一种可重复注浆加固巷道围岩的方法技术

本发明专利技术公开了一种可重复注浆加固巷道围岩的方法，根据注浆条件下巷道达到稳定可能产生的位移量，确定毛断面尺寸，选择注浆材料；确定注浆孔的深度与间排距、浆液配比、注浆参数；采用风钻或锚杆钻机在巷道周边钻注浆孔，插入注浆管，封堵管外端与孔壁间空隙；按照先低位孔后高位孔的顺序进行注浆；隔排跳注，提高注浆效果；当巷道位移增大到有明显的裂隙，或者巷道出现加速或不稳定变形时，开展新一轮的注浆；巷道通过有序变形释放能量，逐渐降低所需要的支护压力，而通过多次重复注浆，适时将因巷道收敛而破裂的围岩胶结起来，使巷道周边总存在完整性较好、强度较高的支撑结构体，最终达到或超过维持巷道稳定所需要的支护力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于巷道围岩加固
，尤其涉及。
技术介绍
位于煤体或岩体或煤岩体中的巷道,在开掘时围岩应力产生重分布，同时出现位移。随着位移不断增大，巷道将产生失稳破坏。为了巷道的稳定，需要对巷道进行支护。巷道稳定所需要的支护力与巷道围岩的位移具有一定的关系，巷道围岩位移变形越大，维持巷道稳定所需要的支护力就越小。当围岩变形一旦超过一定限值，维持巷道稳定所需要的支护力将变大。如何实现最小支护力下能完全控制巷道的稳定性，即实现最经济性的支护？由于诸多因素的不确定性与不确知性，使得围岩-支护相互作用非常复杂，这种时机目前很难把握。让巷道产生一定量的位移，可以减小支护力，但代价是围岩出现不同程度的破裂，其强度下降，支承能力也下降。注浆是通过压力将浆液挤进被加固介质的孔隙或裂隙中，把裂隙周围的块体牢牢地粘合起来。无数工程实践表明，注浆可使破碎岩体的强度大大提高，有的可提高一倍乃至数倍或接近岩块的强度，对于质地好的岩体也可提高50-70%。作为巷道中的岩体(煤体)，在巷道开挖后，随着位移的产生，裂隙也出现。通过注浆，较宽裂隙充填浆液，起粘合作用，提高了破碎岩体的整体性，或发挥岩块嵌合强度，对位移的发展产生一定的抑制作用。对于深部巷道或软岩巷道而言，一次的注浆并不能阻止巷道位移，巷道仍会继续变形，新的裂隙仍会不断产生，进而降低了围岩的强度，但同时控制巷道变形所需的支护力也在减小。如果让位移再次发展到围岩裂隙具有较好的可注性时，再次进行注浆，将破裂的围岩胶结起来，可再次提高围岩的强度与整体性。如此多次适时注浆，对围岩进行加固，使加固后的围岩所提供的支护力，完全抗衡围岩压力，巷道的稳定性就会得到保证。这种思想充分发挥了围岩的支承能力，是非常经济的控制巷道稳定性的方法。目前，巷道岩体注浆，为了使进入岩体中浆液保持压力并且不回流，往往要堵住注浆管，导致注浆管堵塞，因此注浆管是一次性的。如果多次注浆，就要多次打设注浆管。显然，这不现实，因此，需要开发可重复注浆技术。
技术实现思路
本专利技术提供了，旨在解决位于煤体或岩体或煤岩体中的巷道，在开掘时围岩应力产生重分布，同时出现位移，随着位移不断增大，巷道将产生失稳破坏，同时巷道稳定所需要的支护力与巷道的位移具有一定的关系，巷道变形越大，维持巷道稳定所需要的支护力就越小。但是，巷道的变形一旦超过一定限值，维持巷道稳定所需要的支护力将变大，但无法把握好时机使得近最经济的支护刚好在一定限值时完全抗衡围岩应力的作用，导致围岩的破裂、强度下降、巷道失稳的问题。本专利技术的目的在于提供，该方法包括以下步骤:步骤一，根据注浆条件下巷道达到稳定可能产生的位移量，确定巷道的毛断面尺寸，并选择注浆材料；步骤二，根据巷道的地应力环境和固化围岩体的承载力，按厚壁圆筒理论及工程类比综合确定加固围岩的深度范围，并以此确定注浆孔的深度与间排距、浆液配比、注浆参数；步骤三，采用风钻或锚杆钻机在巷道周边钻注浆孔，除两帮下部或角部外，钻孔应尽量垂直巷道壁面；步骤四，在完成注浆孔钻进后，插入注浆管，封堵注浆管外端与钻孔壁间的空隙，对底部的注浆管要进行保护，防止岩屑进入；步骤五，在完成一段巷道的全部注浆孔钻进与插管后，按照先注位置低的钻孔、后注高位钻孔的顺序进行注浆；步骤六，适当布设巷道收敛监测，当巷道位移增大到有明显的裂隙或者巷道出现加速或不稳定变形时，开展新一轮的注浆，注浆工艺要求同步骤五。