一種可重復注漿加固巷道圍巖的方法技術

本發明專利技術公開了一種可重復注漿加固巷道圍巖的方法，根據注漿條件下巷道達到穩定可能產生的位移量，確定毛斷面尺寸，選擇注漿材料；確定注漿孔的深度與間排距、漿液配比、注漿參數；采用風鉆或錨桿鉆機在巷道周邊鉆注漿孔，插入注漿管，封堵管外端與孔壁間空隙；按照先低位孔后高位孔的順序進行注漿；隔排跳注，提高注漿效果；當巷道位移增大到有明顯的裂隙，或者巷道出現加速或不穩定變形時，開展新一輪的注漿；巷道通過有序變形釋放能量，逐漸降低所需要的支護壓力，而通過多次重復注漿，適時將因巷道收斂而破裂的圍巖膠結起來，使巷道周邊總存在完整性較好、強度較高的支撐結構體，最終達到或超過維持巷道穩定所需要的支護力。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于巷道圍巖加固
，尤其涉及。
技術介紹
位于煤體或巖體或煤巖體中的巷道,在開掘時圍巖應力產生重分布，同時出現位移。隨著位移不斷增大，巷道將產生失穩破壞。為了巷道的穩定，需要對巷道進行支護。巷道穩定所需要的支護力與巷道圍巖的位移具有一定的關系，巷道圍巖位移變形越大，維持巷道穩定所需要的支護力就越小。當圍巖變形一旦超過一定限值，維持巷道穩定所需要的支護力將變大。如何實現最小支護力下能完全控制巷道的穩定性，即實現最經濟性的支護？由于諸多因素的不確定性與不確知性，使得圍巖-支護相互作用非常復雜，這種時機目前很難把握。讓巷道產生一定量的位移，可以減小支護力，但代價是圍巖出現不同程度的破裂，其強度下降，支承能力也下降。注漿是通過壓力將漿液擠進被加固介質的孔隙或裂隙中，把裂隙周圍的塊體牢牢地粘合起來。無數工程實踐表明，注漿可使破碎巖體的強度大大提高，有的可提高一倍乃至數倍或接近巖塊的強度，對于質地好的巖體也可提高50-70%。作為巷道中的巖體(煤體)，在巷道開挖后，隨著位移的產生，裂隙也出現。通過注漿，較寬裂隙充填漿液，起粘合作用，提高了破碎巖體的整體性，或發揮巖塊嵌合強度，對位移的發展產生一定的抑制作用。對于深部巷道或軟巖巷道而言，一次的注漿并不能阻止巷道位移，巷道仍會繼續變形，新的裂隙仍會不斷產生，進而降低了圍巖的強度，但同時控制巷道變形所需的支護力也在減小。如果讓位移再次發展到圍巖裂隙具有較好的可注性時，再次進行注漿，將破裂的圍巖膠結起來，可再次提高圍巖的強度與整體性。如此多次適時注漿，對圍巖進行加固，使加固后的圍巖所提供的支護力，完全抗衡圍巖壓力，巷道的穩定性就會得到保證。這種思想充分發揮了圍巖的支承能力，是非常經濟的控制巷道穩定性的方法。目前，巷道巖體注漿，為了使進入巖體中漿液保持壓力并且不回流，往往要堵住注漿管，導致注漿管堵塞，因此注漿管是一次性的。如果多次注漿，就要多次打設注漿管。顯然，這不現實，因此，需要開發可重復注漿技術。
技術實現思路
本專利技術提供了，旨在解決位于煤體或巖體或煤巖體中的巷道，在開掘時圍巖應力產生重分布，同時出現位移，隨著位移不斷增大，巷道將產生失穩破壞，同時巷道穩定所需要的支護力與巷道的位移具有一定的關系，巷道變形越大，維持巷道穩定所需要的支護力就越小。但是，巷道的變形一旦超過一定限值，維持巷道穩定所需要的支護力將變大，但無法把握好時機使得近最經濟的支護剛好在一定限值時完全抗衡圍巖應力的作用，導致圍巖的破裂、強度下降、巷道失穩的問題。本專利技術的目的在于提供，該方法包括以下步驟:步驟一，根據注漿條件下巷道達到穩定可能產生的位移量，確定巷道的毛斷面尺寸，并選擇注漿材料；步驟二，根據巷道的地應力環境和固化圍巖體的承載力，按厚壁圓筒理論及工程類比綜合確定加固圍巖的深度范圍，并以此確定注漿孔的深度與間排距、漿液配比、注漿參數；步驟三，采用風鉆或錨桿鉆機在巷道周邊鉆注漿孔，除兩幫下部或角部外，鉆孔應盡量垂直巷道壁面；步驟四，在完成注漿孔鉆進后，插入注漿管，封堵注漿管外端與鉆孔壁間的空隙，對底部的注漿管要進行保護，防止巖屑進入；步驟五，在完成一段巷道的全部注漿孔鉆進與插管后，按照先注位置低的鉆孔、后注高位鉆孔的順序進行注漿；步驟六，適當布設巷道收斂監測，當巷道位移增大到有明顯的裂隙或者巷道出現加速或不穩定變形時，開展新一輪的注漿，注漿工藝要求同步驟五。