[发明专利]一种深部巷道非连续双壳加固方法

说明书

技术领域：

本发明涉及深部巷道非连续双壳加固方法，特别适用于巷道埋深大于800m、底鼓量大、全断面变形破坏严重的永久性岩石大巷工程。

背景技术

当前我国煤矿开采深度正以每年10～12m的速度增加，煤炭资源进入深部开采已成为必然趋势，可以预计在未来20a内我国很多煤矿将进入到800～1200m的深度。随着采深的不断增加，巷道受地应力的影响也越来越大，巷道围岩转变为工程软岩，巷道全断面的变形破坏严重，底臌量大等，传统的巷道支护理论和技术已不适应深部巷道围岩控制，巷道的支护成本以及返修率成倍的增加，对深部煤炭资源的开采造成严重的影响。

发明内容

本发明提供一种适用于埋深大、地应力高、围岩稳定性差、变形严重、服务年限长的岩石巷道的加固方法，能有效控制深部巷道稳定，减少支护成本。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明提供一种深部巷道非连续双壳加固方法，其特点是按如下步骤进行：

(1)巷道掘进后立即进行锚梁网索一次支护，首先掘出巷道毛断面1立即进行初喷混凝土2厚度20mm，然后挂梁网打锚杆3和锚索4，最后复喷混凝土5厚度80mm，复喷过程中要对欠开挖的部位加以凿除，对喷射混凝土表面凹凸部位分层喷射找平，将外漏的锚杆杆头、锚索索头进行适当的切除，并用水泥浆进行磨平，以方便后续长环形支架的架设和柔性层的垫设；

(2)应力承载内壳，复喷结束后5-10天，实施中深部注浆工作，顶帮打深度为2.5-3m的注浆孔6安装注浆管实施中深部注浆，形成内部注浆加固体，内部加固体与锚梁网索支护结构共同组成应力承载内壳7。

(3)应力承载外壳，注浆工作结束后1-2天实施二次支护，二次支护采用长环形支架，形成应力承载外壳8；

(4)柔性层，二次支护中架设长环形支架的同时，在长环形支架和复喷层之间从下到上依次垫设大约60mm厚的背板9形成柔性层。

(5)最后用混凝土进行底板浇筑10，形成设计要求的巷道净断面11。

步骤1所述的混凝土喷层总厚度100mm，强度为C20，初喷层厚度20mm，复喷层厚度80mm。

步骤1所述锚杆为超强螺纹钢锚杆，直径22mm，长度2400mm；所述锚杆间排距为800mm×800mm；所述钢筋网为直径6.5mm钢筋焊接而成，网片长×宽为1200mm×900mm，网孔规格为60mm×60mm，搭接长度为100mm；所述梯子梁由14#钢筋制作而成，每段长×宽为4850mm×80mm。

步骤1所述锚索为直径17.8mm，顶部对称布置3根长度为8000mm的锚索，两帮各布置1根长度4200mm的锚索；所述顶锚索间排距为2000mm×1600mm，帮锚索在巷道腰线布置一根，离底板高度为1300mm，排距1600mm。

步骤1所述顶板锚杆预紧力为75KN，两帮锚杆预紧力为35KN；顶帮锚索预紧力为100KN。

步骤2所述顶帮注浆管为Ф42mm的无缝钢管，注浆管长度为2000mm-2500mm。

步骤2所述注浆液为425#水泥、ACZ-I水泥注浆添加剂、水组成，其比例为1∶0.08∶2，注浆压力4-6MPa。

步骤3所述长环形支架由四节U36型钢搭接而成，支架排距为800mm；U36型钢每节长4400mm，中心弯曲半径为1200mm，两端弯曲半径为3500mm，两端水平长度为3477mm。

步骤4所述的背板是一种超高分子量聚乙烯板，其断裂拉伸强度40MPa，断裂伸长率350％，弯曲弹性模量600MPa，能够适应一定的岩体变形量，协调内、外壳体协同变形，吸收部分岩体变形能；同时传递外壳支护阻力，提高岩体支护强度，有效的预防岩体变形破坏。其几何尺寸长×宽×高为1600mm×300mm×60mm，每两架敷设一排。

步骤5所述的底板浇筑混凝土强度为C30。

本发明的非连续双壳加固方法是：巷道掘进后首先在巷道顶帮进行锚梁网索支护，并施加较大的预紧力，顶帮打2.5-3m注浆孔，实施中深部注浆，注浆加固围岩与锚梁网索支护结构共同形成应力承载内壳体；其后采用全断面长环形支架对巷道进行二次支护，利用全断面长环形支架较大的增阻性和可缩性形成应力承载外壳体；内外壳体之间垫约60mm厚底的背板形成柔性层，内外壳体和中间的柔性层形成非连续双壳支护结构。