[发明专利]合理置换构建同性围岩软岩巷道支护技术

说明书

技术领域：本发明涉及地矿技术领域，尤其是一种防止煤矿巷道变形塌落的支护技术。

背景技术：随着煤矿开采范围的扩展，开采深度不断增加，开采条件越来越困难，尤其是大埋深、复杂构造和采动应力下软弱岩煤体自身膨胀给巷道支护带来的叠加压力，一直是困扰煤矿巷道支护的难题。因为这些压力有时间快慢的差异、力的大小和方向差异，因此是不等时、不均匀的叠加压力组合。巷道支护在这种不均匀的叠加压力作用下，会遭到反复破坏，常规的支护技术难以保证巷道的稳定。巷道支护不稳定，影响矿井建设期间的安全生产，也会给以后的正常使用带来安全隐患。

随着锚喷技术的发明与发展，上世纪中期美国、澳大利亚以悬吊梁、组合梁、组合拱理论提出以锚杆为主体的支护体系。俄罗斯、波兰、土耳其等产煤大国至今仍采用不同类型金属支架来处理巷道的支护问题。目前，国内在吸取国外技术的基础上，对大埋深、构造应力、采动压力和“软弱岩、煤体”自身膨胀应力下的巷道支护，主要采用两种支护方式：一种是大型号U型钢全封闭架棚和架棚后再喷浆的复合支护技术；另一种是高强锚杆加锚索加锚网喷复合支护技术；也曾尝试过大板块和网翘支护技术。这些支护技术一是不能很好地解决目前困难巷道支护的稳定问题，二是施工复杂、巷道支护成本高，巷道支护破坏后再修复就更为困难。国内最新发展的“软弱岩、煤体”支护技术是采用锚杆注浆的方法，利用注浆锚杆向软弱岩、煤体内注入带有压力的浆液，提高煤岩体自身的强度，取得较好的成效，但由于注入岩、煤体内的浆液压力难以持久稳定，仍存在着支护效果不稳定的问题。公开号为CN1963150A、申请号为200610162650.1的专利申请公开了一种强韧封层稳压胶结缓释叠加应力软弱岩煤体支护技术，该技术将注浆锚杆置入巷道围岩、煤体内，注入带有压力的水泥浆液，在巷道表面布置以钢丝绳为径骨的水泥喷层。该方法能够对大埋深、受构造应力、采动压力和“软弱岩、煤体”自身膨胀应力影响下的巷道起到较好的支护作用。

在前述专利申请的基础上，本发明进一步改进，使支护效果更加稳定。

发明内容：本发明采用以下技术方案：合理置换构建同性围岩软岩巷道支护技术，采用锚注支护，将注浆锚杆置入巷道围岩内，注入带有压力的水泥浆液，在巷道表面布置以钢丝绳为径骨的水泥喷层作为封层，其特征在于，在实施锚注支护之前，采用合理置换技术，在开挖巷道断面时，对其中的极软岩、裂隙丰富的岩石和在外力作用下松动的岩石用喷施混凝土予以置换。

高应力构造复杂区巷道围岩是天然条件下赋存的岩石群体，具有非均质层状赋存、非连续体和受力的各向异性。在复杂应力状态下这些特性造成岩体的破碎、变形、流变对巷道支护压力极大。本发明采取合理置换技术，把其中极软岩、裂隙丰富的岩石和在外力作用下松动的岩石等软弱部分用喷施混凝土予以置换，配合后序的锚杆和注浆技术，把围岩体构建成抗压、抗拉和抗剪强度都得以极大提升的均质、同性、连续的支护群体。

因此，本发明较现有的支护技术支护效果更稳定。

附图说明：附图为本发明巷道支护断面结构示意图。其中，1注浆锚杆，2巷道断面，3底角基础坑，4封层。

具体实施方式：下面结合附图对本发明作进一步说明。

实施例中，本发明在开挖巷道时还深挖底角，并对底角基础坑3喷施混凝土予以置换。底角处于巷道交叉点，是应力集中区，这里本是巷道支护中最薄弱的地方，本发明深挖底角，然后再喷施混凝土填充，即以混凝土置换此处的不稳定软岩，使之成为支护的强基础，进一步稳定了支护效果。实施例中本发明采用多层次注浆锚杆1不同深度地置入围岩中，每层注浆锚杆1外端悬挂相互连结的钢丝绳并喷施混凝土组成多喷层封层4。本发明采用多层次锚杆1与多喷层封层4相匹配，每个喷层4与各自的锚杆1相组合，在岩体内形成多层次锚杆。多层次锚杆使单位岩体内的锚杆组合量密度加大，经多次注入带压浆液使之充分胶结，新的组合体以锚杆和胶结基质为主体，可进一步克服围岩抗拉和抗剪强度低的状况，把原来非均质、非连续、各向异性的岩石群体构建成均质、同性和连续的高强度新型岩体，提高支护效果。