一种可修复的防治底鼓方法
【技术领域】
[0001]本发明属于土建技术领域和矿山工程技术领域，涉及一种可修复的防治底鼓方法。
【背景技术】
[0002]近二三十年来，随着井工开采深度加大，硐室(巷道)底鼓的问题愈来愈突出，煤矿尤甚。目前，在煤矿深部巷道中，底鼓已成为我国煤矿普遍存在的问题。底鼓既是巷道破坏的主要形式，也是巷道稳定性控制中的难题。截止目前，底鼓的防治的方法已有很多，但不外乎加固法或卸压法两类。工程实践表明，岩石硐室除承受自重应力作用外，往往还承受残余构造应力作用。最新研究表明，承受残余构造应力作用的巷道，底板上的水平应力是非常强大的。正是这种非常强大的水平应力，使底板发生劈裂屈曲、剪切等形式的破坏。因此，底鼓的防治应是从削减底板上强大水平力(外因)和提高底板强度与整体性(内因)两方面出发。由于对此问题的外因认识不清，现有的底鼓防治技术更多是只侧重于其一。
[0003]CN101886545A公布了一种微型碎石管粧治理软岩巷道底鼓的方法，该法在底板米用微型碎石粧加固底板，其布置使粧将表现为悬臂粧性能，削减底板上强大水平力的作用的效果不好，而且在强烈底鼓过程中碎石粧因抗拉性能差而易断裂。CN102797478A公布了一种非连续承压格栅砼墙控制高应力软岩巷道底鼓变形方法，它是在巷道轨道两侧施工钢筋混凝土排粧，起加固底板岩体，防止底板剪切滑移破坏的作用，同时形成应力屏障，阻止两侧水平应力挤压底板岩体，以达到防治底鼓的目的。但是，深部巷道的变形是一个巷周大范围岩体破裂、持续的大位移的过程，期望一劳永逸的治底方法往往难适应这种动态过程；其次，八字形布置和“ I I ”形布置的粧的性能属于悬壁粧性能，其抗弯能力有限；第三，悬臂粧抗衡底板强大水平作用力的针对性不足，也即从力学上不是最佳的。
[0004]最新研究表明，承受残余构造应力作用的巷道，底板上的水平应力是非常强大的。正是这种非常强大的水平应力，使底板发生劈裂屈曲、剪切等形式的破坏。因此，底鼓的防治应是从削减底板上强大水平力(外因)和提高底板强度与整体性(内因)两方面出发。为此，本发明要解决的技术问题，就是要提供一种岩石硐室底鼓防治结构，既能削减底板上强大水平力，又动态改进底板强度与整体性，即使巷周大范围的岩体发生变形破坏，也能动态改变支护结构的着力点，长期维护支护结构的有效作用。
[0005]我国进入深部开采的煤矿超过80%，深部巷道年掘进量超过8000km。深部巷道的一个显著特征就是底鼓严重。底鼓问题已让不少深井开采举步维艰，少数因此而关闭。虽然有不少防治方法，但要么属于应对围岩应力途径，要么属于提高围岩强度途径。比较合理的防治底鼓的支护结构应是既削减底板上强大的水平作用力，又能加固围岩。由于深部巷道围岩的破碎具有长期反复性，因此具有动态提高破碎围岩的治底方法是最理想的方法。作者提出的可重复注浆加固围岩的方法，在用于防治巷道底鼓时，虽兼有这两者作用，但在应对强大围岩应力上仍有不足。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种可修复的防治底鼓方法，解决了目前的底鼓防治方法对治底的稳定效果不理想的问题。
[0007]本发明可修复的防治底鼓方法所采用的技术方案是按照以下步骤进行:
第一，钻粧孔。在掘进工作面后方20m(以无工作面端头效应和掘进器具影响为原则)，在巷道两侧底板施工垂直钻孔。钻孔的直径以刚好能插入两侧带注浆管的型钢为宜，钻孔深度，宜达到巷道松动范围外lm，但不宜超过5m。
