[发明专利]深部巷道围岩分区破裂的锚注一体化支护方法

说明书

技术领域

本发明涉及深部高地应力矿山洞室的支护技术领域，尤其涉及深部巷道围岩分区破裂的锚注一体化支护方法。 

背景技术

随着对能源需求量的增加和开采强度的不断加大，浅部资源日益减少，国内外矿山都相继进入深部资源开采状态。我国预测的煤炭资源总量约50592亿吨，其中埋藏深度大于1000m的约占53%，大于600m的约占73%。我国东部大多数矿井的开采深度均已超过800米，不少矿井正在向900～1000米深度延伸，面对我国东部1000～2000m煤炭资源占2000m以内预测储量的83%，以及全国深部煤炭储量占多的形势，可以预计在未来20年我国很多煤矿将进入到1000～1500m的深度。同时，在今后10～20年内，我国金属和有色金属矿山将进入1000～2000m深度开采。据我国煤炭行业统计，随着采深的增加，地应力随之越来越大，工程结构和围岩均处在高应力、高渗透压、高温和受采动影响的恶劣条件下，导致深部洞室的破坏越来越严重，长期变形不止，支护难度也越来越大。近10年巷道支护成本增加了1.4倍，巷道翻修量占整个巷道掘进量的40%。我国统计的深井巷道翻修率甚至高达200%，一些矿井巷道因难于维护而被遗弃。这些严重的巷道变形破坏不仅给矿山造成严重的技术困难和巨大经济投入，还造成严重的安全隐患。 

随着巷道开挖深度的不断增加，伴随着深部岩体工程响应发生了一系列新的特征科学现象，其中分区破裂现象就是深部岩体工程开挖时所发生的特有的破坏现象之一，该现象的表现特征就是在深部岩体中开挖洞室或者巷道时，在两帮和顶板围岩中会产生多个破裂区和完整区逐次交替的分区破裂现象。但目前的支护理论和设计都是针对围岩松动圈理论，对于深部巷道在高地应力的作用下围岩分区破裂现有的锚网喷和U型钢架棚控制方法和技术存在不足。造成深部巷道分区破裂围岩支护困难，破坏严重，出现了锚杆失效、喷体脱落、顶板冒落、片帮和底鼓等非线性变形破坏，返修率高，支护成本增加。 

在专利【200810017076.X】公开了深井大断面松散围岩巷道支护方法，该发明将永久支护的多次施工改为锚、网、注、喷一次顺序完成，施工速度快，节约支护材料，造价低，而且单位体积内钻孔布置相对减少，有利于围岩的稳定性。但该发明把围岩看成单层松动圈，没有采用锚索支护，不适用于深部巷道分区破裂围岩。 

发明内容

为解决深部高地应力巷道稳定性控制难题，本发明在充分研究分析分区破裂围岩巷道分区破坏形态和机理的基础上，提出了深部巷道围岩分区破裂的锚注一体化控制方法。 

本发明采用的技术方案如下： 

深部巷道围岩分区破裂的锚注一体化支护方法,包括以下步骤: 

(1)巷道开挖后及时进行锚网喷支护,首先在刚开挖完的巷道围岩内壁上喷射一层喷砼20-30mm，然后垂直于围岩表面钻孔，所述的钻孔的穿过第一破裂区到完整区内，然后在巷道围岩内表面设置挂网并利用锚杆对挂网锚固，然后再喷砼70-80mm； 

(2)在巷道的顶板围岩上施加锚索，锚索钻孔深度穿过两层破裂区，其锚索固定端位于深部完整岩体内，紧贴巷道围岩架设工字钢梁，锚索穿过喷砼、工字钢梁和工字钢梁外面设置的让压环，用锚索锁具固定在巷道的围岩内壁上； 

（3）滞后锚杆支护20-30天，在围岩内打注浆孔，采用长短结合注浆管或中空分段螺旋式注浆锚杆对破裂分区进行注浆。 

步骤（1）所述的锚喷网由锚杆组成，所述的锚杆选用Φ22高预紧力超强锚杆，锚杆垂直于巷道表面施加，根据锚杆支护能量判据n≥ΔU/U_b确定锚杆的根数，其中n表示锚杆的根数，ΔU表示为围岩变形过程中可释放的总应变能，U_b表示为岩体变形破坏过程中锚杆所吸收的总能量，进而确定锚杆的间排距（间排距的确定方法是行业公知技术，在此不再详细说明），所述的锚杆锚固端位于完整区岩体中，另一端通过托盘将挂网紧压在喷层上，旋紧螺母施加预紧力。 

步骤（1）所述的喷砼为两层总厚度100mm的混凝土喷砼，第一层为开挖后接着喷厚度为20-30mm，第二层为锚网支护后再喷厚度为70-80mm。 

步骤（1）所述的挂网为焊接钢筋网，所述的锚杆托盘为8mm厚钢板，锚杆托盘尺寸为120mm×120mm，预紧力50kN-80kN。 

步骤（2）所述的让压环与锚索锁具之间设有垫块，所述的让压环与工字钢梁之间设有锚锁托盘，所述的让压环的预紧力为150kN-200kN。