一种深部近距离泵房硐室围岩支护注浆方法技术

本发明专利技术公开了一种深部近距离泵房硐室围岩支护注浆方法，其步骤为：a.在深部近距离泵房硐室之间的围岩布置两个平行的测试钻孔，该测试钻孔贯穿近距离泵房硐室之间的围岩；b.向测试钻孔内充水清理碎屑，测试钻孔的一侧用注浆塞封堵，由另一侧将非金属超声波检测仪的测试探头伸入测试钻孔；c.向测试钻孔内充水，同时移动两个测试探头，每移动20cm读数一次，直至探头完全脱离钻孔；d.根据读数确定两个测试钻孔之间的围岩破碎范围；e.根据围岩破碎范围确定注浆锚索上出浆口的开设位置；f.安装锚索，注浆。本发明专利技术通过监测围岩裂隙范围从而确定注浆位置和注浆范围，提升了注浆效果和注浆效率，避免了浆液的损失，施工方便。

【技术实现步骤摘要】
一种深部近距离泵房硐室围岩支护注浆方法
本专利技术涉及一种深部近距离泵房硐室围岩支护注浆方法。
技术介绍
随着煤矿开采深度的增加，受高地温、高地应力、高岩溶水及工程偏应力的影响，泵房及吸水井围岩破坏严重，影响了泵房硐室的稳定性，由于相邻泵房硐室围岩范围较小，受外界影响围岩膨胀、松动、变形和破碎，产生新的裂隙，扩大了泵房围岩松动圈的范围，进而影响整个排水系统的正常运转。在此情况下，泵房硐室的支护难度增大，随着破坏程度不断增加，严重威胁矿井生产安全。目前，对于泵房硐室围岩支护往往采用锚网索支护形式，并实施注浆，然而工人在注浆锚杆、锚索支护过程中，对于围岩内部破碎情况并不了解，不能完全实现破碎围岩的有效注浆。声波法是围岩松动圈测试技术中最常用的一种方法。声波的波速随介质裂隙发育、密度降低、声阻抗增大而降低,随应力增大、密度增大而增加。测得的声波波速高则说明围岩的完整性好,波速低则说明围岩存在裂隙，围岩有破坏发生。应用超声波探测仪可以分辨岩层与煤层、岩层的松软程度、薄弱层的厚度和位置,以及岩体裂隙发育等。
技术实现思路
为了确定围岩裂隙分布范围，从而确定注浆锚索注浆孔的位置，提高注浆效果，避免浆液损失，本专利技术提供了一种深部近距离泵房硐室围岩支护注浆方法，具体技术方案如下：一种深部近距离泵房硐室围岩支护注浆方法，包括以下步骤：a.在深部近距离泵房硐室之间的围岩布置两个平行的测试钻孔，该测试钻孔贯穿近距离泵房硐室之间的围岩；b.向测试钻孔内充水清理碎屑，测试钻孔的一侧用注浆塞封堵，通过另一侧将非金属超声波检测仪的声波发射装置和接收装置分别沿测试钻孔伸至注浆塞封堵端；c.向测试钻孔内充水,使水充满围岩裂隙，同时移动两个测试探头，每移动20cm读数一次，直至探头完全脱离钻孔；d.根据读数确定两个测试钻孔之间的围岩破碎范围；e.根据围岩破碎范围确定注浆锚索上出浆口的开设位置；f.安装锚索，注浆。优选的，所述测试钻孔为平直的孔，钻孔形状保持稳定。优选的，使用接长铜管将测试探头送入测试钻孔内。优选的，步骤c中向钻孔内充水的过程为重复充水的过程，当钻孔内水位下降后及时充水补充。优选的，所述注浆锚索包括托盘、垫圈、索具和止浆塞，托盘卡在围岩上，注浆塞位于托盘和围岩之间，索具位于锚索端部，垫圈位于索具和托盘之间。本专利技术提供了一种深部近距离泵房硐室围岩支护注浆方法，通过先确定围岩裂隙分布范围，再合理设计注浆锚索的注浆孔位置，从而更好的锚固围岩，提高注浆效果，避免了浆液的损失；尤其是通过非金属超声波检测仪的声波发射装置和接收装置同时移动，并反复充水保证检测的连续性和准确性，由此探明泵房硐室围岩内部破碎情况，为根据围岩破碎情况确定注浆量和设计注浆孔位置提供了依据，具有提高注浆效果，避免浆液损失等有益效果。附图说明图1为泵房硐室围岩观测示意图；图2为注浆锚索锚固示意图；图3为Vp-L曲线图；图中：1-测试钻孔；2-接长铜管；3-注浆塞；4-围岩；5-测试探头；6-托盘；7-锁具；8-注浆口；9-锚索；10-注浆芯管；11-出浆口；12-止浆塞；13-垫圈。具体实施方式结合图1和图3所示，对本专利技术的具体实施方式做进一步的详细说明。本专利技术提供了一种深部近距离泵房硐室围岩支护注浆方法，如图1所示，实施步骤包括：第一步：在深部近距离泵房硐室之间的围岩4布置两个平行的测试钻孔1，施工过程中要保证钻孔平直，该测试钻孔1贯穿近距离泵房硐室之间的围岩4；第二步：向测试钻孔内充水清理碎屑，测试钻孔的一侧用注浆塞3封堵，通过另一侧将非金属超声波检测仪的测试探头5沿测试钻孔伸至注浆塞封堵端，测试探头用可接长铜管2导入直至测试钻孔的另一侧；第三步：向测试钻孔内充水，使水充满围岩裂隙，同时以相同的速度移动两个测试探头5，每移动20cm读数一次，直至探头完全脱离钻孔；第四步：根据探头传输的数据读数，获取围岩表面不同深度岩体的波速值,得到深度和波速的曲线，据此判断出泵房硐室围岩裂隙分布范围；第五步：根据围岩破碎范围确定注浆锚索上出浆口11的开设位置；第六步：安装锚索，注浆。