進一步，在步驟一中，注漿材料可采用水泥漿，也可采用水泥-水玻璃或其它注漿材料。進一步，在步驟二中，注漿孔在沿巷道方向上可平行布置，也可梅花狀布置，在巷道斷面上，可均勻布置，若巖性差異大裂隙分布很不均勻時，也可適當調整孔間距。進一步,在步驟三中，鉆頭直徑為42mm。進一步，在步驟四中，注漿管宜采用直徑為42mm的無縫鋼管，并在注漿管的管身上間隔300mnT500mm環向均勻布設4個直徑為6 8mm的出衆孔,注衆管底端密封,一般管外端1000mm、底端300mm不布設出漿孔，并在出漿孔外用橡膠箍套上，形成單向閥。進一步，在步驟五中，按照先注位置低的鉆孔、后注高位鉆孔的順序進行注漿時，應先底部，后兩幫低部孔，再兩幫高位孔，再兩肩孔，最后是頂部孔；在沿巷道方向上，應隔排跳注，提聞注楽.效果；如果裂隙較大，可以先用小壓力注入稠度較大的漿液或初凝時間較短的漿液，隨后用較大壓力注入稠度較小或初凝時間相對較長的漿液，直至完成該巷道段的注漿工作；對于斜向下的鉆孔，注漿后注漿管內會積留漿液，需在完成該孔注漿時及時用水沖洗，以免堵塞注漿管。進一步，當多次重復注漿與錨噴支護結合起來時，錨噴封閉巷道表面，漿液不易向巷道內流出，注漿壓力易保持，裂隙被填充更充分更均勻，注漿效果更佳。同時，注漿又為錨桿提供牢靠的錨固著力點，提高錨桿的作用效果。進一步，該方法在注漿時，可采用絲扣連接的組合注漿管，由小徑管段和大徑管段兩種直徑的鋼管組成，小徑管段長250mm，兩端各100 mm車成標準外絲，在小徑管段的中間布設直徑為6 8mm出漿孔4個，沿管周均勻分布，注漿管底端密封，一般管外端1000mm、底端300mm不布設出漿孔，出漿孔外安設彈性很好、厚3mm、寬50mm的橡膠箍，將與小徑管段相連的大徑管段端車成標準內絲，以便與小徑管段絲扣聯接，小徑管段半徑應小于大徑管段半徑減去橡膠箍厚度，應保證套上橡膠箍后的小徑管段比大徑管段略細，防止在插入煤巖體孔中被劃破或移位。進一步，該方法在注漿時，可采用一種整體式單向閥注漿管，是將無縫鋼管局部進行均勻滾壓成環形凹槽，然后在環形凹槽中布設直徑為6 8mm出漿孔4個，沿管周均勻分布。注衆管底端密封，一般管外端1000mm、底端300mm不布設出衆孔。出衆孔外安設彈性很好、厚3mm、寬50mm的橡膠箍，凹槽半徑應小于鋼管半徑減去橡膠箍厚度，應保證套上橡膠箍后的管徑仍比鋼管略小，防止在插入煤巖體孔中被劃破、移位，該整體式單向閥注漿管也可在鋼管廠通過模注或鍛壓而成。進一步，該方法在注漿時，可采用另一種整體式單向閥注漿管，該整體式單向閥注漿管是將無縫鋼管局部擠壓成對稱的一對凹坑，然后在凹坑中布設直徑為12 15mm出漿孔I個，在出漿孔上放置壓縮性能較好的厚4 5mm的橡膠墊，用鉚釘將對稱的兩出漿孔聯結起來，鉚接不能太緊，要求注漿時，在注漿壓力下，漿液壓縮橡膠墊和使橡膠墊變形，形成通道流向注漿管外，可按300mm的間距布置一對出漿孔(注漿管底端密封，一般管外端1000mm、底端300mm不布設出漿孔)，相鄰出漿孔對，應垂直布設，凹坑的深度應保證安裝對接鉚釘后仍略低于注漿鋼管表面，該整體式單向閥注漿管也可在鋼管廠通過模注或鍛壓而成。