[发明专利]一种煤巷穿越采空区壁后-超前帷幕空间一体化注浆方法

说明书

本发明提供的一种煤巷穿越采空区壁后‑超前帷幕空间一体化注浆方法，适用于煤炭井下使用。通过喷射混凝土和构建止浆帷幕墙以防止浆液溢出；掘进前，在煤巷迎头施工高低位‑长短式超前管棚注浆钻孔，采用多级钻‑注循环方式将浆液注入到煤巷前方及顶板破碎煤岩体中，浆液固结硬化后可将破碎松软的煤岩体胶结成连续完整好的注浆结石承载体，并形成封闭的空间注浆加固帷幕；其有效改善穿越采空区煤巷围岩松散破碎状态，对掘进后的煤巷进行深浅锚注加强支护，可形成注浆锚杆浅层‑注浆锚索深层加固的高强双层锚注拱壳承载结构，增强了煤巷的承载力与稳定性，确保了煤巷安全高效穿越采空区。

技术领域

本发明涉及煤矿煤巷掘进安全领域，尤其是一种适用于穿越采空区或破碎围岩体的矿山煤巷、隧道等工程领域支护中对破碎围岩超前加固的一体化复合注浆方法。

背景技术

我国煤炭资源储量丰富，但煤层赋存环境复杂多样，众多矿区都存在多个可采煤层，伴随着煤炭资源开采深度逐渐增加，分层开采的情况愈加增多，很多工作面不可避免的要布置在采空区下方，而煤矿采空区覆岩层不稳定，岩性主要为泥岩和砂质泥岩，采空区附近围岩多为煤层或煤矸石地层，围岩软弱破碎，极易风化剥落，无自稳能力，煤层煤巷开挖时又加大了对破碎围岩的扰动，极大影响了穿越采空区破碎带时的煤矿煤巷围岩的安全稳定性。煤巷穿越采空区期间，若采用不当的维护措施，极易出现煤壁片帮、掉顶，轻则影响采掘进度，造成煤炭采出效率下降；重则造成瓦斯超限、突水、冒顶片帮等伤亡事故，给煤炭开采造成很大的安全隐患，探索穿越采空区破碎带期间的煤巷合理支护方式成为亟待解决的重大问题。

目前煤层煤巷穿越采空区时，通过提前确定采空区的位置和形态，增加煤巷掘进深度以降低煤巷顶板受采空区破碎围岩的影响，主要采取被动工艺方法，在距离采空区揭露较远处快速拉底、及时支护顶帮，或采用减小煤巷断面尺寸、铺网、扩大超前棚、增加临时支护等方式。然而，以上常规的穿越采空区煤巷围岩治理技术主要适用于受到小煤窑采空区影响，在遇到较大采空区时，由于围岩更加破碎松散，采空区破碎带煤岩体受到严重破坏，往往难以成功，降低了掘进速度，增加了支护成本。

注浆是加固采空区破碎带区域围岩、防止煤壁片帮的有效措施，与前述的传统方法最明显的区别在于，注浆加固是一种主动治理方法。在穿越采空区下方掘进煤巷时，依据“全填充压力注浆、超前帷幕注浆”的方法，采用注浆钻孔、注浆锚杆、注浆锚索等手段将水泥单液浆或水泥-水玻璃单液浆直接注入采空区，该方法注浆量大，支护成本高，各种手段不能有效形成耦合注浆方式，上覆岩层无法通过注浆浆液胶结破碎岩体形成稳定的加固拱壳结构，或仅能形成一层加固拱壳结构，煤巷围压依然不够稳定。且一般采空区回填注浆需要较长的时间后才能进行煤巷开挖施工，无法进行连续掘进，在靠覆岩层承担围岩荷载期间极易发生坍塌、突水涌泥事故，加剧了对施工作业人员安全的威胁，拖延整体工期，加大工程投资费用。目前对穿越采空区煤巷的支护问题尚无好的解决方案，亟需选择安全、参数合理可靠、经济性最优的支护技术穿越采空区。

发明内容

技术问题：本发明的目的是针对采空区围岩松散破碎易崩塌，且可能赋存有瓦斯、水等其他隐蔽致灾因素的问题，克服已有技术中的不足之处，本发明提供了一种安全可靠、适用范围广的煤巷穿越采空区锚杆浅层-锚索深层-超前注浆帷幕空间一体化复合注浆方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明的煤巷穿越采空区壁后-超前帷幕空间一体化注浆方法，其步骤为：

a在开始掘进煤巷前，利用混凝土在未掘进煤巷的迎头面上构建止浆帷幕墙，待混凝土凝固后在止浆帷幕墙的上方靠近顶板处向破碎围岩区方向施工多个超前管棚注浆钻孔，并在超前管棚注浆钻孔孔口前端安装孔口耐高压厚壁注浆管；

b利用超前管棚注浆钻孔向未掘进煤巷上方的破碎围岩区注浆从而使破碎围岩胶结形成注浆加固结石承载区；

c对形注浆加固结石承载区下方的未掘进煤巷进行掘进，同时随着掘进的过程中向顶板布置多根注浆锚杆、注浆锚索并注浆，从而在煤巷顶部的破碎围岩及两帮围岩形成由浅部加固拱壳和深部加固拱壳构成的双层锚注拱壳承载结构；