本发明涉及地下巷道支护技术领域，更具体地说，特别涉及一种斜井井壁支护施工方法以及一种斜井井壁支护系统。
背景技术
斜井是指在钻井工程中，具有倾斜角度的井。井口与设计目标点不在一条铅垂线上而是按照人为的需要，在一个给定的方向上与井口垂线偏离一定距离的井。
请参考图1和图2，其中，图1为现有技术中斜井支护系统的结构示意图；图2为现有技术中斜井的结构示意简图。
在斜井中都会设置斜井支护，原斜井支护结构形式主要采用“u型钢棚支架”+“钢筋混凝土衬砌”，在一定范围内主斜井还采用砌筑毛石砂浆进行封底，由于斜井井内空间的限制、斜井井壁表面不平整以及斜井井壁与钢棚支架之间缝隙较为狭小等原因，会使得井筒支护结构设计在一定程度上加大了施工难度，由于施工工艺复杂，严重影响了主斜井整体施工进度。另外，由于施工工艺较为复杂，钢筋混凝土衬砌与钢棚支架之间会存在大量的“点接触”结构，这样不仅容易造成钢棚支架局部受力过大而出现变形的问题，还不能够充分发挥钢棚支架的支护效果。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种支护效果可靠的斜井支护系统。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种斜井井壁支护施工方法，包括：
步骤一、根据斜井井壁的轮廓形状架设钢支架；
步骤二、在斜井井壁与钢支架之间填充碎矸石并形成矸石层，在矸石层中布置注浆锚杆；
步骤三、在矸石层朝向斜井内的一侧面喷射砼形成有喷射砼层；
步骤四、通过注浆锚杆进行缝隙填充。
优选地，所述步骤一的具体操作如下，包括：步骤一a、根据斜井井壁的轮廓形状架设钢支架；步骤一b、在钢支架与斜井井壁之间布设钢筋网背板，钢筋网背板与斜井井壁之间具有用于矸石填充的填充间隙。
优选地，本发明还包括有步骤一c、在钢筋网背板朝向斜井井壁的一侧面铺设有隔离层。
优选地，所述隔离层为胶结袋隔离层。
优选地，在所述步骤二中，矸石的填充步骤为：先对斜井井壁的两帮位置进行填充，然后在对斜井井壁的顶部进行填充。
优选地，在所述步骤二中，利用水泥浆液进行缝隙填充，其填充步骤为：先对斜井井壁的两帮位置进行填充，然后在对斜井井壁的顶部进行填充。
优选地，所述步骤一之前还包括有预处理步骤，即：首先对斜井井壁的内侧面进行混凝土喷射处理并形成有混凝土防护层(6)。
优选地，所述矸石的粒径不大于100mm；所述混凝土防护层的厚度在100mm至200mm；所述钢筋网背板上开设的网孔的直径尺寸在45-55mm之间。
本发明基于上述的斜井井壁支护施工方法还设置了一套斜井井壁支护系统，在该斜井井壁支护系统中，其采用了如上述的斜井井壁支护施工方法进行构建。
优选地，斜井井壁支护系统包括有设置于斜井井壁内侧面上的钢支架，于所述钢支架的外侧面上设置有钢筋网背板，于所述钢筋网背板的外侧面设置有由矸石以及混凝土浆液制成的矸石层。
优选地，于所述钢筋网背板与所述矸石层之间设置有隔离层；于所述矸石层的外侧面设置有混凝土防护层。
优选地，本发明提供的斜井井壁支护系统还包括疏放水花管，所述疏放水花管的一端穿过喷射砼层设置，所述疏放水花管的另一端穿过所述混凝土防护层设置。
通过上述结构设计，本发明由斜井井壁支护施工方法搭建了一套斜井井壁支护系统，该斜井井壁支护系统基于u型钢棚支架，在钢支架上设置了钢筋网背板，在钢筋网背板与斜井井壁之间填充了矸石，并通过注浆方式在矸石之间的缝隙中填充有水泥浆。本发明采用壁后充填体使来自围岩的外载均匀地传递给钢支架，从而使钢支架沿周边承受均匀荷载，有利于发挥钢支架的支撑力。此外，在一定的条件下，降低充填体的刚度对减小围岩压力是十分有利的，因此，本发明采用碎矸石充填架后空间的方式来保证钢支架的均匀承载，减少应力集中点。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
