【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及巷道支护，具体涉及一种深井巷道三级厚层锚固强化支护方法。
技术介绍
1、在井工矿井生产过程中，随着开采深度的增加，地应力高、采动影响强烈，导致巷道围岩破碎、变形大、破坏严重，对矿井安全生产、高效开采带来了巨大挑战。相对于普通巷道而言，深部岩石巷道松散破碎范围更大，变形破坏现象更加严重，巷道支护难度更高，现有支护方法难以有效控制深部厚层岩石巷道围岩变形，传统的支护方法，如喷锚支护、钢拱架支护等，虽然能够在一定程度上提高巷道的稳定性，但在厚层岩石条件下，这些方法的支护效果往往不够理想。特别是在厚层岩石巷道中，巷道围岩的变形和破坏更为严重，传统支护手段难以满足其稳定性要求。
2、目前，针对深部厚层岩石巷道，常采用锚杆与长锚索支护形式、巷道大变形后扩刷，但该支护方法仍存在如下缺陷：①常规支护方法不能满足巷道稳定性控制要求。深部厚层岩石巷道支护仍采用常规锚杆加长锚索联合支护构成，锚杆长度为2～2.5m左右，锚杆锚固层薄，抗变形能力弱，锚索长度则为6m以上锚索，锚索在有限预应力下加固大范围岩体效果差，锚杆锚索耦合支护效果不佳。②巷道松散破碎范围大。由于围岩松散破碎，岩石强度低，在地应力、采动应力等应力作用下围岩浅表裂隙发育快，破碎程度高，极易造成巷道围岩大变形，严重时甚至产生冒落，破碎圈和塑性圈范围大大增加。③扩刷、返修工作频繁，常规支护方法难以有效控制深部破碎巷道长时稳定性，巷道支护后仍会产生大变形等现象，需要对深部厚层岩石巷道进行扩刷、返修，极大地影响了矿井安全生产，在巷道大变形后进行扩刷，往往需要重新布置支护
3、锚杆主要控制巷道浅部变形，而长锚索用于控制深部岩体的稳定。这两者在某些情况下可能无法形成一个协调一致的支护体系，导致局部区域的支护效果不佳。此外，现有方案中使用的可以注浆的锚杆、锚索均为中间设有注浆钢管的结构，其强度明显低于传统的实心锚杆、锚索，同时专用钢管的成本高，造价高。
4、因此，为了能有效控制深部厚层岩石巷道围岩变形的情况，以满足巷道稳定性的控制要求，亟需提供一种能够对深部厚层岩石巷道围岩进行强化支护的方法。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于：如何提供一种能够对深部厚层岩石巷道围岩进行强化支护的方法。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种深井巷道三级厚层锚固强化支护方法，包括如下步骤：
4、s1、巷道开挖后，通过理论计算或数值模拟或现场实测的方法，确定出巷道围岩中松动圈的范围；
5、s2、根据松动圈范围的不同，确定所需要构建的锚固层厚度，并选择适合长度的柔性锚杆；
6、s3、通过三级支护构建厚锚固层，即以锚杆为支护材料的一级支护结构，将若干锚杆环绕巷道地锚入松动圈内部，形成浅层挤压拱承载结构；
7、s4、以柔性锚杆为支护材料的二级支护结构，将若干柔性锚杆环绕巷道地锚入松动圈外围的稳定围岩中，构建厚锚固层结构；
8、s5、以长锚索为支护材料的三级支护结构，将若干长锚索环绕巷道地锚入深部弹性区岩体中，将厚锚固层结构悬吊至更深部稳定岩体；
9、s6、根据巷道围岩破碎程度及松动圈范围，采用锚注一体化装置配合柔性锚杆进行浅部围岩注浆，或在浅部围岩注浆基础上采用长锚索配合锚注一体化装置进行深部增压注浆。
