一种弱胶结富水顶板锚索孔注浆堵水方法技术

一种弱胶结富水顶板锚索孔注浆堵水方法，目的是解决弱胶结富水顶板锚索孔淋水支护问题并防锚索生锈；本发明专利技术方法是将窥视仪探头插入已钻孔中，综合确定所需要实心索体的长度和直径；巷道掘出后立即喷射混凝土封闭巷道，打锚杆挂网后再进行二次喷射混凝土；利用锚索钻机在巷道顶板垂直于巷道顶板表面方向上进行锚索钻孔；将实心索体装入打好的锚索孔，并通过锚索端头的锚固药卷与坚硬围岩充分锚固；依次安装刚性圆管、遇浆膨胀式止浆塞、注浆托盘及锁具，封好孔口；将张拉机具装在实心索体外露段张拉预紧；对位于锚固段和止浆塞之间的锚索孔注浆段进行注浆，阻止顶板含水层的水通过锚索孔渗透至顶板煤岩，从而起到防水堵水的作用。

A water injection method for grouting with weak cementation and water rich roof anchor holes

A grouting water plugging method for anchor cable hole of weak cemented water-rich roof is proposed, which aims to solve the problem of water spraying support for anchor cable hole of weak cemented water-rich roof and prevent anchor cable from rusting. Roadway, after the anchor rod hanging net, the second shotcrete is carried out; the roof of the roadway is drilled with anchor cable drilling machine perpendicular to the surface of the roadway roof; the solid cable body is loaded into the drilled anchor cable hole, and is fully anchored through the anchor charge at the end of the anchor cable and the hard surrounding rock; rigid circular pipe and grouting expansion type are installed in turn. Stop grouting plug, grouting tray and lock, seal the orifice well; install the stretching machine in the exposed section outside the solid cable to stretch and tighten; grout the grouting section of the anchor cable hole between the anchoring section and the stopping grouting plug to prevent the water of the roof aquifer from penetrating into the roof coal and rock through the anchor cable hole, thus playing the role of waterproof and water plugging.