图1为现有技术中斜井支护系统的结构示意图；
图2为现有技术中斜井的结构示意简图。
图3为本发明一实施例钢支架的结构示意图；
图4为本发明一实施例斜井井壁支护系统的纵向截面结构示意图；
图5为本发明一实施例斜井井壁支护系统的横向截面局部结构示意图；
图3至图5中，部件名称与附图标记的对应关系为：
钢支架1、矸石层2、注浆锚杆3、喷射砼层4、
钢筋网背板5、混凝土防护层6、疏放水花管7。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。各个示例通过本发明的解释的方式提供而非限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本发明包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。
在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参考图2至图5，其中，图2为现有技术中斜井的结构示意简图；图3为本发明一实施例钢支架的结构示意图；图4为本发明一实施例斜井井壁支护系统的纵向截面结构示意图；图5为本发明一实施例斜井井壁支护系统的横向截面局部结构示意图。
本发明提供了一种斜井井壁支护施工方法，用于实现斜井井壁内支护系统的搭建。
在现有技术中，斜井的横向截面形状一般是与地下巷道的横截面形状相近似，斜井的底面为平面，并且在斜井的底面会设置一条或者多条排水沟。根据斜井的结构，每间隔一定的距离还会在斜井的侧壁开设一个门洞式结构的凹槽。斜井的两侧壁即斜井的两帮为相对于底面垂直的平面侧壁结构，斜井的顶面为弧形面结构。
基于上述的斜井结构，本发明提供的斜井井壁支护施工方法，其具体操作步骤如下：
步骤s1、根据斜井井壁的轮廓形状架设钢支架1，钢支架1采用现有的u型钢棚支架结构设计。
在步骤s1中，架设钢支架1完毕后，本发明在钢支架1与斜井井壁之间布设钢筋网背板5，钢筋网背板5固定设置在钢支架1上。钢筋网背板单板在钢支架1上规则布局并且相互紧邻设置，其中上述的规则布局可以是按照斜井的长度方向依次排列形成一列后，再在上一列的一侧继续拼装第二列。在钢筋网背板5固定设置好以后，钢筋网背板5与斜井井壁之间具有一定的间隙，该间隙即为用于矸石填充的填充间隙。
步骤s2、在斜井井壁与钢支架1之间填充碎矸石并形成矸石层2，在矸石层2中布置注浆锚杆3。其中，矸石的粒径不大于100mm。
在步骤s2中，首先对斜井井壁的两帮位置进行填充，当两帮位置填充完毕后，再对斜井井壁的顶部进行填充。
矸石填充完毕后，矸石之间会存在一定的缝隙，为了提高矸石层2结构的稳定性，本发明在矸石填充完毕后还需对矸石层2进行水泥浆液填缝操作。即：先对斜井井壁的两帮位置进行填充，然后再对斜井井壁的顶部进行填充。
步骤s3、在矸石层2朝向斜井内的一侧面上喷射砼形成有喷射砼层4。通过喷射砼形成喷射砼层4，可以使得斜井内部的井壁保持平整。另外，喷射砼层4结构较为致密，还便于其他井内设备的安装。
步骤s4、通过注浆锚杆3进行缝隙填充。注浆锚杆3为一根长圆柱形的空心杆，其侧壁上开设有浆液流出口，注浆锚杆3的前端穿过矸石层2并插入到斜井井壁(围岩)中，注浆锚杆3的另一端作为注浆口穿过钢支架1设置在斜井内。
