FRP网格纤维增强水泥基复合材料修复底鼓巷道的方法技术

本发明专利技术公开了FRP网格纤维增强水泥基复合材料修复底鼓巷道的方法，包括以下步骤：在巷道底板沿着巷道走向方向开设的多条槽，槽中注入纤维增强水泥基复合材料；待巷道底板(槽之外的底板岩层)鼓出最大高度超过10厘米时进行“起底”；将FRP网格水平铺设在“起底”后的巷道底板；将“起底”产生的废弃矸石铺设在固定在巷道底板的FRP网格的上部；在铺设的第一层废弃矸石上面架设的第二层FRP网格上部铺设废弃矸石；在废弃矸石上方铺设第三层FRP网格；将纤维增强水泥基复合材料注入废弃矸石中。本发明专利技术提供的FRP网格纤维增强水泥基复合材料修复底鼓巷道的方法具有操作简单、施工方面的优点，可以实现底鼓巷道的快速修复。以实现底鼓巷道的快速修复。以实现底鼓巷道的快速修复。

【技术实现步骤摘要】
FRP网格纤维增强水泥基复合材料修复底鼓巷道的方法


[0001]本专利技术涉及煤矿开采
，尤其涉及一种FRP网格纤维增强水泥基复合材料修复底鼓巷道的方法。

技术介绍

[0002]通常情况下，煤矿巷道掘进之后需要对巷道的顶板和两帮采用包括锚杆、锚索在内的支护形式进行加固处理，而对于巷道底板一般不进行额外的加固。受采掘工程活动影响，特别是随着煤矿开采深度的逐步增加，未加固的巷道底板岩层将会出现向上隆起的现象，俗称巷道底鼓。与正常巷道相比，产生底鼓之后的巷道断面将会缩小，同时高低起伏的巷道底板将直接影响到矿井正常的运输与行人。特别严重的情况下将会造成整条巷道的报废，给矿井安全高效生产带来严重隐患。目前常用的巷道底鼓治理方式主要包括以下三种：1)对巷道已经鼓出的部分进行临时清理，简称“起底”；2)在巷道掘进成型后对巷道底板进行加固，以提高巷道底板岩层的强度，继而缓解或阻止底鼓现象的出现；3)通过在巷道底板开槽等方式对巷道底板周围的围岩进行应力释放，以减轻由于应力集中产生的底鼓。
[0003]采用传统的“起底”处理巷道底鼓的方法存在以下问题：1)作为一种消极的处理巷道底鼓的方法，并不能从根本上改善巷道底板的应力环境。在采动应力的影响下，巷道底鼓现象依然会反复出现；2)采用机械破岩处理底鼓巷道产生的废弃矸石需要运输至井下其他位置，产生额外的矸石排放。
[0004]在巷道掘进成型初期对巷道底板采用包括锚杆支护在内的形式进行加固的方法存在总体经济投入较大、治理效果不佳的问题。其主要原因在于：巷道掘进活动使得巷道周围原有的应力平衡遭到破坏，围岩应力重新分布到实现第二次应力平衡之间需要一定的时间。当巷道顶板、两帮和底板同时得到加固之后，应力平衡的过程被人为阻止，本来通过底鼓实现应力释放的进程转移到巷道其他部位，对巷道顶板和两帮的围岩稳定控制带来影响。
[0005]采用应力转移和释放的方法处理巷道底鼓属于一种积极主动的治理方法，在现场取得了较好的实践效果。但是，单纯采用应力转移和释放并不能从根本上提高底板岩层的强度，其治理效果具有一定的局限性。
[0006]综合包括“起底”、加强支护和应力转移与应力释放相结合的方式是今后处理底鼓巷道的主要发展方向。考虑到巷道开采深度增加后原岩应力的增加、传统支护形式带来的额外运输工作量以及处理底鼓巷道出现的废弃矸石的运输工作，有必要开发一种新型的底鼓巷道加固方法。通过革新施工工艺、引入包括纤维增强复合材料(Fiber
‑
reinforced polymer，简称FRP)在内的新型材料，为深部开采煤矿底鼓巷道快速修复提供一种新的技术途径。