【技术实现步骤摘要】
一种弱胶结富水顶板锚索孔注浆堵水方法
本专利技术涉及煤矿井下巷道围岩支护
，具体为一种弱胶结富水顶板锚索孔注浆堵水方法。
技术介绍
巷道围岩的稳定是围岩与支护体共同作用的结果，围岩本身就是支护结构或支护结构不可分割的重要组成部分。煤矿巷道的支护经历了木棚支护、砌谴支护、型钢支护到锚杆（索）支护的漫长过程。随着小孔径锚索支护技术及配套技术的成熟，树脂锚固剂锚索支护在矿山巷道、隧道、地下硐室及其它地下构筑物中的应用越来越广泛。采用树脂锚固剂的小孔径锚索支护具有施工机具简便、施工速度快、锚固效果好和工人劳动强度低等优点。随着巷道开挖深度的不断增加，巷道围岩处于含水层的情况越来越多，弱胶结富水顶板巷道存在以下特点，首先煤层顶底板多为炭质泥岩、细砂岩、泥岩、粉砂质泥岩等弱胶结软岩，此类软岩形成了独特的物理力学性质，在天然状态下较完整，具备一定的原始强度，但易扰动、易风化、遇水易泥化和崩解，大部分岩石多以泥质胶结为主，岩性较差；其次锚索孔长时间大量淋水，容易使锚索锚具和杆体发生腐蚀和锈蚀，导致夹片锁紧失效，造成锚具、托盘下滑，给矿山安全带来严重隐患；另外，顶板水通过锚索孔渗透至顶板煤岩，顶板遇水后易软化、崩解，导致巷道支护困难。为解决这一问题目前采用的方法主要有顶板注浆堵水和采用注浆锚固锚索。由于顶板含水层一般分布范围较广，且含水状态变化较大，采用顶板注浆的方法成本高、效果差且又影响正常巷道掘进。采用注浆锚固锚索，锚索体为中空结构，锚固强度较低，施工程序复杂，并且在锚索孔淋水较大时，注浆效果不易控制，为后续的开采安全埋下了隐患。
技术实现思路
本专利技术目的是为了克服上述已有技术的不足，提供一种可解决弱胶结富水顶板锚索孔淋水支护问题、防锚索生锈并实现锚索高强度全长预紧力锚固的一种弱胶结富水顶板锚索孔注浆堵水方法。本专利技术方法如下：（1）钻孔窥视：将窥视仪探头插入已钻孔中并逐渐深入，通过探查钻孔内部损伤和结构情况，并通过图像进行显示、录制和存储，从而确定顶板含水层的位置和裂隙的发育情况，再综合考虑巷道断面尺寸、围岩所处应力状态及力学性能、锚索布设方式等参数后，再确定实心索体的长度和直径。（2）喷浆封闭巷道表面：巷道掘出后立即进行第一次的喷射混凝土封闭巷道，先初喷厚度45-55mm，打锚杆挂网后再进行第二次喷射混凝土，复喷45-55mm，两次喷射混凝土总厚度为100mm。（3）打锚索钻孔：利用MFC-1392/3657锚索钻机在巷道顶板施工锚索钻孔，锚索钻孔垂直于巷道顶板表面。根据锚索的长度、直径以及钻机的规格确定钻孔的参数。（4）锚固锚索：将实心索体装入打好的锚索孔，并通过锚索端头的锚固药卷与坚硬围岩充分锚固；锚索锚固段（指锚固药卷将锚索与围岩锚固的区域）应在含水层上部；实心索体外露长度为150mm-200mm。（5）安装堵水结构：在锚索钻孔中依次安装刚性圆管、遇浆膨胀式止浆塞、注浆托盘及锁具，封好孔口。（6）张拉锚索：将MQ18-200/63张拉机具安装在实心索体外露段，通过锁具对实心索体进行张拉预紧。（7）注浆：通过注浆托盘的注浆孔和刚性圆管对锚索孔的注浆段进行注浆，阻止顶板含水层的水通过锚索孔渗透至顶板煤岩，从而起到防水堵水的作用。注浆段位于锚固段和止浆塞之间。注浆液采用水灰比（质量比）1-1.1:1的水泥浆与密度1.50g/cm3的水玻璃以1:0.5-0.8的质量比例配制而成，以注满孔即凝固为宜。上述方法所采用注浆托盘为带有注浆孔的蝶形托盘，注浆托盘套在实心索体上；锚索孔注浆管路为刚性圆管，通过注浆孔安装到锚索钻孔中。锁具位于注浆托盘下部，锁具内表面具有与实心索体外表面相匹配的内螺纹，通过锁具固定注浆托盘，并对实心索体进行张拉预紧。遇浆膨胀式止浆塞为孔口位置缠绕的麻绳或其他材料封堵物。通过注浆托盘的注浆孔和刚性圆管向注浆段注浆。锚索锚固段应在含水层上部，注浆段位于锚固段和止浆塞之间。本专利技术方法可解决一般的支护方法无法解决的弱胶结富水顶板锚索孔淋水问题，提供了一种弱胶结富水顶板锚索孔注浆堵水结构及注浆堵水方法，适用于顶板富含水且多为炭质泥岩、细砂岩、泥岩、粉砂质泥岩等弱胶结软岩的巷道使用。本专利技术可以实现锚索孔的注浆堵水，使顶板中水恢复到原来状态、从而防止锚索生锈、夹片锁紧失效，实现锚索高强度全长预紧力锚固，控制顶板围岩效果好；相比顶板注浆堵水和注浆锚固锚索，除支护强度高及施工便利外，还具有结构简单，加工方便，成本较低的优点。附图说明图1是本专利技术施工结构示意图。图中：1、实心索体，2、锚索锚固段，3、锚索注浆段，4、刚性圆管，5、注浆托盘，6、注浆孔，7、锁具，8、遇浆膨胀式止浆塞，9、顶板含水层。具体实施方式哈密大南湖矿111801运输顺槽顶底板多为弱胶结岩层，围岩胶结性差、强度较低，在顶板含水层的影响下围岩强度进一步弱化，导致巷道支护困难。通过巷道布置疏水孔集中疏水可以缓解顶板支护问题，但是顶板水的渗透任然会侵蚀弱胶结岩层，为减少这种弱化效果提高围岩强度，通过本专利技术方法锚索孔注浆堵水结合锚索加长锚固、巷道表面喷浆等措施实现巷道顶板小范围的保水，将流动水变为静态水降低对锚固体强度的影响。应用锚索规格为Φ21.6mm×L6300mm的19股钢绞线小孔径预应力锚索，每根锚索配套使用一块规格为300×300×16mm碟型注浆锚托盘一块，半球形高强度可调心垫圈及锁具一套，顶板锚索间排距为1400mm×1600mm，锚索施加预紧力为200KN。该矿通过工业性试验证明：采用本专利技术巷道顶板注浆锚索合理保水+淋水量大且利于疏水的巷道低处集中布置疏水孔有控疏水+高性能高可靠度锚杆锚索支护相结合的综合控制技术对巷道围岩的控制效果良好。具体步骤为：（1）钻孔窥视：观测顶板含水层9位置、顶板裂隙等，顶板含水层9位置距巷道顶板较近时，要确保锚索锚固段2应在顶板含水层9上部。（2）喷浆封闭巷道表面：巷道掘出后立即挂网锚杆支护，进行第一次的喷射混凝土封闭巷道，先初喷50mm，打锚杆挂网后再进行第二次喷射混凝土，复喷50mm，两次喷射混凝土总厚度为100mm。（3）打锚索钻孔：利用锚索钻机在巷道顶板施工锚索钻孔，锚索锚固段应在顶板含水层9上部。（4）锚固锚索：将锚索装入预先打好的锚索孔，充分锚固，实心索体1外露长度为200mm。（5）安装堵水结构：依次安装注浆管路4、遇浆膨胀式止浆塞8、注浆托盘5及锁具7，封好孔口。（6）张拉锚索：利用张拉机具通过锁具7对实心索体1进行张拉预紧。注浆：通过刚性圆管4对锚索孔进行注浆，浆液中水泥浆与水玻璃配比为1:0.5，注浆量以注满孔即凝固为宜。所用注浆托盘5为带有注浆孔6的蝶形托盘，注浆托盘5套在实心索体1上；刚性圆管4为锚索孔注浆管路，通过注浆孔6安装到锚索钻孔中。锁具7位于注浆托盘下部，锁具7内表面具有与实心索体1外表面相匹配的内螺纹，通过锁具固定注浆托盘5，并对锚索束进行张拉预紧。遇浆膨胀式止浆塞8为孔口位置缠绕的麻绳或其他材料封堵物。通过注浆托盘5的注浆孔6和刚性圆管4向注浆段3注浆。锚索锚固段2应在含水层上部，注浆段3位于锚固段2和遇浆膨胀式止浆塞8之间。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种弱胶结富水顶板锚索孔注浆堵水方法，其特征是：（1）钻孔窥视：将窥视仪探头插入已钻孔中并逐渐深入，通过探查钻孔内部损伤和结构来确定顶板含水层位置和裂隙发育情况，以综合确定所需要实心索体的长度和直径；（2）喷浆封闭巷道表面：巷道掘出后立即喷射混凝土封闭巷道，打锚杆挂网后再进行二次喷射混凝土；（3）打锚索钻孔：利用锚索钻机在巷道顶板垂直于巷道顶板表面方向上进行锚索钻孔；（4）锚固锚索：将实心索体装入打好的锚索孔，并通过锚索端头的锚固药卷与坚硬围岩充分锚固；锚固药卷将锚索与围岩锚固的锚索锚固段在含水层上部；（5）安装堵水结构：依次安装刚性圆管、遇浆膨胀式止浆塞、注浆托盘及锁具，封好孔口；（6）张拉锚索：将张拉机具安装在实心索体外露段，通过锁具对实心索体进行张拉预紧；（7）注浆：通过注浆托盘上注浆孔和刚性圆管对位于锚固段和止浆塞之间的锚索孔注浆段进行注浆，阻止顶板含水层的水通过锚索孔渗透至顶板煤岩，从而起到防水堵水的作用。

