专利名称：一种微型碎石管注桩治理软岩巷道底鼓的方法
技术领域：
本发明属于矿山领域，涉及矿井巷道治理方法，特别涉及一种用于矿井软岩巷道 底板底鼓治理的施工方法。
背景技术：
煤矿软岩巷道受到煤层开采影响时，由于巷道开采产生的应力改变和软岩遇水膨 胀的特性，因此极易造成巷道严重底鼓。对一些安装有大型固定设备的巷道来说，如果发生 较大的底鼓，将会造成固定设备基础倾斜，影响设备的使用，给矿井的安全生产带来严重威 胁。针对这类问题，目前主要采用的措施有在底板加锚杆(索)、底板注浆、混凝土反拱、 切缝、钻孔等方法来加固或卸压，例如公开号为CN10164130A、CN200946515Y和JP特开平 8-4468A等现有技术。这些方法虽能取得一定的控制围岩变形的效果，但由于仅仅考虑了底 板底鼓的力学机理，而没有考虑软岩遇水膨胀的物理机理，地下水仍然存在于底板当中，因 而控制底鼓效果较差，尤其是对于岩石膨胀率较大的软岩巷道，上述方法对底鼓的控制效 果更差，并且治理底鼓的成本很高。
发明内容
本发明的目的是为了解决软岩巷道底板底鼓问题，而提供一种利用微型碎石管注 桩的施工方法。一种用于矿井软岩巷道底板底鼓治理的方法，具体施工方法如下(1)地面清除 施工现场的障碍物及杂物；(2)放线并确定排水孔与碎石桩桩位按照设计方案放线，找准 桩位，钻机放置在将要打孔的桩位点；所述的桩位采用菱形布桩方式，在巷道纵向上设置 8-9排桩位；(3)成孔启动钻机，使其垂直钻入地层至设计深度，沿巷道纵向最外侧的桩孔 向两侧偏离垂直方向20° ； (4)插筋成孔后，普通桩位插入管壁带有若干孔的钢管，排水 孔中插入PVC管，并按照常规方法进行排水管道连接；所述排水孔为沿巷道纵向最外侧及 中央的桩孔，所述的普通桩位为除了排水孔之外的桩孔；(5)加料所有桩孔与管壁带有若 干孔的钢管或PVC管的间隙内充填碎石至孔口 ； (6)降水所述的PVC管连接水泵，进行排 7jC，直至水位降低至碎石桩以下；(7)注浆采用注浆泵对桩孔中的管壁带有若干孔的钢管 进行注浆，注浆终压控制在3 5MPa，形成微型碎石管注桩；(8)底板钢筋绑扎微型碎石 管注桩完成后，经过一段时间的变形吸收，稳定后进行底板钢筋绑扎；(9)锚固碎石管注桩 插筋将管壁带有若干孔的钢管端部锚固在钢筋笼上部；(10)浇注底板支模，并向底板浇 注C30混凝土 ； (11)完成微型碎石管注桩治理软岩巷道底板底鼓的整个施工过程。其中步骤⑵中排水孔与碎石桩桩孔的直径为200mm，深度为3000mm，间距为 600 800mm。步骤(4)所述的管壁带有若干孔的钢管的规格为 26 X 3200mm ；所述的PVC管的 规格为 50 X 3200mm，且管底端加滤网。步骤(5)所述的碎石为未风化的干净砾石或扎制碎石而成，粒径控制在20_50mm，
3含泥量不大于5%。步骤(7)所述的注浆泵为2TGZ-60/210型双液调速高压注浆泵；注浆时的浆液采 用单液水泥-水玻璃浆液，水灰比为1 1，掺入3%重量份的40BE水玻璃。本发明具有以下有益效果(1)良好的透水性。微型碎石管注桩由于桩体就是由 渗透性极好的碎石组成，而软岩巷道底板底臌的原因之一就是岩层遇水膨胀，膨胀系数较 大，微型碎石管注桩在施工过程和使用过程中桩体会对周围岩体产生挤密作用，使岩体中 的水透过桩体排出，从而削弱因岩层遇水膨胀导致的变形。(2)改善底板岩性，吸收水平变 形。