一种软岩巷道底板锚注加固方法与流程

本发明涉及矿山巷道支护技术领域，具体涉及一种软岩巷道底板锚注加固方法。

背景技术：

深部软岩巷道由于埋藏深，应力水平高，围岩强度低，巷道掘出后围岩应力要重新调整以达到新的平衡，围岩受到应力集中作用影响，由浅到深逐步酥松破碎，巷道顶板和两帮采取锚网索、锚注或架棚支护措施，围岩完整性和强度得以维持，巷道变形得以控制，但巷道底板一般处于敞开未支护状态，使得深部软岩巷道变形破坏大多从底鼓开始，逐步向底角、帮部、顶板逐步扩展，最终导致巷道整体性支护失效。

底板加固作为深部软岩巷道支护的短板，严重缩短了巷道服务年限，底板治理在巷道修复工程重要性日益提高，目前在底鼓特别严重的巷道区段，现有巷道支护技术手段主要有以下几种方法：（1）卧底法，直接清除底鼓煤岩体。（2）加固法，通过提高底板围岩强度或提高对底板围岩的支护力来控制底鼓，包括底板注浆、安装底板锚杆或封闭式支架、浇筑反底拱地坪等加固，（3）卸压法，通过工程手段使原来连续的岩体处于不连续状态，使底板岩体处于应力降低区，包括开挖泄压槽，钻孔或爆破卸压等。上述技术手段简单易操作，但均未从根本上改善底板围岩破碎现状，解决巷道底鼓围岩承载强度低的问题，具有修复周期短、支护范围小、难以保证巷道长期稳定等弊端，导致巷道围岩破碎范围不断增大，陷入“越修越坏，越坏越修”的困境。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提供一种软岩巷道底板锚注加固方法，克服了现有技术在深部软岩巷道底板治理中支护范围小、强度低，难以实现深部软岩巷道底板煤岩体长期稳定性要求的不足。

本发明是通过如下技术方案实现的：

提供一种软岩巷道底板锚注加固方法，包括以下步骤：

（1）注浆孔道开设：在巷道底板开设深入至底板稳定岩层的底板钻孔，同一排底板钻孔中至少两个钻孔作为巷道底板的注浆单元；

（2）注浆锚索束安装：每个注浆单元内对应设置一个注浆锚索束，每个注浆锚索束包括至少两根注浆锚索，并分别置于底板钻孔内，其中，两根注浆锚索分别为端锚用注浆锚索和注浆用注浆锚索；

（3）注浆：分别向每个注浆单元中注浆锚索束内注浆，先往端锚用注浆锚索中注浆，注浆材料从该注浆锚索的柔性管和刚性杆之间的出浆口流出并扩散至底板稳定岩层钻孔及周边裂隙内；再往注浆用注浆锚索中注浆，注浆材料从该注浆锚索的刚性管和柔性管之间的出浆口流出并扩散至底板钻孔和浅部破碎岩体。

本方案中，注浆锚索束中的端锚用注浆锚索放入注浆孔道内，注入的注浆材料从深部稳定岩层处的出浆口出浆实现注浆锚索与巷道底板深部的端锚固定，注浆锚索束中的注浆用注浆锚索放入注浆孔道内，注入的注浆材料从浅部的破碎岩体处的出浆口出浆实现浅部破碎岩体的全填充和强扩散。

作为优选，注浆锚索束还包括至少一根钢绞线，钢绞线在底板钻孔注浆时注满注浆材料实现全长锚固。

钢绞线可增加支护强度，在注浆锚索注浆过程中通过注浆材料的填充、固化实现钢绞线全锚，强化巷道底板加固强度。

作为优选，巷道底板在端锚用注浆锚索注浆后、注浆用注浆锚索注浆前，通过护表件将每个注浆孔道单元内的注浆锚索连接成一体，安装配套的托盘及锁具，并对每根注浆锚索进行预紧力不低于120kn的张拉预紧。

通过托盘锁具将每个注浆单元内的注浆锚索束连成一体共同受力，对注浆锚索进行预紧张拉，提高注浆锚索束对巷道底板的支护强度，增强整体的结构强度。

进一步的，张拉预紧后在巷道底板上铺设可强化护表的混凝土地坪。

混凝土地坪可以强化护表强度，进一步增强加固效果。

进一步的，护表件为槽钢、u型钢和钢笆网中的一种或几种。

作为优选，注浆孔道的钻孔深度达到底板稳定岩层1m以上，孔深不低于5m，孔道直径不低于70mm。

作为优选，所述的注浆材料为固化强度不低于42.5mpa的水泥，并加入添加剂，水泥的灰水比不低于2，注浆压力不低于10mpa。

对注浆锚索采用高灰水比的水泥，通过注浆压力不低于10mpa的高压注浆强扩散，提高围岩密实度和浆液扩散范围，保证注浆效果。其固化强度不低于42.5mpa，实现底板钻孔和浅部破碎围岩的全填充和强扩散，保证锚注加固效果。

进一步的，端锚用注浆锚索中柔性管与刚性管为固联，其柔性管与刚性杆留有间隙作为端锚用注浆锚索的出浆口；注浆用注浆锚索中刚性杆与柔性管为固联，其柔性管与刚性管留有间隙作为注浆用注浆锚索的出浆口。

