一種大變形巷道的全程可調(diào)阻讓壓方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種大變形巷道的全程可調(diào)阻讓壓方法，包括：在巷道的巷幫施工卸壓鉆孔，在鉆孔內(nèi)布置可縮脹囊袋，向可縮脹囊袋內(nèi)注入承壓流體，直至可縮脹囊袋注滿承壓流體；當(dāng)卸壓鉆孔發(fā)生變形時(shí)，打開調(diào)壓裝置的閥口將承壓流體排出一部分，使可縮脹囊袋內(nèi)的壓力下降到可縮脹囊袋開始工作時(shí)的壓力。本發(fā)明專利技術(shù)的方法，以擴(kuò)孔段作為大型卸壓空間，為巷道內(nèi)部圍巖蠕變變形提供了較大的補(bǔ)償空間，減少了巷道巷幫的變形量；泄壓空間布置在巷道錨固范圍外，不影響巷道的支護(hù)系統(tǒng)；卸壓空間改變了深部高應(yīng)力軟巖或受強(qiáng)烈動(dòng)壓影響的巷道的圍巖應(yīng)力狀態(tài)，有利于巷道的受力；能全程調(diào)控巷幫卸壓鉆孔內(nèi)的壓力，實(shí)現(xiàn)有控卸壓，保證巷道穩(wěn)定性，降低了巷道擴(kuò)刷與支護(hù)成本。

A method of fully adjustable resistance and yielding pressure for large deformation roadway

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種大變形巷道的全程可調(diào)阻讓壓方法
本專利技術(shù)屬于煤礦開采領(lǐng)域，具體涉及一種大變形巷道的全程可調(diào)阻讓壓方法。
技術(shù)介紹
隨著國內(nèi)煤炭需求日益增多，開采強(qiáng)度增加，我國中東部礦區(qū)逐漸進(jìn)入深部開采，深部高應(yīng)力軟巖以及強(qiáng)烈動(dòng)壓影響下的巷道支護(hù)問題日益突出。與淺部巷道相比，深部高應(yīng)力軟巖巷道的圍巖力學(xué)環(huán)境更為復(fù)雜，呈現(xiàn)出非連續(xù)性、非協(xié)調(diào)性大變形、大范圍失穩(wěn)破壞等一系列工程響應(yīng)問題，雖然許多科研工作者都對(duì)此進(jìn)行了深入研究，但深部巷道圍巖控制問題并沒有得到很好的解決，仍然是深部礦井開采的主要技術(shù)瓶頸之一；強(qiáng)烈動(dòng)壓影響下巷道變形嚴(yán)重、圍巖破碎，巷道支護(hù)效果差，亦是煤礦安全生產(chǎn)中亟待解決的技術(shù)難題。國內(nèi)針對(duì)以上巷道一般采用的是高強(qiáng)度、大剛度、高預(yù)應(yīng)力的支護(hù)技術(shù)，但由于圍巖本身破碎、動(dòng)壓明顯等，從而圍巖系統(tǒng)失效，需經(jīng)過多次維修及擴(kuò)刷，巷道支護(hù)成本成倍增加。當(dāng)高應(yīng)力軟巖或受強(qiáng)烈動(dòng)壓影響的巷道的支護(hù)不能保證巷道的穩(wěn)定性時(shí)則可以考慮巷道卸壓的方式，改變巷道圍巖的分布狀況，減少巷道所受的應(yīng)力，從而有效保護(hù)巷道的穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的巷道卸壓方式有松動(dòng)爆破、開巷卸壓、開采解放層和開挖卸壓槽等。其中松動(dòng)爆破操作復(fù)雜，危險(xiǎn)性高；開巷卸壓成本較高；開采解放層的適用范圍有限，最為常見的則是開挖卸壓槽。