进一步，在步骤一中，注浆材料可采用水泥浆，也可采用水泥-水玻璃或其它注浆材料。进一步，在步骤二中，注浆孔在沿巷道方向上可平行布置，也可梅花状布置，在巷道断面上，可均匀布置，若岩性差异大裂隙分布很不均匀时，也可适当调整孔间距。进一步,在步骤三中，钻头直径为42mm。进一步，在步骤四中，注浆管宜采用直径为42mm的无缝钢管，并在注浆管的管身上间隔300mnT500mm环向均勻布设4个直径为6 8mm的出衆孔,注衆管底端密封,一般管外端1000mm、底端300mm不布设出浆孔，并在出浆孔外用橡胶箍套上，形成单向阀。进一步，在步骤五中，按照先注位置低的钻孔、后注高位钻孔的顺序进行注浆时，应先底部，后两帮低部孔，再两帮高位孔，再两肩孔，最后是顶部孔；在沿巷道方向上，应隔排跳注，提闻注楽.效果；如果裂隙较大，可以先用小压力注入稠度较大的浆液或初凝时间较短的浆液，随后用较大压力注入稠度较小或初凝时间相对较长的浆液，直至完成该巷道段的注浆工作；对于斜向下的钻孔，注浆后注浆管内会积留浆液，需在完成该孔注浆时及时用水冲洗，以免堵塞注浆管。进一步，当多次重复注浆与锚喷支护结合起来时，锚喷封闭巷道表面，浆液不易向巷道内流出，注浆压力易保持，裂隙被填充更充分更均匀，注浆效果更佳。同时，注浆又为锚杆提供牢靠的锚固着力点，提高锚杆的作用效果。进一步，该方法在注浆时，可采用丝扣连接的组合注浆管，由小径管段和大径管段两种直径的钢管组成，小径管段长250mm，两端各100 mm车成标准外丝，在小径管段的中间布设直径为6 8mm出浆孔4个，沿管周均匀分布，注浆管底端密封，一般管外端1000mm、底端300mm不布设出浆孔，出浆孔外安设弹性很好、厚3mm、宽50mm的橡胶箍，将与小径管段相连的大径管段端车成标准内丝，以便与小径管段丝扣联接，小径管段半径应小于大径管段半径减去橡胶箍厚度，应保证套上橡胶箍后的小径管段比大径管段略细，防止在插入煤岩体孔中被划破或移位。进一步，该方法在注浆时，可采用一种整体式单向阀注浆管，是将无缝钢管局部进行均匀滚压成环形凹槽，然后在环形凹槽中布设直径为6 8mm出浆孔4个，沿管周均匀分布。注衆管底端密封，一般管外端1000mm、底端300mm不布设出衆孔。出衆孔外安设弹性很好、厚3mm、宽50mm的橡胶箍，凹槽半径应小于钢管半径减去橡胶箍厚度，应保证套上橡胶箍后的管径仍比钢管略小，防止在插入煤岩体孔中被划破、移位，该整体式单向阀注浆管也可在钢管厂通过模注或锻压而成。进一步，该方法在注浆时，可采用另一种整体式单向阀注浆管，该整体式单向阀注浆管是将无缝钢管局部挤压成对称的一对凹坑，然后在凹坑中布设直径为12 15mm出浆孔I个，在出浆孔上放置压缩性能较好的厚4 5mm的橡胶垫，用铆钉将对称的两出浆孔联结起来，铆接不能太紧，要求注浆时，在注浆压力下，浆液压缩橡胶垫和使橡胶垫变形，形成通道流向注浆管外，可按300mm的间距布置一对出浆孔(注浆管底端密封，一般管外端1000mm、底端300mm不布设出浆孔)，相邻出浆孔对，应垂直布设，凹坑的深度应保证安装对接铆钉后仍略低于注浆钢管表面，该整体式单向阀注浆管也可在钢管厂通过模注或锻压而成。