本专利技术的另一较佳实施例中，施工步骤如下：a.施工测试钻孔：在深部近距离泵房硐室之间的围岩4布置两个平行的测试钻孔1，钻孔间距为0.5m～1m，该测试钻孔贯穿近距离泵房硐室之间的围岩，施工过程中要保证钻孔平直，施工眼位误差不得超过50mm，施工眼向位置误差不得超过20mm，并且在测试钻孔施工位置需要保证无塌孔现象；b.安放测试探头：向测试钻孔内充水清理碎屑，清理测试孔，用长柄钳清除危险的活矸，测试钻孔的一侧用注浆塞3封堵，将测试探头安装在接长铜管2的端部，通过另一侧将非金属超声波检测仪的测试探头5伸入测试钻孔，所述测试探头分别为非金属超声波检测仪的声波发射装置和接收装置，所述接长铜管外露段可用固定杆连接，方便后期同时移动；c.监测：向测试钻孔内反复充水，当钻孔内水位下降后及时充水补充，使水充满围岩裂隙，从而保证探头和岩壁之间完全耦合，使超声波能顺利传递到岩层中，同时以相同的速度移动两个测试探头，每移动20cm读数一次，直至探头完全脱离钻孔；d.数据处理：超声波的实质是弹性介质的机械振动，岩石可近似的看作为弹性介质，声波在岩石中的传播符合弹性波动理论。在无限均匀各向同性的弹性固体中，根据弹性力学和波动方程，得出纵波速度和横波速度与岩石弹性之间的关系：式中：VP-纵波速度；VS-横波速度；E-弹性模量；ν-泊松比；ρ-介质密度。上述关系式表明，波速与岩石的弹性模量E、泊松比ν和介质密度ρ有关，可见超声波速度与岩石的物理力学性质有关，各种岩体的岩性不同，其声速也不相同；岩体的密度越大其声速越高；孔隙率越大其声速越低；抗压强度越大其声速越高。露天煤矿的煤层与泥质页岩的密度小、孔隙率大、强度低，与之相应的声速也很低，煤层为2200m/s、泥质页岩为1900m/s，剥离岩层中的砂岩较坚硬，其声速在3000m/s以上。深部矿井的凝灰岩、绿页岩是物理力学性质差的岩体，声速为1900-2100m/s，其坚硬的玄武岩声速高达4000-6000m/s。通过波速大小判别围岩岩性特征以及波速突变判别不同岩性岩层分界面情况，根据围岩实际情况确定巷道围岩锚索的注浆位置及注浆量。根据非金属超声波检测仪的读数，获取围岩表面不同深度岩体的波速值，将各个测点所得的波速值绘制成波速Vp-孔深L关系曲线，根据曲线中波速的变化划分破碎岩层的范围。声波波速随围岩裂隙发育、密度降低、声阻抗增大而降低，随应力增大、密度增大而增高。硐室巷道围岩的完整性好，则其纵波速度就高、反之就低。声波波速最小区域为松动圈所在范围。因此测出距离巷道表面不同深度L的纵波波速Vp，作出或直接由测试仪器生成的Vp-L曲线图，根据曲线图可以推断出被测泵房围岩的破碎范围大小。根据图3所示，泵房围岩测试过程中最高声速为V1，最低声速为V2，整个测试完成后，将各个测点所得的波速值绘制成波速Vp-孔深L关系曲线；测试数据表明，在距孔口L1～L2区间内，波速波动范围较大，但总体较平稳，在一定范围内波动，距离孔口L2～L3范围内，波速离散且较低，因为围岩裂隙严重，围岩较为破碎，故泵房围岩的破碎范围约为L2～L3范围之间的距离。e.注浆孔设计：根据围岩破碎范围为L2～L3，确定注浆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深部近距离泵房硐室围岩支护注浆方法，其特征在于，包括以下步骤：a.在深部近距离泵房硐室之间的围岩布置两个平行的测试钻孔，该测试钻孔贯穿近距离泵房硐室之间的围岩；b.向测试钻孔内充水清理碎屑，测试钻孔的一侧用注浆塞封堵，通过另一侧将非金属超声波检测仪的声波发射装置和接收装置分别沿测试钻孔伸至注浆塞封堵端；c.向测试钻孔内充水,使水充满围岩裂隙，同时移动两个测试探头，每移动20cm读数一次，直至探头完全脱离钻孔；d.根据读数确定两个测试钻孔之间的围岩破碎范围；e.根据围岩破碎范围确定注浆锚索上出浆口的开设位置；f.安装锚索，注浆。

【技术特征摘要】
1.一种深部近距离泵房硐室围岩支护注浆方法，其特征在于，包括以下步骤：a.在深部近距离泵房硐室之间的围岩布置两个平行的测试钻孔，该测试钻孔贯穿近距离泵房硐室之间的围岩；b.向测试钻孔内充水清理碎屑，测试钻孔的一侧用注浆塞封堵，通过另一侧将非金属超声波检测仪的声波发射装置和接收装置分别沿测试钻孔伸至注浆塞封堵端；c.向测试钻孔内充水,使水充满围岩裂隙，同时移动两个测试探头，每移动20cm读数一次，直至探头完全脱离钻孔；d.根据读数确定两个测试钻孔之间的围岩破碎范围；e.根据围岩破碎范围确定注浆锚索上出浆口的开设位置；f.安装锚索，注浆。2.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾传洋，付厚利，王海龙，刘珂铭，于献彬，宋小园，张贵彬，蒋将，
申请(专利权)人：临沂大学，
类型：发明
国别省市：山东,37