[发明专利]巷道底板下锚上注式预应力锚索加固装置和施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及矿山巷道底鼓防治领域，特别是涉及一种巷道底板下锚上注式预应力锚索加固装置和施工方法。

背景技术

矿藏资源井工开采由浅部向深部发展是必然的趋势，随着矿藏开采深度的增大，巷道矿压显现愈发剧烈，尤以巷道底鼓表现最为显著。预防和控制巷道底鼓成为保持巷道围岩稳定的关键因素。巷道底鼓控制方法可以归纳为预防和治理两种方式。预防是在巷道底鼓发生之前，采取一定的措施，阻止底鼓的发生或延迟底鼓发生的时间；治理是巷道产生显著底鼓后采取措施对底板鼓起进行控制。目前，国内外底鼓的防治措施可分为四类：

(1)落底或者起底。是现场应用最广泛的一种处理底鼓的方法，这是一种被动的底鼓治理方法。在具有强烈底鼓趋势的巷道中，往往需要多次落底，不仅工程量大、费用高，而且容易造成巷道的持续变形，影响巷道围岩的稳定性。

(2)加固法。分为主动加固法和被动加固法，如打设底板锚杆、底板岩层注浆及安装封闭式支架等形式。由于巷道底板所处的特殊环境，底板锚杆控制底鼓的效果，不仅受到底板岩层性质及应力状态的影响，而且受底板锚杆的锚固方式（一般使用水泥/水玻璃锚固，7d后施加预应力）及支护参数（锚杆长度小于巷道高度）的影响，导致底板锚固施工速度慢、锚固范围小，控制效果不明显。底板注浆适用于加固比较破碎的底板岩层中，用以恢复底板破碎岩层的完整性，在一定程度上强化了底板围岩的强度。但对于深部高应力巷道及底板围岩裂隙发育的软岩巷道，底板注浆控制围岩具有较大的难度。封闭式支架属于被动支护，它与围岩性质、应力状态、支架工作特性等有关。浅部低应力巷道底板中，封闭式支架可以达到较好的控制效果，但在深部高应力软岩巷道及具有遇水膨胀特性的巷道中，封闭式支架的支护阻力远远达不到控制底板围岩变形的要求，并且施工速度慢和支护成本高。

(3)应力控制法。其实质在于使巷道围岩处于应力降低区，从而达到保持底板稳定性的目的。如采掘布置法和人工卸压法。但采掘布置法受开采条件影响较大；人工卸压法前期确实起到延缓底板鼓起的作用，但不能达到控制底板围岩的目的，尤其在深部高应力巷道中，卸压法在一定程度上反而破坏了围岩结构的完整性，弱化了岩层的自身承载能力，使得底板变形速度加快。

(4)联合支护法。即把两种或多种不同的底鼓控制方法联合到一起，如封闭式支架与锚杆支护、锚杆支护与注浆、底板爆破与注浆、切缝与锚杆支护、封闭式支架与爆破等，这些措施兼有两种方法的优点，控制底鼓的能力更大，适应性更强。

多年的实践经验表明，在深部高应力软岩巷道中，巷道底鼓的预防比治理更为重要，采取合理的底板控制措施对保持巷道围岩的整体稳定性具有关键作用。然而，从目前国内外底板控制装置和方法来看，均存在不足，无法实现对巷道底板岩层的及时、快速、有效控制。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的是提供防治矿山巷道底鼓的加固装置，以及进一步提高巷道底板锚索加固的速度，并且提供施工方法。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供巷道底板下锚上注式预应力锚索加固装置，其包括：锚索、托板、索具、注浆管和树脂锚固剂，所述锚索下端伸入巷道底板的底板钻孔中；所述锚索下端与底板钻孔通过所述树脂锚固剂固定；所述托板设有托板锚索孔，所述锚索上端穿过托板锚索孔，托板置于底板岩层表面上，所述索具在托板上方锁紧锚索；所述注浆管的一端伸入底板钻孔，另一端伸出底板钻孔外，用于向底板钻孔注浆。

优选的，所述装置还包括止浆塞，所述止浆塞设在底板钻孔孔口处，止浆塞设有锚索孔和注浆孔，所述锚索穿过止浆塞上的锚索孔，所述注浆管伸入底板钻孔的一端与注浆孔连接。

优选的，所述装置还包括止退管，所述止退管设在所述止浆塞上，止退管上端顶住所述托板。

优选的，所述装置还包括钢筋托梁，所述钢筋托梁设置在所述托板下方，紧贴底板岩层表面。

优选的，所述托板为拱形托板，其还设有托板注浆孔，所述注浆管穿过托板注浆孔。

优选的，所述锚索下端设有搅拌头，所述搅拌头与锚索通过树脂锚固剂粘结。

优选的，所述搅拌头为中空钢管，其表面设有钢筋肋，所述钢筋肋缠绕方向为左旋。

本发明还提供巷道底板下锚上注式预应力锚索加固施工方法，其包括：

S1，在巷道底板岩层中钻出底板钻孔，放入树脂锚固剂，插入锚索，通过锚索搅拌树脂锚固剂；

S2，在底板钻孔孔口处安装带有注浆孔的止浆塞，将注浆管与注浆孔连接；