通过设置底板微型碎石管注桩，能够用变形较小的桩体置换出一部分底板软岩，从量上 减少岩体变形，同时微型碎石管注桩的刚度比底板软岩大，但又比钢材和混凝土小，它在受 力过程中可以适应较大的变形，能够吸收一部分岩体水平变形，使得底板整体变形量减小。 (3)承受地面轨道及设备竖向荷载。当底板设置微型碎石管注桩之后形成的是一种复合地 基，当上部荷载传递到地基上时，将发生应力重新分布，从而导致部分压力向刚度较大的微 型碎石管注桩体上集中，这种压力能够提升底板的整体承载力。(4)均布底板压力。底板微 型碎石管注桩完成后将与岩体形成复合承载结构，将底板压力均勻分布，避免应力集中，并 将荷载最终传递至受力钢筋承载。
图1是软岩巷道支护断面图；图2是桩位布置平面图；图3是图2中1-1处排水管连接节点俯视图；其中1-排水孔PVC管，2-碎石桩管壁带有若干孔的钢管，3-三通管接头，4-碎 石，5-锚杆托盘，6-螺母
具体实施例方式某煤矿副立井井底车场巷道副立井+786m水平井底车场设计为穿层巷道，穿过二 煤底板和二煤，二煤的物理特性为黑色、块状、半暗型煤、弱浙青光泽，节理及裂隙发育，煤 质较软，为简单结构的稳定煤层。煤层总体呈现由西向东、由北向南逐渐变薄的趋势；二煤 底板为浅灰色细砂岩，泥质胶结，岩石强度低，易软化，导致底板臌起，最大底臌量1400mm， 造成轨道变形，巷道高度不够。为保证生产正常进行，需要对巷道底臌进行治理，使巷道底 板变形量减小，不至影响轨道运行和生产安全。微型碎石管注桩本身由散体材料组成，本身没有粘结强度，桩体承受竖向荷载的 强度主要靠周围岩体的约束和桩身材料的摩擦，受力范围集中在桩顶附近4倍左右的桩径 范围内。施工主要分为以下两个部分进行首先进行微型碎石管注桩的设置和施工，同时进 行降水工作，然后在二次支护时进行底板浇注。下面结合说明书附图1 3对本发明做进一步详细描述(1)地面清除施工现场的障碍物及杂物；(2)放线并确定桩位按照设计方案放线，找准桩位，钻机放置在将要打孔的桩位 点；所述的桩位采用菱形布桩方式，在巷道纵向上设置8-9排桩位；(3)成孔启动钻机，使其垂直钻入地层至设计深度，沿巷道纵向最外侧的桩孔向两侧偏离垂直方向20°，桩孔的直径为200mm，深度为3000mm，间距为800mm ；(4)插筋成孔后，普通桩位插入管壁带有若干孔的钢管2，排水孔中插入PVC管 1 ；所述排水孔为沿巷道纵向最外侧及中央的桩孔，所述的普通桩位为除了排水孔之外的桩 孔；其中，管壁带有若干孔的钢管的规格为 26X 3200mm ;PVC管的规格为 50X 3200mm， 且管底端加滤网；(5)加料所有桩孔与管壁带有若干孔的钢管或PVC管的间隙内充填碎石4至孔 口，碎石为未风化的干净砾石或扎制碎石而成，粒径控制在20-50mm，含泥量不大于5% ；(6)降水PVC管1通过三通管接头3连接水平排水管，水平排水管连接水泵，进行 排水，直至水位降低至碎石桩以下；(7)注浆采用2TGZ-60/210型双液调速高压注浆泵对桩孔中的管壁带有若干孔 的钢管进行注浆，注浆终压控制在3 5MPa，注浆时的浆液采用单液水泥-水玻璃浆液，水 灰比为1 1，掺入3%重量份的40BE水玻璃。(8)底板钢筋绑扎微型碎石管注桩完成后，经过一段时间的变形吸收，稳定后进 行底板钢筋绑扎；(9)锚固碎石管注桩插筋将管壁带有若干孔的钢管端部通过锚杆托盘5和螺母6 锚固在钢筋笼上部；(10)浇注底板支模，并向底板浇注C30混凝土 ；(11)完成微型碎石管注桩治理软岩巷道底板底鼓的整个施工过程。以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式