此種卸壓方式有如下缺點(diǎn)與不足：(1)大多數(shù)卸壓槽均為鉆孔大小，卸壓空間較小，在持續(xù)大變形的巷道中，卸壓效果甚微；(2)在深部高應(yīng)力軟巖或受強(qiáng)烈動(dòng)壓影響的巷道兩幫持續(xù)大變形將卸壓槽逐漸壓縮閉合，致使卸壓槽失去卸壓作用；(3)當(dāng)卸壓槽壓縮閉合失去作用，重新布置卸壓槽將會(huì)使并不穩(wěn)定的巷道圍巖再受擾動(dòng)，使巷道圍巖更加破碎，巷道支護(hù)難度大大增加；(4)此種卸壓并不能對(duì)巷道實(shí)行有控卸壓，只是任由卸壓槽變形，沒有對(duì)卸壓空間有一個(gè)主動(dòng)力，控制卸壓空間的變形，卸壓效果不佳。可見，提出一種卸壓效果較好、操作方便、施工安全，應(yīng)對(duì)深部高應(yīng)力軟巖或受強(qiáng)烈動(dòng)壓影響下的巷道穩(wěn)定性控制難題的方法對(duì)于礦井安全生產(chǎn)意義重大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本專利技術(shù)提供了一種大變形巷道的全程可調(diào)阻讓壓方法，以實(shí)現(xiàn)在深部高應(yīng)力軟巖或受強(qiáng)烈動(dòng)壓影響的巷道卸壓，為巷道卸壓提供一個(gè)較大的卸壓空間，同時(shí)對(duì)卸壓空間提供一個(gè)作用力，將巷道兩幫高支承應(yīng)力峰值轉(zhuǎn)移至卸壓孔洞實(shí)體煤側(cè)，使巷道錨固圍巖區(qū)整體應(yīng)力下降，實(shí)現(xiàn)對(duì)巷道穩(wěn)定性的有控卸壓，以有效控制深部高應(yīng)力軟巖或強(qiáng)烈動(dòng)壓影響下的巷道的大變形。為實(shí)現(xiàn)上述專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)的技術(shù)方案具體如下：一種大變形巷道的全程可調(diào)阻讓壓方法，包括以下步驟：S1：在巷道的巷幫施工卸壓鉆孔，卸壓鉆孔包括普通段和擴(kuò)孔段，普通段位于靠近巷道處，擴(kuò)孔段位于遠(yuǎn)離巷道處；S2：在卸壓鉆孔內(nèi)布置可縮脹囊袋，可縮脹囊袋開口位于卸壓鉆孔孔口處；S3：將調(diào)壓裝置安裝處的可縮脹囊袋開口上，調(diào)壓裝置上具有閥口；S4：打開閥口，向可縮脹囊袋內(nèi)注入承壓流體，直至可縮脹囊袋注滿承壓流體，此時(shí)，可縮脹囊袋外壁與卸壓鉆孔內(nèi)壁相貼合，可縮脹囊袋開始工作；S5：當(dāng)卸壓鉆孔發(fā)生變形時(shí)，擠壓可縮脹囊袋導(dǎo)致承壓流體壓力升高，此時(shí)，打開調(diào)壓裝置的閥口將承壓流體排出一部分，使可縮脹囊袋內(nèi)的壓力下降到可縮脹囊袋開始工作時(shí)的壓力，之后關(guān)閉閥口。優(yōu)選的，所述巷幫為巷道一幫或巷道兩幫。優(yōu)選的，所述擴(kuò)孔段為若干個(gè)，各擴(kuò)孔段首尾相連或由普通段串聯(lián)。優(yōu)選的，所述調(diào)壓裝置上的閥口分為注液閥和泄壓閥。優(yōu)選的，所述調(diào)壓裝置上還具有壓力表，用于指示可縮脹囊袋內(nèi)的壓力。優(yōu)選的，所述擴(kuò)孔段的形狀為圓柱體或長方體。優(yōu)選的，所述卸壓鉆孔的普通段長度為4～10m，直徑為0.1～0.2m，擴(kuò)孔段的長度為0.5～3m。優(yōu)選的，所述擴(kuò)孔段位于巷道錨固范圍之外。