一种利用锚索辅助封堵矿井突水的方法

一种利用锚索辅助封堵矿井突水的方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用锚索辅助封堵矿井突水的方法。现有方法仅适用于突水量较小、水压较低的情形，对于突水量巨大、水压较高的特大型矿井突水，现有方法适用性很差。一种利用锚索辅助封堵矿井突水的方法，首先位置选择，选择垂直于巷道轴线的断面；放入网片；在断面上沿巷道顶板、底板及两个侧帮施工一圈锚索孔；快速安装锚索的托盘、锁具及夹具，将马蹄环套装在两个锁具之间；将钢丝绳套在马蹄环内；用钢丝绳沿水平方向和垂直方向将锚头对应连接起来；将网片用匝丝固定在钢丝绳网格上；待网片固定完成后将封口处的钢丝绳拉紧。本发明方法可减少骨料用量数万方，同时减少对应的清淤量；堵水工程和清淤复矿时间加起来可提前1~2月以上。
【专利说明】一种利用锚索辅助封堵矿井突水的方法

【技术领域】
[0001]本发明属于矿井堵水【技术领域】，具体涉及一种利用锚索辅助封堵矿井突水的方法。

【背景技术】
[0002]矿井发生特大突水后，为了保证本矿上部生产系统以及邻矿的安全，往往采用强排手段控制井下淹没水位，此时要在动水情况下进行堵水。总体上，巷道动水截流的方法是在地面通过钻孔投注骨料，骨料一般为砂子、米石及碎石，依靠骨料在巷道中建造阻水段，逐步减小巷道中的过水量，最后注入水泥浆液将巷道彻底堵死，之后再在静水条件下对地层中的突水通道进行注浆治理。
[0003]目前矿井动水截流对骨料外流的控制较差，矿井堵水中灌注到巷道中的骨料，在动水的持续冲刷搬迁下，有一部分形成了阻水墙或进入突水通道中，有效发挥了堵水的作用，有一部分则在截流中时随突水外流到矿井采掘系统中。骨料在巷道阻水段之外的大量外流是堵水工程中的一个重大问题，一方面骨料的无效外流意味着浪费的材料多，抢险的工期长，工程的成本高，另一方面堵水结束后矿井恢复生产中需要做大量的骨料清除工作，严重滞后了矿井恢复生产的时间，国内采用动水截流的矿井多数都有这方面的经历。
[0004]面对骨料的大量外流，已有的控制方法一种是修建化学浆墙，一种是堆建煤袋墙。修建化学浆墙的具体方法是在远离突水点的高标高巷道中紧急施工两道混凝土墙，然后在两个墙体中间注入可快速凝固的化学浆。建墙时要求预埋大口径泄水管并安装闸阀，堵水抢险中可控制突水流量，以降低动水流速的方法减少骨料的外流，必要时可关闭阀门变动水为静水。堆建煤袋墙的具体方法是在过水巷道中堆砌装有煤块、矸石的编织袋，整齐码好形成一道挡水墙，用墙体阻挡骨料扩散。上述化学浆墙方法存在的缺点是:1、修建墙体的时间较长，需要几天的时间，因此当突水量较大时，情况危急抢险撤人中无暇顾及其他，很难有足够的时间建墙；2、在关闭墙体阀门减少突水流量的过程中有风险:因墙体系快速建造，未经过抗压试验，因此完全关闭阀门水压升高后墙体有被水压冲垮的危险。煤袋墙也有着类似的缺点::1、修建的时间长，需要几个班(8小时为一班);2、墙体在巷道水流的冲刷下容易变形和垮塌，使控制骨料外流的效果大打折扣。
[0005]由以上分析可知，现有方法仅适用于突水量较小、水压较低的情形，对于突水量巨大、水压较高的特大型矿井突水，现有方法适用性很差。