，并非用以限定本发明的范围。任何 本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应 属于本发明保护的范围。
权利要求
一种微型碎石管注桩治理软岩巷道底鼓的方法，其特征在于包括以下步骤(1)地面清除施工现场的障碍物及杂物；(2)放线并确定排水孔与碎石桩桩位按照设计方案放线，找准桩位，钻机放置在将要打孔的桩位点；所述的桩位采用菱形布桩方式，在巷道纵向上设置8-9排桩位；(3)成孔启动钻机，使其垂直钻入地层至设计深度，沿巷道纵向最外侧的桩孔向两侧偏离垂直方向20°；(4)插筋成孔后，普通桩位插入管壁带有若干孔的钢管，排水孔中插入PVC管，并按照常规方法进行排水管道连接；所述排水孔为沿巷道纵向最外侧及中央的桩孔，所述的普通桩位为除了排水孔之外的桩孔；(5)加料所有桩孔与管壁带有若干孔的钢管或PVC管的间隙内充填碎石至孔口；(6)降水所述的PVC管连接水泵，进行排水，直至水位降低至碎石桩以下；(7)注浆利用注浆泵对桩孔中的管壁带有若干孔的钢管进行注浆，注浆终压控制在3～5MPa，形成微型碎石管注桩；(8)底板钢筋绑扎微型碎石管注桩完成后，经过一段时间的变形吸收，稳定后进行底板钢筋绑扎；(9)锚固碎石管注桩插筋将管壁带有若干孔的钢管端部锚固在钢筋笼上部；(10)浇注底板支模，并向底板浇注C30混凝土；(11)完成微型碎石管注桩治理软岩巷道底板底鼓的整个施工过程。
2.根据权利要求1所述的微型碎石管注桩治理软岩巷道底鼓的方法，其特征在于步 骤(2)中排水孔与碎石桩桩孔的直径均为200mm，深度为3000mm，间距为600 800mm。
3.根据权利要求2所述的微型碎石管注桩治理软岩巷道底鼓的方法，其特征在于 步骤⑷所述的管壁带有若干孔的钢管的规格为Φ26Χ3200πιπι;所述的PVC管的规格为 Φ 50 X 3200mm,且管底端加滤网。
4.根据权利要求1所述的微型碎石管注桩治理软岩巷道底鼓的方法，其特征在于步 骤(5)所述的碎石为未风化的干净砾石或扎制碎石而成，粒径控制在20-50mm，含泥量不大 于5%。
5.根据权利要求1所述的微型碎石管注桩治理软岩巷道底鼓的方法，其特征在于所 述的步骤(7)注浆泵为2TGZ-60/210型双液调速高压注浆泵；注浆时的浆液采用单液水 泥-水玻璃浆液，水灰比为1 1，掺入3%重量份的40BE水玻璃。
全文摘要
本发明属于矿山领域，涉及矿井巷道治理方法，特别涉及一种用于矿井软岩巷道底板底鼓治理的施工方法。施工方法主要分为以下两个部分进行首先进行微型碎石管注桩的设置和施工，同时进行降水工作，然后在二次支护时进行底板浇注。该方法不仅考虑了底板底鼓的力学机理，而且考虑了考虑软岩遇水膨胀的物理机理，使得治理软岩巷道底板底鼓的效果更好，治理成本更低。
文档编号E02D5/38GK101886545SQ20101022578
公开日2010年11月17日 申请日期2010年7月5日 优先权日2010年7月5日
发明者张少杰, 李翼, 李飞, 王金安, 纪洪广, 郭俊男 申请人:北京科技大学