端锚用注浆锚索在中柔性管与刚性管间无需设置出浆口，注浆用注浆锚索的刚性杆与柔性管间无需设置出浆口，均采用固定连接增强结构强度且利于注浆材料流动。

作为优选，端锚用注浆锚索的刚性杆的长度为1-3m。

刚性杆用于注浆后端锚固定，长度不低于1m，有利于增强端锚固定效果，保证稳定性。

本发明的有益效果：

一、采用注浆锚索和钢绞线组成的多股注浆锚索束，对深部软岩巷道底板进行锚注加固，能满足深部软岩巷道底板支护和加固的要求，具有支护范围大、护表强度高、施工便利的优点，改善底板应力状态和围岩自承能力，有效控制围岩变形，提高巷道服务年限。

二、多股注浆锚索束具有更高的支护强度，可以提供更高的预紧力，同时减小了与钻孔直径差，有利于端锚“三径匹配”原则，每个注浆单元可同时施工注浆操作，简化操作步骤，提高注浆效率。

三、提前预紧，通过注浆锚索端锚作用和护表材料的约束作用将浅部破碎围岩与深部稳定岩层形成整体，抑制底鼓持续发展。

四、高压注浆可以提高注浆材料对破碎围岩体填充的密实度和浆液扩散范围，有利于底板支护体与破碎围岩一体化，保证巷道底板整体承载强度和刚度。

五、采用煤矿现有常用钻机施工大孔径底板钻孔，既满足底板破碎区加固范围需要，又便于注浆锚索安装，提高了现场施工可行性和便利性。

附图说明

图1为本发明中注浆锚索束的结构示意图。

图2为本发明底板锚注加固方法断面示意图。

图3为本发明底板锚注加固方法平面示意图。

图中所示：

1、钢绞线，2、端锚用注浆锚索，3、注浆用注浆锚索，4、刚性杆，5、端锚用注浆锚索出浆口，6、柔性管，7、注浆用注浆锚索出浆口，8、刚性管，9、托盘，10、索具，11、注浆口，12、巷道，13、底板钻孔，14、浅部破碎岩体，15、注浆材料，16、深部稳定岩层，17、槽钢，18、混凝土地坪。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

一种软岩巷道底板锚注加固方法，包括以下步骤：

（1）注浆孔道开设：在巷道12底板表面向下开设深入至底板稳定岩层16的底板钻孔13，同一排底板钻孔13中每相邻的至少两个注浆孔道13作为巷道12底板的注浆单元；作为本发明的一种实施方式，注浆单元内包括三个注浆孔道13。其中，钻孔可采用煤矿现有常用钻机施工大孔径底板钻孔，既满足底板破碎区加固范围需要，又便于注浆锚索安装，提高了现场施工可行性和便利性，底板钻孔13的钻孔深度达到底板稳定岩层1m以上，孔深不低于5m，孔道直径不低于70mm。

（2）注浆锚索束安装：每个注浆单元内对应设置一个注浆锚索束，每个注浆锚索束包括至少两根注浆锚索，并分别置于底板钻孔13内，其中，注浆锚索分别为端锚用注浆锚索2和注浆用注浆锚索3；为增加支护强度，本发明的注浆锚索束还包括至少一根钢绞线1，位于端锚用注浆锚索2和注浆用注浆锚索3的一侧，如图1所示，对应的注浆单元包括至少三个底板钻孔13。

本发明使用的注浆锚索与现有技术中注浆锚索均分为三段管段，分别为刚性管8、柔性管6和刚性杆4，区别在于：本发明的端锚用注浆锚索2中柔性管6与刚性管8为固联；注浆用注浆锚索3中刚性杆4与柔性管6为固联。为保证端锚固定强度，端锚用注浆锚索2的刚性杆4的长度为1-3m。

（3）注浆：分别向每个注浆单元中注浆锚索束内注浆，先往端锚用注浆锚索2中注浆，注浆材料15从该注浆锚索的柔性管6和刚性杆4之间的出浆口5流出并扩散至底板稳定岩层16钻孔及周边裂隙内，待注浆材料15凝固，

然后通过护表件将每个注浆单元内的注浆锚索束连接成一体，其中，护表件为槽钢17、u型钢和钢笆网中的一种或几种。如图3所示，本发明的护表件为槽钢17。

安装配套的托盘9及锁具10，并对注浆锚索束进行预紧力不低于120kn的张拉预紧。对底板注浆锚索张拉预紧完成后可在巷道底板铺设混凝土地坪18，以强化护表强度，待混凝土地坪18完全固化后，在通过注浆用注浆锚索3的注浆口11注浆，注浆材料15从该注浆锚索的刚性管8和柔性管6之间的出浆口7流出并扩散至底板钻孔13和浅部破碎岩体14，待注浆材料15凝固；钢绞线1所在底板钻孔13内直接注入注浆材料15，实现钢绞线1的全锚固定。

所述的注浆材料15为固化强度不低于42.5mpa的水泥，并加入具有减水、增强、微膨胀作用的添加剂改善注浆材料稠度、泵送性，添加剂可为fdn、acz型注浆添加剂，采用水泥浆液的灰水比不低于2。当然注浆材料15可采用树脂等其他高分子化学材料，注浆压力不低于10mpa，实现底板钻孔和浅部破碎岩体14的全填充和强扩散，保证锚注加固效果。

通过现场工业性试验对比，深部软岩巷道底板为泥岩，整体性差，强度低，且遇水泥化膨胀，底鼓严重，半年底鼓量就可达到1m，局部可达近2m，不得不进行卧底，顶帮部也随之变形破坏。后来采用的注浆锚杆加固，由于底板长期卧底，破碎范围大，难以实现深部稳定加固，底板呈整体性鼓起。

经实践操作，采用本技术方案加固底板3年后，底板未出现明显破坏现象，每注浆单元注浆量达0.5吨水泥以上，底板整体性和承载能力得以加强，顶帮部变形也随之改善。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。