【发明内容】

[0006]本发明提供一种利用锚索辅助封堵矿井突水的方法，以解决现有技术存在的施工时间长、对骨料外流控制效果差、难以应用于特大型矿井突水的问题。
[0007]为克服现有技术存在的问题，本发明所采用的技术方案是:
一种利用锚索辅助封堵矿井突水的方法，依次包括下述步骤:1)根据矿井动水截流骨料阻水段所需长度和巷道完整情况，选择垂直于巷道轴线的断面，该断面为骨料阻水墙的外端，从断面到堵水钻孔透巷点的距离要足够长，同时断面处巷道围岩及煤层要完整；
2)在巷道中把网片放入上述断面迎水面的一侧；
3)在上述既定断面上沿巷道顶板、底板及两个侧帮施工一圈锚索孔，顶底板锚索孔垂直于巷道的顶板和底板，侧帮锚索孔垂直于巷道两侧煤帮，锚索孔的孔间距为0.3^0.5m ；
4)在每个锚索孔中下入快速凝固高强度树脂锚固剂卷，然后将锚索插入锚索孔中，锚头外露长度大于15cm ；
5)快速安装锚索的托盘、锁具及夹具，然后在锚头顶端再设置I个锁具和I个夹具，并将马蹄环套装在两个锁具之间；
6)将事先已在两端用钢丝绳夹制作有两环的钢丝绳中已紧固好的一环套在马蹄环内，上紧马蹄环销子，钢丝绳的另一个未紧固的绳环套装在对应的另一个马蹄环中，上紧销子后用力拉紧钢丝绳，再用钢丝绳夹子夹紧卡死；
7)用钢丝绳沿水平方向和垂直方向将巷道顶板与底板、左侧煤帮与右侧煤帮之间的锚头对应连接起来；水平钢丝绳与垂直钢丝绳的交叉处用粗铁丝从十字的两个对角分两道拧紧，在其左侧煤帮或者右侧煤帮预留封口 ；
8)将网片用匝丝固定在钢丝绳网格上，网片之间要相互连接，最后连接成整体后，网片边缘要与巷道的顶板、底板、左侧煤帮和右侧煤帮接触；
9)待网片固定完成后将封口处的钢丝绳拉紧，用钢丝绳卡子紧固，形成锚索网架，完成整个工艺流程。
[0008]所述巷道顶板、左侧煤帮和右侧煤帮的锚索孔孔深Γ6πι，底板锚索孔孔深3m ;锚索大小为15.2 mm或17.8 mm ;钢丝绳的直径为flOmm ;所述网片为席形编制钢筛网，其金属丝径为3?4mm，网孔为4?5 mm;锚索网架与垂直面的夹角为90°?45。。
[0009]与现有技术相比，本发明的优点是:
1)本发明可快速完成施工:本发明使用的材料少，重量轻，可快速运送至施工地点；同时在材料及设备到位的情况下，单个锚头采用双锁具加马蹄环的连接方式，且钢丝绳采用单环钢丝绳，使锚索与钢丝绳的连接方式方便，建造时间短:可在Γ8小时内成钻孔和安装，整个施工时间比堆建煤袋墙少广3天，比修建化学浆墙少3飞天，在矿井突水排水撤人的关键时刻可迅速设置安装；
2)本发明能有效控制骨料外流:由于网片能通过水流但不能漏过米石、碎石等粗骨料，因此本方法能有效控制大粒径粗骨料的外流；尤其在矿井特大动水截流抢险工程中能发挥重大的作用；
3)本发明取材方便，简单易行:本发明的方法实施时所使用的树脂锚固剂、锚索、托盘、锁具、夹具及钢丝绳(含绳夹及绳环)、网片等都是矿井常用的物件，原材料取材方便，价格低廉；锚索支护是矿井掘进最常见的支护方式之一，巷道掘进中经常使用，工人能操作熟练;
4)本发明减少了骨料灌注工程量，缩短了清淤复矿时间:常规截流堵水不能有效控制骨料外流，骨料灌注量大，灌注时间长，灌注中钻孔堵孔后扫孔次数多，事后骨料的清淤量大，导致堵水和复矿的时间滞后。
[0010]5)对于大流量动水截流工程，本方法可减少骨料用量数万方，同时减少对应的清淤量；堵水工程和清淤复矿时间加起来可提前广2月以上。

【专利附图】

【附图说明】
[0011]图1是本发明方法构成的装置正面图。
[0012]图2是本发明的网片安装的一种示意图；
图3是本发明的网片安装的一种示意图；
图4为图1侧视图；
图5为图4中的A处放大图。
[0013]图中各个标号如下:
1.顶板；2.底板；3.煤帮；4.锚索；5.网片。