本專利技術提供的可重復注漿加固巷道圍巖的方法，根據注漿條件下巷道達到穩定可能產生的位移量，確定巷道的毛斷面尺寸，并選擇注漿材料；根據巷道的地應力環境和固化圍巖體的承載力，按厚壁圓筒理論及工程類比綜合確定加固圍巖的深度范圍，并以此確定注漿孔的深度與間排距、漿液配比、注漿參數；采用風鉆或錨桿鉆機在巷道周邊鉆注漿孔，除兩幫下部或角部外，鉆孔應盡量垂直巷道壁面；在完成注漿孔鉆進后，插入注漿管，封堵注漿管外端與鉆孔壁間的空隙，對底部的注漿管要進行保護，防止巖屑進入；在完成一段巷道的全部注漿孔鉆進與插管后，按照先注位置低的鉆孔、后本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種可重復注漿加固巷道圍巖的方法，其特征在于，該方法包括：步驟一，根據注漿條件下巷道達到穩定可能產生的位移量，確定巷道的毛斷面尺寸，并選擇注漿材料；步驟二，根據巷道的地應力環境和固化圍巖體的承載力，按厚壁圓筒理論及工程類比綜合確定加固圍巖的深度范圍，并以此確定注漿孔的深度與間排距、漿液配比、注漿參數；步驟三，采用風鉆或錨桿鉆機在巷道周邊鉆注漿孔，除兩幫下部或角部外，鉆孔應盡量垂直巷道壁面；步驟四，在完成注漿孔鉆進后，插入注漿管，封堵注漿管外端與鉆孔壁間的空隙，對底部的注漿管要進行保護，防止巖屑進入；步驟五，在完成一段巷道的全部注漿孔鉆進與插管后，按照先注位置低的鉆孔、后注高位鉆孔的順序進行注漿；步驟六，適當布設巷道收斂監測，當巷道位移增大到有明顯的裂隙或者巷道出現加速或不穩定變形時，開展新一輪的注漿，注漿工藝要求同步驟五。

【技術特征摘要】
1.一種可重復注漿加固巷道圍巖的方法，其特征在于，該方法包括: 步驟一，根據注漿條件下巷道達到穩定可能產生的位移量，確定巷道的毛斷面尺寸，并選擇注漿材料； 步驟二，根據巷道的地應力環境和固化圍巖體的承載力，按厚壁圓筒理論及工程類比綜合確定加固圍巖的深度范圍，并以此確定注漿孔的深度與間排距、漿液配比、注漿參數； 步驟三，采用風鉆或錨桿鉆機在巷道周邊鉆注漿孔，除兩幫下部或角部外，鉆孔應盡量垂直巷道壁面； 步驟四，在完成注漿孔鉆進后，插入注漿管，封堵注漿管外端與鉆孔壁間的空隙，對底部的注漿管要進行保護，防止巖屑進入； 步驟五，在完成一段巷道的全部注漿孔鉆進與插管后，按照先注位置低的鉆孔、后注高位鉆孔的順序進行注漿； 步驟六，適當布設巷道收斂監測，當巷道位移增大到有明顯的裂隙或者巷道出現加速或不穩定變形時，開展新一輪的注漿，注漿工藝要求同步驟五。2.按權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟一中，注漿材料可采用水泥漿，也可采用水泥-水玻璃，或其它注漿材料。3.按權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟二中，注漿孔在沿巷壁方向上可平行布置，也可梅花狀布置，在巷道斷面上，可均勻布置，若巖性差異大裂隙分布很不均勻時，也可適當調整孔間距。4.按權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟三中，鉆頭直徑為42mm。5.按權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟四中，注漿管宜采用直徑為42mm的無縫鋼管，并在注漿管的管身上間隔300mnT500mm環向均勻布設4個直徑為6 8mm的出漿孔，注漿管底端密封，一般管外端1000mm、底端300mm不布設出漿孔，并在出漿孔外用橡膠箍套上，形成單向閥。6.按權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟五中，按照先注位置低的鉆孔、后注高位鉆孔的順序進行注漿時，應先底部，后兩幫低部孔，再兩幫高位孔，再兩肩孔，最后是頂部孔；在沿巷道方向上，應隔排跳注，提高注漿效果； 如果裂隙較大，可以先用小壓力注入稠度較大的漿液或初凝時間較短的漿液，隨后用較大壓力注入稠度較小或初凝時間相對較長的漿液，直至完成該巷道段的注...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄒正盛，鄭清潔，琚曉冬，李慶波，高衛亮，
申請(專利權)人：河南理工大學，
類型：發明
國別省市：