[发明专利]一种高预应力锚索锚注复合破碎动压巷道软岩顶板支护方法

说明书

技术领域

本发明涉及到矿山巷道、隧道工程破碎软岩顶板支护的新方法，特别是高预应力锚索锚注复合破碎动压巷道软岩顶板支护方法，适用于大采深、高应力、复合破碎的动压巷道软岩顶板等顽固性支护问题。

背景技术

目前，矿井开挖深度日益加深，出现了深部围岩独特的力学特性。深部三高一扰动的复杂力学环境以及开采所要求的机械化水平的提高，满足巷道断面大尺寸要求，呈现出深部岩体明显的不同的力学特性及其工程响应，同时冲击地压、顶板冒顶、巷道大变形、采空区失稳等灾害性矿井事故随之而来，严重影响了深部矿井的高产高效生产。常规锚杆支护已不能适应极不稳定巷道支护的需要，巷道围岩支护不是一蹴而就的问题，具有明显的时间效应，面对高地应力的复杂地质环境，而一味的追求大强度、大刚度支护材料来实现围岩支护是无济于事，也是不太现实的。目前，对于这类矿井巷道支护普遍采用锚网带（梁）喷等之类的联合支护以及二次或者多次的锚索补强加固，虽维持了巷道的持续使用时间，但支护效果不明显，局部地段的变形形势依然严峻且出现前面支护后面翻修的情况。对于现采用的支护手段过分加大支护结构尺寸既不经济也不实用，且反复施工，成本高，巷道顶板变形极不稳定，打乱了矿井的正常采掘接替关系，影响矿井的正常生产。

目前，针对该类矿井，上述支护中还存在着以下问题：

（1）对支护材料力学特性的过高追求，致使支护成本过高；

（2）依靠经验进行支护，对破碎区的范围不能准确定位；

（3）脱离了支护体与围岩的关系，仅从支护入手，未考虑围岩的自承能力，致使设计的支护强度过高，造成不必要的浪费；

（4）初期支护效果明显，但后期变形严重，断面收缩率大。

发明内容

为弥补上述技术的不足，本发明提出一种高预应力锚索锚注复合破碎动压巷道软岩顶板支护方法。

其技术解决方案是：

一种高预应力锚索锚注复合破碎动压巷道软岩顶板支护方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）巷道开挖后，紧跟巷道掘进迎头向巷道顶板中打深部钻孔，将深孔摄像探测仪器送到钻孔底部，记录下不同深度的围岩内壁岩性、裂隙分布以及破碎区厚度h范围；

（2）紧跟巷道掘进迎头，先在围岩表面打深为2h/3，间排距为1.5～2.0m的注浆孔，安装注浆管，然后在巷道围岩表面喷射薄层混凝土以封闭巷道围岩表面防止浆液外溢；

（3）通过注浆管向围岩内部注浆，当注浆压力达到1.0～2.0MPa时，稳压5～10min，以便使浆液充分渗入到围岩裂隙内，然后停止注浆；浆液固结后，一方面和喷层一起形成整体加固结构，另一方面改善了围岩力学特性，使破碎区分为预留柔层区与注浆后形成的次承载区；

（4）浆液固结后，向巷道围岩表面打锚索孔，锚索孔深度超过破碎区范围，安装锚索，铺钢筋菱形网，调心托盘，采用全长锚固方式，施加张拉预紧力，完成锚索加固；

（5）按相同工序，锚注完整个巷道顶板。

优选的，步骤（2）中：所述薄层混凝土的厚度为20～30cm。

优选的，步骤（3）中：注浆前采用高压风清净孔内的岩粒和粉末。

优选的，步骤（4）中：锚索端部采用树脂锚固，其余采用水泥浆锚固。

上述步骤（3）中：软岩固结顶板形成次承载区顶板，整个顶板一分为二：未注浆的预留柔层区与注浆后形成的次承载区。

本发明的工作原理及效果如下：

（1）深部巷道开挖后，在高地应力、受强烈采动影响下的巷道软岩顶板支护比较困难，顶板节理、裂隙较浅部发育，易风化破碎，顶板易冒落，围岩流变性大，断面收缩严重。为此，巷道开挖后，紧跟迎头向巷道围岩表面喷射薄层混凝土，喷层可以提高围岩表面张力,充填壁面裂隙，提高了岩体的粘结力和内摩察角，提高了围岩的强度，给锚杆和钢筋网分配外力；另一方面，封盖了围岩，防止因水和风化作用造成围岩的破坏与剥落。