10、本申请对现有深部厚层岩石巷道围岩的支护技术进行了革新，采用三级厚层锚固强化支护的方式可以显著提高锚固层的整体强度，有效控制了深部厚层岩石巷道围岩的变形，提高了巷道长时稳定性，确保了巷道围岩结构的承载能力与稳定性，满足了巷道稳定性控制要求；该方法实施过程简单、支护成本低，能有效应对深部岩石巷道松散破碎范围大，变形破坏现象严重，巷道支护难的情况，显著地提高了巷道围岩整体的支护效果，尤其在厚层岩石条件下，其亦能有效良好的支护效果；且利用锚注一体化装置配合柔性锚杆进行浅部围岩注浆，可以利用所注浆液将松散的围岩进行充分的胶结，改善了单一依靠破碎岩石自身强度受力而存在的承载能力不足的缺陷。
11、作为本专利技术进一步的方案：所述步骤s1中，设定松动圈的半径为r，其中半径r的计算公式(1)为：
12、
13、式中，c是岩体的内聚力；γ是岩体的容重；φ是岩体的内摩擦角；σ0是初始地应力；σc是岩体抗压强度。
14、作为本专利技术进一步的方案：所述步骤s3中，锚杆形成的挤压拱半径范围设定为b，其中半径b的计算公式(2)为：
15、
16、其中l为锚杆长度，α是锚杆对破碎岩体的控制角，a为锚杆间距。
17、作为本专利技术进一步的方案：所述步骤s4中，柔性锚杆构建的厚锚固层的厚度大于松动圈的半径r。
18、作为本专利技术进一步的方案：所述步骤s5中，在完成巷道支护后，对完成锚固的巷表面进行喷浆作业以封闭围岩表面，并确保喷层的厚度范围为5～30mm，为后续注浆提供止浆层。
19、作为本专利技术进一步的方案：所述步骤s6中，当通过锚注一体化装置配合柔性锚杆进行巷道浅部围岩的注浆改性时，使浆液从锚注一体化装置向破碎围岩的裂隙进行扩散，对柔性锚杆锚固范围内的围岩进行充分加固，利用所注入的浆液与一级支护共同维护表面围岩的稳定。
20、作为本专利技术进一步的方案：所述步骤s4中，柔性锚杆的间距及排距范围均为600～1000mm。
21、作为本专利技术进一步的方案：所述步骤s6中，进行浅部围岩注浆时，选用水泥浆或其他渗透性较低的注浆材料；进行深部增压注浆时，渗透性强、细度较高的化学浆液。
22、作为本专利技术进一步的方案：所述柔性锚杆包括有柔性锚杆本体、锁紧套管、球头螺母、让压环以及拱形托盘，其中柔性锚杆本体一端插入到松动圈以及塑性区内，另一端外侧设有锁紧套管，在锁紧套管的外侧设置拱形托盘并固定到巷道内壁，在锁紧套管的外侧且位于拱形托盘的一侧还通过球头螺母固定有让压环。
23、作为本专利技术进一步的方案：所述锚注一体化装置包括有防扭托盘、锚注套管、密封套和注浆弯管，其中柔性锚杆本体的外侧且位于拱形托盘的内部还设有防扭托盘，在防扭托盘的一侧还设有锚注套管，锚注套管一端插入到松动圈内，且与松动圈之间设置密封套固定，锚注套管的另一端连接注浆弯管。
24、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
25、1.本申请对现有深部厚层岩石巷道围岩的支护技术进行了革新，采用三级厚层锚固强化支护的方式可以显著提高锚固层的整体强度，有效控制了深部厚层岩石巷道围岩的变形，提高了巷道长时稳定性，确保了巷道围岩结构的承载能力与稳定性，满足了巷道稳定性控制要求；该方法实施过程简单、支护成本低，能有效应对深部岩石巷道松散破碎范围大，变形破坏现象严重，巷道支护难的情况，显著地提高了巷道围岩整体的支护效果，尤其在厚层岩石条件下，其亦能有效良好的支护效果；...