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果：(1)巷幫卸壓鉆孔終端的大型卸壓空間，為巷道內(nèi)部圍巖蠕變變形提供了較大的補(bǔ)償空間，從而減少巷道巷幫的變形量；(2)巷幫卸壓鉆孔終端的卸壓空間是布置在巷道錨固范圍外，因此較大的卸壓空間并不會(huì)影響或破壞巷道的支護(hù)系統(tǒng)，同時(shí)，巷幫卸壓鉆孔終端卸壓空間的布置改變了深部高應(yīng)力軟巖或受強(qiáng)烈動(dòng)壓影響的巷道的圍巖應(yīng)力狀態(tài)，有利于巷道的受力；(3)可縮脹囊袋和可縮脹囊袋調(diào)壓裝置使卸壓空間里始終保持一定的壓力，控制卸壓空間的變形，能夠全程調(diào)控巷幫卸壓鉆孔內(nèi)的壓力，實(shí)現(xiàn)有控卸壓，大大提高卸壓效果，保證巷道穩(wěn)定性，同時(shí)大大降低巷道擴(kuò)刷與支護(hù)成本。附圖說明圖1為大變形巷道的全程可調(diào)阻讓壓的一幫卸壓鉆孔結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為大變形巷道的全程可調(diào)阻讓壓的兩幫卸壓鉆孔結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為大變形巷道的全程可調(diào)阻讓壓的多個(gè)卸壓空間間隔布置結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為大變形巷道的全程可調(diào)阻讓壓的多個(gè)卸壓空間相鄰布置結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為可縮脹囊袋調(diào)壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中：1-巷道；2-巷幫卸壓鉆孔；3-可縮脹囊袋；4-承壓流體；5-可縮脹囊袋調(diào)壓裝置；6-注液閥；7-注液口；8-泄壓閥；9-泄壓口；10-壓力表；a1-巷幫卸壓鉆孔普通段長度；a2-可縮脹囊袋普通段長度；b1-巷幫卸壓鉆孔普通段直徑；b2-可縮脹囊袋普通段直徑；c1-巷幫卸壓鉆孔擴(kuò)孔段長度；c2-可縮脹囊袋圓柱體長度；d1-巷幫卸壓鉆孔擴(kuò)孔段直徑；d2-可縮脹囊袋圓柱體直徑；e1-巷幫卸壓鉆孔類圓柱體間距；e2-可縮脹囊袋圓柱體間距；f1-巷幫卸壓鉆孔小直徑擴(kuò)孔段長度；f2-可縮脹囊袋小直徑段長度；g1-巷幫卸壓鉆孔小直徑擴(kuò)孔段直徑；g1-可縮脹囊袋小直徑段直徑。具體實(shí)施方式：下面對(duì)本專利技術(shù)的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅是本專利技術(shù)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本專利技術(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本專利技術(shù)保護(hù)的范圍。實(shí)施例：一種大變形巷道的全程可調(diào)阻讓壓方法，包括巷幫卸壓鉆孔2、可縮脹囊袋3和可縮脹囊袋調(diào)壓裝置5，可縮脹囊袋調(diào)壓裝置5包括注液閥6、注液口7、泄壓閥8、泄壓口9和壓力表10，利用可縮脹囊袋3和可縮脹囊袋調(diào)壓裝置5使巷幫卸壓鉆孔2內(nèi)的卸壓空間始終保持一定的壓力，解決深部軟巖或受強(qiáng)采動(dòng)影響巷道持續(xù)大變形且反復(fù)擴(kuò)刷仍難以維持正常使用的巷道支護(hù)問題。