[发明专利]一种高应力巷道煤岩体的支护方法

说明书

技术领域

本发明与巷道破碎围岩体支护方法有关，进一步地是一种用于巷道高应力破碎煤岩体变形破坏的支护方法。

背景技术

矿井开采深度不断增加，开采深度在600米以上时，自重应力场、残余构造应力场和开挖引起的支承应力场等耦合形成的高应力场，使巷道围岩的稳定性控制成为难题。高应力、大变形及其表现出来的破碎特性，使得巷道围岩支护困难加大。很多矿区采用多次翻修，多次注浆等维持生产，甚至被迫放弃高应力条件下的矿井开采，严重影响矿井的安全生产。

现有对高应力破碎煤岩体的巷道支护主要采用三种支护方式：一是被动刚性支护，如采用砌碹、U型钢全封闭支架和架棚后再喷浆的复合支护技术，在高应力条件下支护体会被压垮、压裂和压折；二是采用高强锚杆加锚索加网加喷混凝土和浅表部围岩注浆等复合支护技术，高应力条件下，这类锚固体会出现整体大变形，甚至断锚杆断锚索导致事故；三是采用先让压变形，释放部分应力，然后进行锚杆加锚索加网加钢带加喷混凝土复合支护，或采用支架、砌碹体预留变形量或垫层，或采用大变形锚索，但这是以浅表部围岩的大变形与破碎为代价，在高应力条件下，支护体和巷道空间难以满足让压对变形量的要求，围岩的自承载能力增长有限。

近些年发展起来的锚注支护技术，是利用注浆锚杆向破碎煤岩体内注入带有一定压力的浆液。提高了煤岩体自身的强度和稳定性，取得了较好效果。但是，由于注入煤岩体的浆液基本上是单一的注浆材料，如无机浆液，有机浆液。在复杂应力状态下，巷道围岩变化有时间、大小和方向上的差异。单纯的无机水泥浆液加固的岩体表现出刚性特征，容易遭到反复应力扰动后变形垮落失去支护功能；单纯的有机化学浆液加固后岩体呈现柔性特征，但化学浆材强度不够，且成本过高、漏浆跑浆严重。因此，在实际使用过程中仍存在着支护效果不理想的问题。 

发明内容

本发明基于上述现有技术的不足，提供一种高应力巷道煤岩体的支护方法，并通过锚注支护方法实现表面围岩构建强韧过渡封层，浅部围岩构建刚性层，深部围岩原位改性为柔性层，以改善高应力条件下破碎煤岩体自身性质，加强围岩自承载能力，实现高应力及破碎煤岩体的锚注支护体系。

基于上述目的，本发明所采取的技术措施是一种高应力巷道煤岩体的支护方法，包括锚注支护方法及其设备，其所述方法是在巷道掘进成型后，表面及时构建强韧过渡封层，并将自进式注浆长锚杆和短锚杆分别交叉布入巷道煤岩体中，分层注入刚性浆材和柔性浆材，使注入刚性浆材的围岩原位构建成刚性支撑层，注入柔性浆材的围岩原位改性为柔性减压层，两层相互嵌合处构成刚柔嵌合过渡层，注浆结束后，在注浆长锚杆和短锚杆的末端固定有托盘。其具体方法按下列步骤进行：

首先，在巷道掘进后，巷道表面由钢筋混凝土构建为强韧过渡封层；

其次，在构建强韧过渡封层后，分别交叉布设有自进式注浆长锚杆和短锚杆，并在自进式注浆长锚杆和短锚杆的刚性支撑层和柔性减压层的注浆段分别设置有交叉射浆孔；

第三，由自进式注浆长锚杆和短锚杆的交叉射浆孔在巷道煤岩体中注入刚性浆材和柔性浆材；

第四，注浆结束后，在长锚杆和短锚杆的末端固定有托盘。

在上述技术方案中，所述钢筋混凝土是由钢筋网注入混凝土构成；所述刚性浆材的组成及其含量按质量份为：快硬硫铝酸盐水泥：67.8%。自应力硫铝酸盐水泥：28.5%。GOR粉状速凝剂：3.5%。氯化锂：0.2%；所述柔性浆材的组成及其含量按质量份为：脲醛树脂：90%，碳酸氢铵：0.5%，十二烷基硫酸钠：1.5%，甘油：2.0%，磷酸：6.0%；所述刚性浆材的初凝时间为2～4分钟，半小时抗压强度＞16MPa，24小时抗压强度＞20 MPa，微膨胀率＞0.2%，水灰比0.7～0.8；所述注入刚性浆材的注浆压力1～3 Mpa，扩散半径1.5～2.0m；所述柔性浆材是脲醛树脂发泡浆材，其凝结时间为：3～5分钟，抗压强度＞0.8Mpa，膨胀倍数：30；所述注入柔性浆材的注浆压力3～5 Mpa，注浆时间为：2~4分钟，扩散半径2.0～2.5m。

本发明所提供的一种高应力巷道煤岩体的支护方法，通过锚注支护方法实现了表面围岩构建成为强韧过渡封层，浅部围岩构建成为刚性层，深部围岩原位改性成为柔性层，进一步改善了高应力条件下破碎煤岩体自身的性质，加强了巷道煤岩体的自承载能力，实现了一种在高应力及破碎煤岩体中的锚注支护体系。

本发明方法与现有技术相比，具有以下的突出特点：