【技术保护点】
1.一种深井巷道三级厚层锚固强化支护方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种深井巷道三级厚层锚固强化支护方法，其特征在于：所述步骤S1中，设定松动圈的半径为R，其中半径R的计算公式(1)为：
3.根据权利要求1所述的一种深井巷道三级厚层锚固强化支护方法，其特征在于：所述步骤S3中，锚杆形成的挤压拱半径范围设定为b，其中半径b的计算公式(2)为：
4.根据权利要求1所述的一种深井巷道三级厚层锚固强化支护方法，其特征在于：所述步骤S4中，柔性锚杆构建的厚锚固层的厚度大于松动圈的半径R。
5.根据权利要求1所述的一种深井巷道三级厚层锚固强化支护方法，其特征在于：所述步骤S5中，在完成巷道支护后，对完成锚固的巷表面进行喷浆作业以封闭围岩表面，并确保喷层的厚度范围为5～30mm，为后续注浆提供止浆层。
6.根据权利要求1所述的一种深井巷道三级厚层锚固强化支护方法，其特征在于：所述步骤S6中，当通过锚注一体化装置配合柔性锚杆进行巷道浅部围岩的注浆改性时，使浆液从锚注一体化装置向破碎围岩的裂隙进行扩散，对柔性锚杆
7.根据权利要求1所述的一种深井巷道三级厚层锚固强化支护方法，其特征在于：所述步骤S4中，柔性锚杆的间距及排距范围均为600～1000mm。
8.根据权利要求1所述的一种深井巷道三级厚层锚固强化支护方法，其特征在于：所述步骤S6中，进行浅部围岩注浆时，选用水泥浆或其他渗透性较低的注浆材料；进行深部增压注浆时，渗透性强、细度较高的化学浆液。
9.根据权利要求1所述的一种深井巷道三级厚层锚固强化支护方法，其特征在于：所述柔性锚杆包括有柔性锚杆本体(41)、锁紧套管(42)、球头螺母(43)、让压环(44)以及拱形托盘(45)，其中柔性锚杆本体(41)一端插入到松动圈以及塑性区内，另一端外侧设有锁紧套管(42)，在锁紧套管(42)的外侧设置拱形托盘(45)并固定到巷道内壁，在锁紧套管(42)的外侧且位于拱形托盘(45)的一侧还通过球头螺母(43)固定有让压环(44)。
10.根据权利要求9所述的一种深井巷道三级厚层锚固强化支护方法，其特征在于：所述锚注一体化装置包括有防扭托盘(7)、锚注套管(9)、密封套(10)和注浆弯管(8)，其中柔性锚杆本体(41)的外侧且位于拱形托盘(45)的内部还设有防扭托盘(7)，在防扭托盘(7)的一侧还设有锚注套管(9)，锚注套管(9)一端插入到松动圈内，且与松动圈之间设置密封套固定，锚注套管(9)的另一端连接注浆弯管(8)。
...【技术特征摘要】
1.一种深井巷道三级厚层锚固强化支护方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种深井巷道三级厚层锚固强化支护方法，其特征在于：所述步骤s1中，设定松动圈的半径为r，其中半径r的计算公式(1)为：
3.根据权利要求1所述的一种深井巷道三级厚层锚固强化支护方法，其特征在于：所述步骤s3中，锚杆形成的挤压拱半径范围设定为b，其中半径b的计算公式(2)为：
4.根据权利要求1所述的一种深井巷道三级厚层锚固强化支护方法，其特征在于：所述步骤s4中，柔性锚杆构建的厚锚固层的厚度大于松动圈的半径r。
5.根据权利要求1所述的一种深井巷道三级厚层锚固强化支护方法，其特征在于：所述步骤s5中，在完成巷道支护后，对完成锚固的巷表面进行喷浆作业以封闭围岩表面，并确保喷层的厚度范围为5～30mm，为后续注浆提供止浆层。
6.根据权利要求1所述的一种深井巷道三级厚层锚固强化支护方法，其特征在于：所述步骤s6中，当通过锚注一体化装置配合柔性锚杆进行巷道浅部围岩的注浆改性时，使浆液从锚注一体化装置向破碎围岩的裂隙进行扩散，对柔性锚杆锚固范围内的围岩进行充分加固，利用所注入的浆液与一级支护共同维护表面围岩的稳定。
7.根据权利要求1所述的一种深井巷道三级厚层锚固强化支护方...
【专利技术属性】
技术研发人员：余国锋，阚甲广，段昌瑞，李傲然，王薪杰，
申请(专利权)人：淮南矿业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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