng)用水沖洗注漿管，清除管內(nèi)殘留漿液，以備再次注漿使用。
[0014]第八，施工粧冠梁。在施工冠梁時(shí)，對外露錨索筋材用軟套管或外裹材料加以隔離，錨面處做成與筋材延伸方向相垂直的平面，便于錨索張拉與鎖定。
[0015]第九，張拉鎖定。冠梁施工完7天后，對錨索進(jìn)行張拉鎖定。
[0016]第十，重復(fù)注漿與重復(fù)張拉鎖定。為了確保錨索的功效，應(yīng)適當(dāng)設(shè)置錨索軸力測力計(jì)，對錨索受力進(jìn)行監(jiān)測。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果、支護(hù)結(jié)構(gòu)宏觀變形現(xiàn)象，對圍巖變形開裂進(jìn)行判定，并適時(shí)通過可重復(fù)注漿管進(jìn)行注漿，對破裂圍巖進(jìn)行動態(tài)加固，永遠(yuǎn)使底板或錨索周圍的巖體保持一定的整體性和強(qiáng)度，保持粧和錨索的環(huán)境和粧錨著力點(diǎn)穩(wěn)定。此外，如通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)錨索鎖定值下降是由于錨索松弛造成的(非錨索著力問題)時(shí)，應(yīng)對錨索進(jìn)行再次張拉鎖定。
[0017]第十一，對外露的筋材(束)和注漿管進(jìn)行保護(hù)和危險(xiǎn)處理，既保證可以重復(fù)張拉鎖定，又保不影響巷道的正常使用，還需保證不給行人造成意外傷害。
[0018]當(dāng)粧受彎外側(cè)砼破裂時(shí)，錨索受拉致外包裹砼破裂，或巖體破裂時(shí)，正是需要注漿之時(shí)。注漿將通過裂隙，將漿液擠入到巖體中裂隙中，填充裂隙，把小塊體變?yōu)檎w好的大塊體或完整巖體，提高巖體強(qiáng)度。既動態(tài)加固巖體，又能解決粧端