技术实现思路

[0007]为克服现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种操作简单、施工方便、且可有
效地控制巷道的底鼓变形的FRP网格纤维增强水泥基复合材料修复底鼓巷道的方法。
[0008]为了达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是：一种FRP网格纤维增强水泥基复合材料修复底鼓巷道的方法，包括如下步骤：
[0009]步骤一，在巷道底板沿着巷道走向方向开设有多条槽；
[0010]步骤二，在开设的多条槽中依次注入纤维增强水泥基复合材料；
[0011]步骤三，待槽之外的底板岩层出现底鼓，且鼓出最大高度超过10厘米时，采用气动凿岩机进行“起底”；
[0012]步骤四，将FRP网格水平铺设在“起底”后的巷道底板，通过定位螺栓和螺母将其固定在巷道底板；
[0013]步骤五，将步骤三“起底”产生的废弃矸石铺设在固定在巷道底板的FRP网格的上部；
[0014]步骤六，在铺设的第一层废弃矸石上面架设第二层FRP网格，并通过螺母和定位螺栓进行固定；
[0015]步骤七，在第二层FRP网格上部铺设废弃矸石；
[0016]步骤八，在废弃矸石上方铺设第三层FRP网格，通过螺母将其固定在定位螺栓上；
[0017]步骤九，将采用煤矸石为骨料的纤维增强水泥基复合材料注入铺设在FRP网格中间的废弃矸石上，直至充满所有空隙；
[0018]步骤十，重复步骤四至步骤九，直至所有充填工作完成。
[0019]优选地，所述槽的宽度为20
‑
40厘米，深度为50厘米。
[0020]优选地，所述槽中的一条位于巷道宽度的中心位置，另外两条槽对称布置在巷道宽度中心位置的两侧，分别距离巷道两帮各30
‑
50厘米。
[0021]优选地，所述纤维增强水泥基复合材料中使用的骨料为粉碎后的煤矸石。
[0022]优选地，所述纤维增强水泥基复合材料的胶凝材料为快硬硫铝酸盐水泥。
[0023]优选地，所述纤维增强水泥基复合材料的纤维材料为超高分子量聚乙烯纤维。
[0024]优选地，所述纤维增强水泥基复合材料的水为井下净化处理的矿井水。
[0025]优选地，所述FRP网格为通过挤压成型工艺生产得到的蜂窝状三维结构。
[0026]优选地，所述FRP网格的基体材料包括但不局限于玄武岩纤维、玻璃纤维和碳纤维。
[0027]优选地，所述FRP网格的长度为巷道底板的实际宽度，所述FRP网格宽度为其长度的一半。
[0028]优选地，所述纤维增强水泥基复合材料能够完全充满废弃矸石的空隙，所述的用于输送纤维增强水泥基复合材料的注浆泵压力不得低于2兆帕。
[0029]本专利技术底鼓巷道加固修复方法的有益效果是，采用具有轻质高强力学特性的纤维增强复合材料(FRP)网格作为主要加固材料；通过在巷道底板上开设槽的方式可以有效地降低巷道底板的应力集中，为巷道底板的应力释放提供变形空间；在槽中依次注入纤维增强水泥基复合材料，所述的纤维增强水泥基复合材料的骨料为煤矸石，胶凝材料为快硬硫铝酸盐水泥，纤维材料为超高分子量聚乙烯纤维。由于快硬硫铝酸盐水具有高水灰比、快硬和早期强度高的力学特性，超高分子量聚乙烯纤维具有大变形的特性，配合煤矸石骨料添加经过井下净化处理的矿井水制备的纤维增强水泥基复合材料，通常在1天以内即可满足
正常的运输和行人需要，实现底鼓巷道的快速修复。
附图说明
[0030]图1是本专利技术实施例的未出现底鼓之前巷道示意图；
[0031]图2是本专利技术实施例的出现底鼓之后巷道示意图；
[0032]图3是本专利技术实施例的巷道底板开槽并注入纤维增强水泥基复合材料施工过程示意图；
[0033]图4是本专利技术实施例的巷道底板开槽并注入纤维增强水泥基复合材料施工完成后巷道底板示意图；
[0034]图5是本专利技术实施例的FRP网格示意图；
[0035]图6是本专利技术实施例的整体施工过程示意图。
[0036]附图标记：
[0037]1‑
锚杆；2
‑
巷道顶板；3
‑
巷道两帮；4
‑
巷道底板；5
‑
矩形槽；6
‑
纤维增强水泥基复合材料；7
‑
废弃矸石；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.FRP网格纤维增强水泥基复合材料修复底鼓巷道的方法，包括如下步骤：步骤一，在巷道底板沿着巷道走向方向开设多条槽；步骤二，在开设的多条槽中依次注入纤维增强水泥基复合材料；步骤三，待矩形槽之外的底板岩层出现底鼓，且鼓出最大高度超过10厘米时，采用气动凿岩机进行“起底”；步骤四，将FRP网格水平铺设在“起底”后的巷道底板，通过定位螺栓和螺母将其固定在巷道底板；步骤五，将步骤三“起底”产生的废弃矸石铺设在固定在巷道底板的FRP网格的上部；步骤六，在铺设的第一层废弃矸石上面架设第二层FRP网格，并通过螺母和定位螺栓进行固定；步骤七，在第二层FRP网格上部铺设废弃矸石；步骤八，在废弃矸石上方铺设第三层FRP网格，通过螺母将其固定在定位螺栓上；步骤九，将采用煤矸石为骨料的纤维增强水泥基复合材料注入铺设在FRP网格中间的废弃矸石上，直至充满所有空隙；步骤十，重复步骤四至步骤九，直至所有充填工作完成。2.根据权利要求1所述的FRP网格纤维增强水泥基复合材料修复底鼓巷道的方法，其特征在于：所述槽的宽度为20
‑
40厘米，深度为50厘米，所述槽中的一条位于巷道宽度的中心位置，另外两条矩形槽对称布置在巷道宽度中心位置的两侧，分别距离巷道两帮各30
‑
50厘米。3.根据权利要求1所述的FRP网格纤维增强水泥基复合材料修复底鼓巷道的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：杭银建，刘金虎，刘洪林，王庆国，赵小利，李剑峰，黄海山，李国栋，王宏志，马述起，赵红超，
申请(专利权)人：江苏国能深井安全开采科技有限公司，
类型：发明
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