[发明专利]矿井大松动圈巷道渐进式支护方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种围岩支护方法，特别涉及一种矿井大松动圈巷道渐进式支护方法。

背景技术

矿井巷道开挖后，其围岩由原来的三向应力状态变成了两向应力状态，围岩的强度(主要指长期强度)就会变低，而其所受应力会因周围应力重新分布而增大(产生集中应力)。如果围岩所受应力超过了其强度，围岩就会受到破坏产生松动，集中应力内移，继续破坏离巷道空间较远的围岩，直到围岩的强度高于集中应力为止。由此，在巷道围岩中产生了一定的松动范围，巷道围岩产生的松动范围就叫松动圈。巷道围岩松动范围愈大，因松动产生的体积膨胀愈大(碎胀)，巷道变形就越严重。换句话说，巷道的松动圈越大，支护越困难。一般来说，围岩松动圈厚度大于2.2米的矿井巷道就称为大松动圈巷道。随着地下资源开采向深部转移，由于地压增加，大松动圈巷道越来越多。由于目前大松动圈巷道施工方法不科学，破坏非常严重。例如，很多煤矿的开拓工程经过多次维修仍然不能安全使用，支护成本大幅度升高。为此，提出科学的大松动圈巷道支护方法是十分必要的，而这就需要先对巷道围岩大松动圈的形成过程有科学的认识。

巷道围岩大松动圈是从无到有、从小到大逐渐形成的。一般来说，厚度大于1.5m的松动圈要经过1-3个月的形成过程。巷道空间周围因受开挖影响而发生应力重新分布的岩体称为围岩，未受开挖影响的岩体称为原岩。围岩由四部分组成，应力升高弹性圈、塑性硬化圈、塑性软化圈和塑性流动圈。松动圈属于围岩的一部分，一般由两部分组成：塑性软化圈和塑性流动圈。巷道大松动圈的形成过程包含三个相互联系的过程，一是随着应力升高弹性圈和塑性硬化圈(这两部分不属于松动圈的范围，并且随开挖后立即形成)的逐渐向围岩深部移动，塑性软化圈慢慢扩大，并最终形成一定厚度的塑性流动圈；二是围岩裂隙逐渐增大、增多并相互贯通形成裂隙网，应力升高弹性圈会出现一些微裂隙，塑性硬化圈时微裂隙不断发展扩大并最终形成滑移线，塑性软化圈时滑移线形成破裂面、裂隙发展和贯通速度快速提高、承载能力迅速下降，塑性流动圈时裂隙发展和贯通速度变慢、裂隙间岩块在稳定的应力下开始错动；三是围岩变形、破碎膨胀并向开挖空间拥挤，应力升高弹性圈和塑性硬化圈围岩体积基本不膨胀，塑性软化圈围岩体积开始膨胀，塑性流动圈体积继续快速增加。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种矿井大松动圈巷道渐进式支护方法，能够有针对性地根据巷道松动圈的发展状况，采用相应的支护手段以使巷道围岩形成稳定的支护结构，保证矿井的安全使用，降低支护成本。

本发明的矿井大松动圈巷道渐进式支护方法，包括以下步骤：

(1)开挖后，对巷道进行初喷，初喷形成的混凝土喷浆层厚度不大于50mm；

(2)初喷后，在临时支护下挂设钢筋网和钢筋梯，然后打眼安装注浆锚杆，形成组合支护；

(3)根据巷道地质条件选择测定点，在测定点处打眼安装探测松动圈的系统，并安装断面收敛仪，以测定巷道松动圈的变化和巷道断面收敛情况；

(4)根据巷道断面监测情况，对巷道断面变形大的部位补充安装锚杆，使巷道均匀收敛；

(5)在松动圈的厚度大于注浆锚杆的长度后，打眼安装注浆锚索；

(6)当巷道断面变形稳定、松动圈不再扩大时进行复喷，复喷形成的混凝土喷浆层的厚度使得钢筋网和钢筋梯至少有20mm的保护层；

(7)复喷混凝土硬化后，利用步骤(2)中安装的注浆锚杆进行围岩浅部注浆；

(8)围岩浅部注浆后，利用步骤(5)中安装的注浆锚索进行围岩深部注浆。

进一步，在步骤(2)中的所述注浆锚杆和/或步骤(5)中的所述注浆锚索包括锚体及设在锚体锚固段的延展机构，所述锚体的自由段设有注浆孔；所述延展机构包括膨胀套和引胀件，所述锚体穿过膨胀套后与引胀件连接；岩体变形对锚体及引胀件产生轴向拉力时引胀件对膨胀套形成挤压，使得膨胀套产生径向变形而膨胀。

进一步，所述注浆锚杆和/或所述注浆锚索还包括隔离筒，所述隔离筒的顶部封闭、底部设有开口，并且所述隔离筒套在膨胀套外。

进一步，所述引胀件呈上大下小的锥台状，并且所述引胀件的大部直径大于膨胀套的内径、小部直径小于膨胀套的内径；所述膨胀套的顶部和底部均设有开口，并且所述膨胀套的壁上设有从其顶部开口处开始延伸的变形缝。

进一步，所述膨胀套的壁上设有至少两条沿其轴向延伸的变形缝，各所述变形缝沿膨胀套的周向均匀分布。