【具体实施方式】
[0014]参照图1，一种利用锚索辅助封堵矿井突水的方法，依次包括下述步骤:1)确定施工位置:矿井发生突水后，在紧急抢险的过程中，根据注浆堵水方案，综合考虑突水点位置、巷道阻水段所需长度、巷道围岩完整性和地面截流钻孔的透巷位置，确定阻水墙的外端位置，截流后动水的水压越大，阻水段长度就要越长；相对于常规的动水截流方法，该断面与突水点的距离比骨料扩散后骨料墙外端与突水点的距离要小很多；
然后准备好相关工具及材料，本发明所用工具和材料为:成孔工具、锚索、树脂锚固剂、托盘、锁具及夹具、马蹄环、钢丝绳(自带钢丝绳夹并已在钢绳两端制作好两个绳环)、网片、铁丝、匝丝等。
[0015]2)将以上工具及材料运输至施工位置，并把网片放入上述断面靠近突水点的一侧；
3)在施工位置沿巷道顶板、底板及两个侧帮施工一圈锚索孔，顶底板锚索孔垂直于巷道的顶板和底板，侧帮锚索孔垂直于巷道两侧煤壁，锚索孔的孔间距为0.3^0.5m ；
4)在每个锚索孔中下入快速凝固高强度树脂锚固剂卷，然后将锚索插入锚索孔中，锚头外露的锚索长度大于15cm ；
5)快速安装锚索的托盘、锁具及夹具，然后在锚头顶端再设置I个锁具和I个夹具，再将马蹄环套装在相邻两个锁具之间；
6)将钢丝绳环中已紧固好钢丝绳夹子的一环套在马蹄环内，上紧马蹄环销子，把钢丝绳环中另一个未上紧夹子的绳环套在对应的另一个马蹄环中，用力拉紧钢丝绳，再用钢丝绳夹子夹紧卡死；
7)用钢丝绳将顶板与底板、左侧煤帮与右侧煤帮之间的锚头对应连接起来；水平钢丝绳与垂向钢丝绳的交叉处用粗铁丝从十字的两个对角分两道拧紧，在其左侧煤帮或者右侧煤帮预留封口；
8)将网片用匝丝固定在钢丝绳网格上，网片之间要相互连接，最后连接成整体后，网片边缘要与巷道的顶板、底板、左侧煤帮和右侧煤帮接触；
9)待网片固定完成后将封口处的钢丝绳环套好，拉紧钢丝绳并用钢丝绳卡子紧固，完成整个工艺流程。
[0016]完成以上操作后，现场施工人员迅速撤离施工现场。
[0017]在上述操作中，钢丝绳可提前根据巷道断面尺寸截好，并在地面完成绳环的设置，钢丝绳的含环长度比巷道高度和宽度略长0.2^0.3m。
[0018]本发明的原理是:网片被固定在锚索上，在突水量巨大的情况下，水流会逐步漫过巷道底板淹没锚索网片，在地面灌注骨料进行截流的过程中，由于网片能过水但不能漏粗骨料，因此骨料灌注堵水中绝大多数骨料会在拦网内一层层慢慢堆积，只有细骨料砂子及极少量的粗骨料会逸出，随着骨料充填量的增大，当骨料在阻水段成功接顶后，注入水泥浆即可实现截流目的。
[0019]在骨料堆积的过程中，由于网片迎水面面积有限，且网片内外水压有一定抵消，因此水流对网片的冲击力小，网片在水作用下的变形很小。同时，由于已堆积的骨料受到本装置中锚索及网片的阻拦，加之逸出的细骨料在网片外堆积后对网片内的骨料也有支撑作用，因此锚索及网片在骨料的侧压力下不易变形和损坏。
[0020]以上所述的网片可与巷道底板垂直，也可以沿突水前进方向与底板有一定夹角。此时骨料对锚索及网片的侧压力将更小，更不易变形与损坏。
【权利要求】
1.一种利用锚索辅助封堵矿井突水的方法，其特征在于:依次包括下述步骤: 1)根据矿井动水截流骨料阻水段所需长度和巷道完整情况，选择垂直于巷道轴线的断面，该断面为骨料阻水墙的外端，从断面到堵水钻孔透巷点的距离要足够长，同时断面处巷道围岩及煤层要完整； 2)在巷道中把网片放入上述断面迎水面的一侧； 3)在上述既定断面上沿巷道顶板、底板及两个侧帮施工一圈锚索孔，顶底板锚索孔垂直于巷道的顶板和底板，侧帮锚索孔垂直于巷道两侧煤帮，锚索孔的孔间距为0.3^0.5m ； 4)在每个锚索孔中下入快速凝固高强度树脂锚固剂卷，然后将锚索插入锚索孔中，锚头外露长度大于15cm ； 5)快速安装锚索的托盘、锁具及夹具，然后在锚头顶端再设置I个锁具和I个夹具，并将马蹄环套装在两个锁具之间； 6)将事先已在两端用钢丝绳夹制作有两环的钢丝绳中已紧固好的一环套在马蹄环内，上紧马蹄环销子，钢丝绳的另一个未紧固的绳环套装在对应的另一个马蹄环中，上紧销子后用力拉紧钢丝绳，再用钢丝绳夹子夹紧卡死； 7)用钢丝绳沿水平方向和垂直方向将巷道顶板与底板、左侧煤帮与右侧煤帮之间的锚头对应连接起来；水平钢丝绳与垂直钢丝绳的交叉处用粗铁丝从十字的两个对角分两道拧紧，在其左侧煤帮或者右侧煤帮预留封口 ； 8)将网片用匝丝固定在钢丝绳网格上，网片之间要相互连接，最后连接成整体后，网片边缘要与巷道的顶板、底板、左侧煤帮和右侧煤帮接触； 9)待网片固定完成后将封口处的钢丝绳拉紧，用钢丝绳卡子紧固，形成锚索网架，完成整个工艺流程。
2.根据权利要求1所述的一种利用锚索辅助封堵矿井突水的方法，其特征在于:所述巷道顶板、左侧煤帮和右侧煤帮的锚索孔孔深Γ6πι，底板锚索孔孔深3m ;锚索大小为15.2mm或17.8 mm ;钢丝绳的直径为flOmm ;所述网片为席形编制钢筛网，其金属丝径为:Γ4mm，网孔为4飞mm;锚索网架与垂直面的夹角为90°?45°。
【文档编号】E21D20/02GK104213936SQ201410433842
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2014年8月29日
【发明者】姬中奎, 刘其声, 王皓 申请人:中煤科工集团西安研究院有限公司