本专利技术提供的可重复注浆加固巷道围岩的方法，根据注浆条件下巷道达到稳定可能产生的位移量，确定巷道的毛断面尺寸，并选择注浆材料；根据巷道的地应力环境和固化围岩体的承载力，按厚壁圆筒理论及工程类比综合确定加固围岩的深度范围，并以此确定注浆孔的深度与间排距、浆液配比、注浆参数；采用风钻或锚杆钻机在巷道周边钻注浆孔，除两帮下部或角部外，钻孔应尽量垂直巷道壁面；在完成注浆孔钻进后，插入注浆管，封堵注浆管外端与钻孔壁间的空隙，对底部的注浆管要进行保护，防止岩屑进入；在完成一段巷道的全部注浆孔钻进与插管后，按照先注位置低的钻孔、后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可重复注浆加固巷道围岩的方法，其特征在于，该方法包括：步骤一，根据注浆条件下巷道达到稳定可能产生的位移量，确定巷道的毛断面尺寸，并选择注浆材料；步骤二，根据巷道的地应力环境和固化围岩体的承载力，按厚壁圆筒理论及工程类比综合确定加固围岩的深度范围，并以此确定注浆孔的深度与间排距、浆液配比、注浆参数；步骤三，采用风钻或锚杆钻机在巷道周边钻注浆孔，除两帮下部或角部外，钻孔应尽量垂直巷道壁面；步骤四，在完成注浆孔钻进后，插入注浆管，封堵注浆管外端与钻孔壁间的空隙，对底部的注浆管要进行保护，防止岩屑进入；步骤五，在完成一段巷道的全部注浆孔钻进与插管后，按照先注位置低的钻孔、后注高位钻孔的顺序进行注浆；步骤六，适当布设巷道收敛监测，当巷道位移增大到有明显的裂隙或者巷道出现加速或不稳定变形时，开展新一轮的注浆，注浆工艺要求同步骤五。

【技术特征摘要】
1.一种可重复注浆加固巷道围岩的方法，其特征在于，该方法包括: 步骤一，根据注浆条件下巷道达到稳定可能产生的位移量，确定巷道的毛断面尺寸，并选择注浆材料； 步骤二，根据巷道的地应力环境和固化围岩体的承载力，按厚壁圆筒理论及工程类比综合确定加固围岩的深度范围，并以此确定注浆孔的深度与间排距、浆液配比、注浆参数； 步骤三，采用风钻或锚杆钻机在巷道周边钻注浆孔，除两帮下部或角部外，钻孔应尽量垂直巷道壁面； 步骤四，在完成注浆孔钻进后，插入注浆管，封堵注浆管外端与钻孔壁间的空隙，对底部的注浆管要进行保护，防止岩屑进入； 步骤五，在完成一段巷道的全部注浆孔钻进与插管后，按照先注位置低的钻孔、后注高位钻孔的顺序进行注浆； 步骤六，适当布设巷道收敛监测，当巷道位移增大到有明显的裂隙或者巷道出现加速或不稳定变形时，开展新一轮的注浆，注浆工艺要求同步骤五。2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤一中，注浆材料可采用水泥浆，也可采用水泥-水玻璃，或其它注浆材料。3.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤二中，注浆孔在沿巷壁方向上可平行布置，也可梅花状布置，在巷道断面上，可均匀布置，若岩性差异大裂隙分布很不均匀时，也可适当调整孔间距。4.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤三中，钻头直径为42mm。5.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤四中，注浆管宜采用直径为42mm的无缝钢管，并在注浆管的管身上间隔300mnT500mm环向均匀布设4个直径为6 8mm的出浆孔，注浆管底端密封，一般管外端1000mm、底端300mm不布设出浆孔，并在出浆孔外用橡胶箍套上，形成单向阀。6.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤五中，按照先注位置低的钻孔、后注高位钻孔的顺序进行注浆时，应先底部，后两帮低部孔，再两帮高位孔，再两肩孔，最后是顶部孔；在沿巷道方向上，应隔排跳注，提高注浆效果； 如果裂隙较大，可以先用小压力注入稠度较大的浆液或初凝时间较短的浆液，随后用较大压力注入稠度较小或初凝时间相对较长的浆液，直至完成该巷道段的注...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹正盛，郑清洁，琚晓冬，李庆波，高卫亮，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：