在本发明中，首先形成喷射砼层4，后进行缝隙注浆充填。喷射砼层4的施工无法形成完全密闭的效果，空气会从喷层和钢支架间的空隙以及底脚空隙处排出。
基于上述基本施工操作步骤，本发明还提出了如下优化设计：
优化设计一、步骤一之前还包括有预处理步骤，即：首先对斜井井壁的内侧面进行混凝土喷射处理并形成有混凝土防护层6。
优化设计二、在钢筋网背板5朝向斜井井壁的一侧面铺设有隔离层。其中，隔离层为胶结袋隔离层。
优化设计三、在斜井的侧壁开设有凹槽的位置，首先利用喷射砼形成有一个厚度在200mm左右的加固砼结构层，然后通过钢筋锚栓将钢支架1固定设置在加固砼结构层的顶部。
具体地，在此限定：混凝土防护层6的厚度在100mm至200mm；钢筋网背板5上开设的网孔的直径尺寸在45-55mm之间。
基于上述斜井井壁支护施工方法，本发明还提供了一种斜井井壁支护系统，该斜井井壁支护系统包括有设置于斜井井壁内侧面上的钢支架1，于钢支架1背对斜井井壁的一侧面上设置有钢筋网背板5，于钢筋网背板5的外侧面设置有由矸石以及混凝土浆液制成的矸石层2。
具体地，于钢筋网背板5与矸石层2之间设置有隔离层；于矸石层2的外侧面设置有混凝土防护层6。
在现有技术中，已施工完毕的井筒支护结构整体稳定性较好，在满足支护强度的基础上，结合现场的实际情况，本发明提出的斜井井壁支护施工方法可以对原支护结构进行优化设计，进而提高井筒施工速度。
本发明的优化设计方案如下：1、保留原u型钢棚支架结构，同时在钢支架1的背面设置钢筋网背板5；2、在钢支架1架设后，采用喷射混凝土进行封闭支护；3、壁后进行注浆充填。
本发明保留有u型钢棚钢支架结构，u型钢棚钢支架结构在围岩的变形压力作用下具有一定的可缩性，是一种支护强度较高的可缩性金属支架结构。
然而在传统技术中，钢支架1在实际施工和应用过程中往往不能充分发挥支架的支撑能力，主要原因在于围岩和支架间的壁后充填作业难度较高，其质量难以得到保证。
本发明在钢支架1上设置有钢筋网背板5，钢筋网背板5上开设的网孔尺寸为50mm×50mm。在设置有钢筋网背板5后，对钢筋网背板5与斜井井壁之间的间隙进行矸石填充，这种壁后充填的作用如下：目前采用的巷道掘进和支护工艺，都不可避免地在支架背后存在壁后空间，若该空间不能及时有效地充填，则一方面使支架周边与围岩呈不规则的点、线接触，当围岩变形时支架受到不均匀集中载荷和偏心载荷作用，恶化结构受力条件，不能充分发挥支架性能；另一方面，现阶段所采用的各种巷道支架均为被动承载结构，所以架后临空围岩得不到支架的支撑，从而使围岩变形加剧，破碎范围扩大，导致支架变形严重。若能及时充填架后空间，使围岩—充填体—支架三者形成共同力学承载体系，就能充分发挥支架、围岩本身的承载能力，大幅度地提高支架的工作阻力。研究表明，实施壁后充填后，巷道围岩移近量可减少80％以上。壁后充填体使来自围岩的外载均匀地传递给钢支架1，从而使钢支架1沿周边承受均匀荷载，有利于发挥钢支架1的支撑力。此外，在一定的条件下，降低充填体的刚度对减小围岩压力是十分有利的。本发明采用碎矸石充填架后空间。
为保证钢支架1的均匀承载，减少应力集中点，在实际施工过程中，矸石的尺寸应当严格控制，矸石的最大粒径应≤100mm。
由于斜井会穿过含水丰富的地层，那么在掘进过程中就会造成水患。为了解决该问题，本发明还提供了疏放水花管7，疏放水花管7的一端穿过喷射砼层4设置，疏放水花管7的另一端穿过混凝土防护层6设置。疏放水花管7的设置目的是施作井壁结构之前排走围岩中的部分水，为施工提供条件，保证安全。
以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。