[发明专利]一种加固深部矿井松散煤层巷道围岩的方法

摘要

本发明公开了一种加固深部矿井松散煤层巷道围岩的方法，在煤矿深部矿井掘进煤层巷道中，综合煤层赋存状况、巷道断面情况，进行超前探煤预设旋喷桩尺寸，在巷道断面轮廓钻孔进行水平旋喷并加钢筋，形成超前顶板旋喷拱形结构；在两帮部间隔设置的U型棚之间旋喷加锚杆形成帮部水平旋喷锚固桩组。本发明充分考虑了深部矿井下岩层条件的复杂程度，高压旋喷超前加固巷道顶板形成承载能力较高的超前顶板旋喷拱形结构，防止巷道掘进过程中工作面垮塌冒顶，确保了巷道安全掘进；掘进工作面后方巷道的U型棚配合帮部旋喷锚固桩组支护，支护阻力高、充分发挥了巷道围岩的自身承载能力，实现了全方位分时段控制巷道围岩，掘进后能够形成稳定的围岩承载结构。

主权项

1.一种加固深部矿井松散煤层巷道围岩的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：在巷道沿煤层底板（3）掘进过程中，确定掘进工作面（1）顶部、两帮为松散煤体（8）后，在掘进工作面（1）进行现场旋喷预试验，选取旋喷压力P条件的旋喷桩直径D，根据现场支护强度要求确定旋喷桩相互咬合的宽度系数λ，相邻旋喷桩的咬合量为λD；步骤二：超前钻孔探煤：在掘进工作面（1）靠近顶板（2）位置处的开挖断面轮廓外侧D/2位置选取水平旋喷桩位，利用钻机沿掘进工作面（1）设计掘进方向钻出超前探煤钻孔（4），钻孔时钻杆向上倾斜3°，钻进速度为0.04m/s，钻进总长度为L，确定煤层赋存状态以排除断层切割影响；步骤三：超前顶板加固，形成水平旋喷加筋桩拱形结构：采用预先配制的高标号早强水泥喷浆材料，在超前探煤钻孔（4）的位置进行旋喷注浆加固，钻杆倒退至距孔口约5m处时停止注浆，形成直径为D、长度为L的水平旋喷桩，将分段接长的钢筋（5a）沿轴向顶入水平旋喷桩中，然后对孔口用编织袋加速凝剂进行封口、补浆管置于中央进行补浆，凝固养护24小时，形成水平旋喷加筋桩（5）；以超前探煤钻孔（4）处形成的水平旋喷加筋桩（5）为中心向开挖断面轮廓两侧间隔对称旋喷得到多个水平旋喷加筋桩（5），最终相邻的水平旋喷加筋桩（5）之间相互咬合，形成具有承载能力的超前顶板旋喷拱形结构（Ⅰ）；步骤四：巷道掘进、支护，在超前顶板旋喷拱形结构（Ⅰ）下挖掘巷道，在开挖断面轮廓内侧沿巷道长度方向每隔两米即时架设U型棚（Ⅱ）进行支护，帮部设背板防止垮塌；步骤五：滞后帮部锚固，形成水平旋喷锚固桩组：在掘进形成的巷道两侧帮部相邻的两U型棚（Ⅱ）支架之间，垂直巷道走向自上而下间隔进行帮部水平旋喷锚固桩（6）的施工，帮部水平旋喷锚固桩（6）与水平旋喷加筋桩（5）在空间上相互垂直，且在巷道肩角位置相互搭接；具体施工时，先调整钻机位置进行帮部水平旋喷注浆形成帮部水平旋喷桩（6‑1），帮部水平旋喷桩（6‑1）起强后在其中心位置钻出旋喷桩钻孔（6‑2），在形成的旋喷桩钻孔（6‑2）中置入预应力锚杆（6‑3），预应力锚杆（6‑3）露出帮部水平旋喷桩（6‑1）的外端加托盘（6‑4）和螺母（6‑5）固定，形成帮部水平旋喷锚固桩（6），一个帮部水平旋喷锚固桩（6）形成后，依次从上向下间隔旋喷得到多个帮部水平旋喷锚固桩（6），同侧相邻的帮部水平旋喷锚固桩（6）之间相互咬合形成帮部水平旋喷锚固桩组（Ⅲ）；步骤六：将巷道同侧帮部依次相邻的水平旋喷锚固桩组之间采用锁腿钢带（7）连接强化，锁腿钢带（7）水平布置，将相邻的两个水平旋喷锚固桩组中处于同一高度的帮部水平旋喷锚固桩（6）的预应力锚杆（6‑3）端部分别连接在一起。