[发明专利]一种巷道围岩稳定性的电极优化布置方法

摘要

一种巷道围岩稳定性的电极优化布置方法，属于软岩巷道围岩改性技术领域，具体涉及了一种电化学改善黏土类软岩巷道围岩稳定性的电极优化布置方法，其具体布置方式是：通过钻孔在黏土类软岩巷道围岩深部即钻孔底端处放置阳极电极，在围岩表面即钻孔口处固定阴极电极。通过高压胶管向阳极端注入浓度为1～5mol·l-1的CaCl2或AlCl3电解液，接通直流电源后，电渗方向从围岩深部流向浅部表面，使改性区岩体内的水从围岩深部向浅部电渗排出，具有更快的排水速度、更高的排水率和更好的排水固结效果。有利于巷道围岩变形与应力控制，从而显著地提高了黏土类软岩巷道围岩的长期稳定性。

主权项

一种巷道围岩稳定性的电极优化布置方法，其特征在于是一种电化学改善黏土类软岩巷道围岩稳定性的电极优化布置方法，该方法通过钻孔在黏土类软岩巷道围岩深部的钻孔底端处放置阳极电极，在围岩表面的钻孔口处固定阴极电极，向钻孔内注入电解液，接通直流电源后，电化学改性区域内的电渗方向从巷道围岩深部指向围岩表面，向围岩外部排水；电泳方向从巷道围岩表面指向围岩深部，围岩浅部阴极区域的矿物微粒向围岩深部移动，围岩深部阳极区域的岩石孔隙率减小，围岩浅部阴极区域的岩石孔隙率增大，控制巷道围岩变形与应力，从而显著地提高了黏土类软岩巷道围岩的长期稳定性，其具体步骤为：I、根据巷道围岩特点及其对围岩稳定性的控制要求和现有施工技术，沿与巷道轴线垂直的断面上钻直径为28mm～42mm的钻孔，钻孔沿巷道周向的间距、沿巷道轴向的排距和钻孔长度均为巷道半径即宽度或高度的0.5倍～1倍，在围岩深部即钻孔底端放置直径为20mm～30mm、长度为500mm～1000mm的棒状铁质或铜质阳极电极，在围岩表面即钻孔口处固定直径为200mm～300mm、厚度为20mm～30mm中心孔直径为28mm～42mm的圆盘状铁质或铜质阴极电极；II、用绝缘导线将改性区内各钻孔口处固定的阴极电极和各钻孔底端处放置的阳极电极分别串联起来，并将其分别接到直流电源的负极和正极上，其直流电源的输出电压为200～700V，输出电流为150～500A，输出功率为2～6KW；III、在每个钻孔内放置1根内径为8mm～12mm，壁厚为2mm～5mm的高压注液胶管，然后用水泥砂浆密封钻孔，密封长度为自阳极电极与其导线连接点到孔口；IV、通过高压注液胶管向阳极电极端压入浓度为1～5mol·l‑1的CaCl2或AlCl3电解液，接通直流电源，系统对围岩实施电化学改性。当电流下降到初始电流值的10％～20％时，结束电化学改性；V、最后通过高压注液胶管向钻孔空间和围岩空隙中注入质量比为水∶灰∶有机硅(固含量30％～45％)＝(0.8～1.2)∶1∶(0.1～0.3)的防渗水泥浆，防止改性结束后水再次进入改性区对软岩体的反复侵蚀和弱化，以保持改性效果。