[0008]第二，安放型钢。插入型钢，以H型、工字型钢为佳，腹板与巷道走向垂直。型钢尽可能为整根，尽量减少连接。当型钢较长无法适应巷道内施工时，采用腹板两侧“[”钢板高强螺栓连接。
[0009]第三，安放可重复注浆管。在型钢翼缘两外侧，插入可重复注浆管。可重复注浆管宜选用硬质且弹性较强的PVC管，底端密封，其上每隔20cm —圈出浆小孔，每圈宜等距设置3-4个出浆小孔，小孔处套上3层韧性好的橡胶膜，形成单向出浆孔。为了防止插入时划破橡胶膜，在注浆管的出浆小孔外罩细铁丝网片。
[0010]第四，注浆。通过可重复注浆管往粧孔内注入固化浆液。固化浆液以水泥为佳，也可以据现场环境采用其它的注浆材料。注浆时，孔口封堵，先通过注浆管进行充填式注浆，待浆液初凝时再采用压力注浆。充填注浆时注浆头尽量插入到注浆管近底部，压力注浆时尽量采用分段式注浆。注浆完毕后，应用水冲洗注浆管，清除管内残留浆液，以备再次注浆使用。
[0011]第五，施工锚索孔。在设计的粧冠梁高程上，向巷壁施工锚索孔。锚索孔直径以略大于锚索筋材与可重复注浆管的包络直径，较方便送入筋材为准。也可以采用岩石扩孔钻具，在孔底进行扩孔，以形成扩孔锚索，提高锚索的拉拨极限承载力。锚索孔的长度以进入巷道围岩弹性区Im为宜，或取5~7m。锚索孔垂直巷道走向，与底板成45°。
[0012]第六，插入带有可重复注浆管的锚索筋材。将带有可重复注浆管的筋材或钢筋材束，送入锚索孔。需采用措施，将锚固段的筋材或筋材束置于锚索孔中心位置，注浆管可贴孔壁。注浆管底端密封，管壁上每隔Im设3圈出浆小孔(圈间距5cm)，每圈宜等距设置3~4个出浆小孔，小孔处套上3层韧性好的橡胶膜，形成单向出浆孔。为了防止插入时划破橡胶膜，在注浆管的出浆小孔处设立强度较低但韧性好的多孔材料定位支架，并在该处外罩细铁丝网，将定位支架、注浆管和筋材裹住。出浆小孔处的注浆管外壁宜涂抹黄油，降低管外壁与橡胶膜的粘结。
[0013]第七，注浆。通过可重复注浆管往锚索孔内注入水泥浆。注浆时，孔口封堵，先通过注浆管进行充填式注浆，待浆液初凝时再采用压力注浆。充填注浆时注浆头尽量插入到注浆管近底部，压力注浆时尽量采用分段式注浆。注浆完毕后，应用水冲洗注浆管，清除管内残留浆液，以备再次注浆使用。
[0014]第八，施工粧冠梁。在施工冠梁时，对外露锚索筋材用软套管或外裹材料加以隔离，锚面处做成与筋材延伸方向相垂直的平面，便于锚索张拉与锁定。
[0015]第九，张拉锁定。冠梁施工完7天后，对锚索进行张拉锁定。
[0016]第十，重复注浆与重复张拉锁定。为了确保锚索的功效，应适当设置锚索轴力测力计，对锚索受力进行监测。根据监测结果、支护结构宏观变形现象，对围岩变形开裂进行判定，并适时通过可重复注浆管进行注浆，对破裂围岩进行动态加固，永远使底板或锚索周围的岩体保持一定的整体性和强度，保持粧和锚索的环境和粧锚着力点稳定。此外，如通过监测发现锚索锁定值下降是由于锚索松弛造成的(非锚索着力问题)时，应对锚索进行再次张拉锁定。
[0017]第十一，对外露的筋材(束)和注浆管进行保护和危险处理，既保证可以重复张拉锁定，又保不影响巷道的正常使用，还需保证不给行人造成意外伤害。
[0018]当粧受弯外侧砼破裂时，锚索受拉致外包裹砼破裂，或岩体破裂时，正是需要注浆之时。注浆将通过裂隙，将浆液挤入到岩体中裂隙中，填充裂隙，把小块体变为整体好的大块体或完整岩体，提高岩体强度。既动态加固岩体，又能解决粧端