巷幫卸壓鉆孔2是垂直于巷幫布置，并在鉆孔終端進(jìn)行擴(kuò)孔，使鉆孔終端形成類圓柱體的卸壓空間；可縮脹囊袋3與巷幫卸壓鉆孔2形狀相似，待巷幫卸壓鉆孔2施工完成后，將可縮脹囊袋3安裝在巷幫卸壓鉆孔2內(nèi)，隨后在可縮脹囊袋3口安裝可縮脹囊袋調(diào)壓裝置5，打開可縮脹囊袋調(diào)壓裝置5的注液閥6通過注液口7注入承壓流體4，注液完成后關(guān)閉注液閥6，形成初始工作壓力，卸壓鉆孔周圍應(yīng)力釋放擠壓可縮脹囊袋3使袋內(nèi)承壓流體4壓力上升，當(dāng)袋內(nèi)流體壓力較高時(shí)則打開泄壓閥8通過泄壓口9排出承壓流體4，使可縮脹囊袋內(nèi)的壓力下降到初始工作壓力。通過在可縮脹囊袋注入承壓流體，并利用可縮脹囊袋調(diào)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種大變形巷道的全程可調(diào)阻讓壓方法，其特征在于，包括以下步驟：/nS1：在巷道的巷幫施工卸壓鉆孔，卸壓鉆孔包括普通段和擴(kuò)孔段，普通段位于靠近巷道處，擴(kuò)孔段位于遠(yuǎn)離巷道處；/nS2：在卸壓鉆孔內(nèi)布置可縮脹囊袋，可縮脹囊袋開口位于卸壓鉆孔孔口處；/nS3：將調(diào)壓裝置安裝處的可縮脹囊袋開口上，調(diào)壓裝置上具有閥口；/nS4：打開閥口，向可縮脹囊袋內(nèi)注入承壓流體，直至可縮脹囊袋注滿承壓流體，此時(shí)，可縮脹囊袋外壁與卸壓鉆孔內(nèi)壁相貼合，可縮脹囊袋開始工作；/nS5：當(dāng)卸壓鉆孔發(fā)生變形時(shí)，擠壓可縮脹囊袋導(dǎo)致承壓流體壓力升高，此時(shí)，打開調(diào)壓裝置的閥口將承壓流體排出一部分，使可縮脹囊袋內(nèi)的壓力下降到可縮脹囊袋開始工作時(shí)的壓力，之后關(guān)閉閥口。/n

【技術(shù)特征摘要】
1.一種大變形巷道的全程可調(diào)阻讓壓方法，其特征在于，包括以下步驟：
S1：在巷道的巷幫施工卸壓鉆孔，卸壓鉆孔包括普通段和擴(kuò)孔段，普通段位于靠近巷道處，擴(kuò)孔段位于遠(yuǎn)離巷道處；
S2：在卸壓鉆孔內(nèi)布置可縮脹囊袋，可縮脹囊袋開口位于卸壓鉆孔孔口處；
S3：將調(diào)壓裝置安裝處的可縮脹囊袋開口上，調(diào)壓裝置上具有閥口；
S4：打開閥口，向可縮脹囊袋內(nèi)注入承壓流體，直至可縮脹囊袋注滿承壓流體，此時(shí)，可縮脹囊袋外壁與卸壓鉆孔內(nèi)壁相貼合，可縮脹囊袋開始工作；
S5：當(dāng)卸壓鉆孔發(fā)生變形時(shí)，擠壓可縮脹囊袋導(dǎo)致承壓流體壓力升高，此時(shí)，打開調(diào)壓裝置的閥口將承壓流體排出一部分，使可縮脹囊袋內(nèi)的壓力下降到可縮脹囊袋開始工作時(shí)的壓力，之后關(guān)閉閥口。


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大變形巷道的全程可調(diào)阻讓壓方法，其特征在于，所述巷幫為巷道一幫或巷道兩幫。


3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：謝生榮，陳冬冬，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國礦業(yè)大學(xué)北京，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11