[发明专利]大变形易冒落破碎松散巷道的快速支护方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种巷道支护技术领域，更具体涉及一种大变形易冒落破碎松散巷道的快速支护方法，同时还涉及一种大变形易冒落破碎松散巷道的快速支护方法的装置。本发明将广泛适用于未胶结的松散破碎岩体、有严重失陷性的黄土、大面积淋水的富水岩体和严寒地区的冻胀岩体内的矿山巷道(如煤矿、铁矿)，小型地下隧道(如输水隧道)等支护领域。

背景技术

软岩巷道的快速支护方法经历了木支护、砌碹支护、型钢支护到锚杆支护的发展过程。目前，国内外广泛采用的支护形式主要有：

1、U型钢可缩性支架

U型钢本身具有比较合理的截面几何形状和较高的强度，因此U型钢可缩性支架支撑能力大，可缩量大，稳定性好。它的特性基本符合巷道围岩的活动规律。但是，U型钢支护也有不利方面，例如，在拱形断面的煤巷中，上部角煤不易维护，往往造成支架集中受力，变形量大。

2、矿用工字钢梯形可缩性支架

矿用工字钢梯形可缩性支架在我国中、小型矿山和地方矿山以及机械化程度较低煤矿的煤巷中有着发展前途。但是矿用工字钢梯形可缩性支架存在着抗弯性能不足、巷道易变形和维护费用高的弱点，尤其在软弱易冒地层不宜使用。

3、锚杆支护

由于矿山巷道围岩的多变性和支护质量的隐蔽性，锚杆支护存在一系列的问题，特别是对于地质条件恶劣、围岩强度很低和受多次采动高应力作用的煤矿巷道来说，锚杆支护是一把双刃剑，在具备经济性和快捷性的同时，存在相当大的安全隐患。

4、组合锚杆支架

所谓组合铺杆，就是用拉杆、梁，或梁、网等构件将单个锚杆连成一个对顶板起支护作用的整体结构。

国内外实践表明，在受回采影响的动压巷道内(包括大断面巷道)，可以有条件的推广采用组合锚杆，至于组合锚杆的结构、支护参数、适用范围和配套机具等，都是需要进一步研究和解决。

5、联合支护

提高棚式支架支护强度，支护形式向多样化发展。但这种联合支护方式存在施工程序较为复杂、支护效率低和支护成本居高不下等问题。

在地质条件复杂、破碎松散、易冒落、大埋深的地层中，易发生冒顶底鼓、两帮侧移、大变形、破坏、支架损毁等问题，以上支护形式很难有效控制巷道变形，使矿山巷道变形过大、侵入限界，甚至有坍塌冒落的危险，极大的威胁矿山的安全生产运营，制约巷道的掘进速度；因此，大变形易冒落破碎松散巷道的快速有效支护已成为困扰矿山巷道正常生产的瓶颈之一。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术存在的问题和不足，在于提供了一种大变形易冒落破碎松散巷道的快速支护方法，该方法实现了支护体系的封闭成环和接顶的效果，与巷道围岩组成完整的支护体系，较其它刚性支护方法能有效抑制巷道围岩的变形，支护效果显著，方法简单，操作方便，根本解决了支架和围岩不密贴的问题，有效地避免巷道围岩支护期间的塌落和抵抗巷道底鼓变形。

本发明的另一个目的是在于提供了一种大变形易冒落破碎松散巷道的快速支护的装置，该装置能大大缩短耗费在巷道支护上的施工时间，提高破碎松散巷道围岩的支护速度和效率，进而推进巷道掘进速度和效率，安装方便、快捷。该装置与其它支护装置相比，所用刚材减少，大大节约支护成本。

本发明的大变形易冒落破碎松散巷道的快速支护方法是这样实现的：

本快速支护方法是将支护结构与巷道围岩视作统一的承载结构，是在尽量发挥和利用巷道围岩的自身承载支护潜力的基础上，在封闭成环和接顶的支护原则下，及时地采用钢筋网、注浆锚杆、钢格栅和喷射混凝土等支护结构加固、支护巷道围岩，使其共同组成柔性承载圈，共同承担上部荷载。

大变形易冒落破碎松散巷道每循环开挖后，即刻停止开挖进行巷道围岩支护工作，巷道围岩支护方法按以下步骤实现：

(1)清除巷道围岩岩壁上的松散石块，以免支护过程中脱落伤人；

(2)沿着巷道开挖轮廓线挂钢筋网并初喷薄层混凝土，将巷道围岩和钢筋网覆盖；

(3)在巷道壁钻孔安设锚杆，锚杆杆头外露长度应不小于20cm；

(4)安设左右边墙钢格栅拱架，支撑左右侧壁围岩；

(5)安设顶拱钢格栅拱架，其下部连接在第4步施工的左右边墙钢格栅拱架上，接顶支撑上部围岩；

(6)清除巷道底部浮渣，安设仰拱的钢格栅拱架，两边分别连接第4步施工的左右边墙钢格栅拱架上，支撑系统封闭成环；

(7)采用普通水泥砂浆或早强水泥砂浆或树脂对锚杆实施注浆施工，直至注浆孔压力达到0.4MPa；