【技术特征摘要】
1.一种弱胶结富水顶板锚索孔注浆堵水方法，其特征是：（1）钻孔窥视：将窥视仪探头插入已钻孔中并逐渐深入，通过探查钻孔内部损伤和结构来确定顶板含水层位置和裂隙发育情况，以综合确定所需要实心索体的长度和直径；（2）喷浆封闭巷道表面：巷道掘出后立即喷射混凝土封闭巷道，打锚杆挂网后再进行二次喷射混凝土；（3）打锚索钻孔：利用锚索钻机在巷道顶板垂直于巷道顶板表面方向上进行锚索钻孔；（4）锚固锚索：将实心索体装入打好的锚索孔，并通过锚索端头的锚固药卷与坚硬围岩充分锚固；锚固药卷将锚索与围岩锚固的锚索锚固段在含水层上部；（5）安装堵水结构：依次安装刚性圆管、遇浆膨胀式止浆塞、注浆托盘及锁具，封好孔口；（6）张拉锚索：将张拉机具安装在实心索体外露段，通过锁具对实心索体进行张拉预紧；（7）注浆：通过注浆托盘上注浆孔和刚性圆管对位于锚固段和止浆塞之间的锚索孔注浆段进行注浆，阻止顶板含水层的水通过锚索孔渗透至顶板煤岩，从而起到防水堵水的作用。2.如权利要求1所述的弱胶结富水顶板锚索孔注浆堵水方法，其特征是对锚索孔注浆段进行注浆时，浆液...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓成，马忠跃，王海凤，
申请(专利权)人：阳泉煤业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山西,14