一种穿越断层巷道隔水减震防冲耦合支护方法
【专利摘要】本发明属于矿用防冲支护【技术领域】，特别涉及一种穿越断层巷道隔水减震防冲耦合支护方法，从断层围岩向巷道依次设置围岩塑性圈、减震支护圈、两层瓦片，所述的围岩以人工放炮的形式形成围岩塑性圈，所述围岩塑性圈内表面铺设水泥基玻璃纤维形成减震支护圈；所述的减震支护圈内表面铺设瓦片，所述的瓦片分为两层，外层为外层防水瓦片，内层为内层瓦片；锚杆垂直于瓦片轮廓线依次贯穿瓦片、减震支护圈至围岩塑性圈的中部形成固定耦合，在巷道的地面、瓦片上表面铺设道渣，采用该方法形成的支护强度高、缓冲减震、抗冲击能力强，防水效果好。
【专利说明】 一种穿越断层巷道隔水减震防冲耦合支护方法
【技术领域】
[0001]本发明属于矿用防冲支护【技术领域】，特别涉及一种穿越断层巷道隔水减震防冲耦合支护方法。
【背景技术】
[0002]随着我国煤矿资源开采逐渐向深部发展，冲击地压的发生频次越来越大，其危害性也愈加增大，造成巷道围岩破坏、垮塌及人员伤亡事故，对煤矿安全生产造成极大的危害；井下一旦发生冲击地压，会造成巷道变形片帮、冒顶、底鼓、摧毁支架、堵塞巷道甚至顶底板合拢，因而影响通风或颠翻设备造成生产中断，还可能对作业人员构成人身伤害，甚至造成死亡事故；因此，冲击地压巷道围岩安全支护问题成为我国深部资源开发亟需解决的研究课题。
[0003]目前存在的煤矿巷道支护方法均为被动法，采用及时喷浆等等，存在着作业危险、被动、费时、费事、费料等不利因素，也是掘进工作面危及工人生命安全的主要根源性原因，煤矿过断层是一种岩体丧失连续性和完整性的地质破碎带，在掘进时岩石容易坍塌，目前存在的支护装置不能满足煤矿巷道过断层的安全性要求。
[0004]传统的回采巷道支护方式主要有:金属棚子支护、锚杆支护、锚索支护、喷浆支护和注浆支护等。这些支护方式，主要是通过增强围岩体强度或者提高支护自身承载能力以实现承担上部载荷的作用，考虑的是静力条件下巷道受冲击时的防御措施与方法；虽然对巷道顶板的支护能力比较强，但对两帮和底板的控制力量比较弱，巷道底鼓、收敛速度非常快，巷道拆换维修工程量浩大，且不具有防水隔水功能，不能够为运输安全提供有利环境，断层滑动发生冲击地压时，容易因两帮收敛和大量底鼓，导致巷道断面骤然缩小甚至合拢，对设备及人员的安全造成威胁，甚至中断通风系统，造成瓦斯大量积聚，引发重大事故。
[0005]传统的支护方式对于提高支护结构的承载能力是有限的，更不能承担深部开采过程中强动力载荷的冲击作用，过断层处，围岩失去连续性，容易发生滑动型冲击地压，而且含水量大，容易发生透水事故，淹没井巷和矿山设备，造成人员伤亡和财产损失；因此，以往的支护方法采用增强围岩体和支护结构强度的方式进行的加强支护，并没能从根本上解决强冲击载荷作用对巷道围岩的严重破坏问题，没有考虑冲击动力下支护与围岩的作用，未从防水控水角度考虑，未从缓冲减震角度考虑缓冲减震耦合支护方式以减弱和降低冲击载荷，未通过缓冲载荷及增强支护结构强度达到冲击地压巷道安全支护的目标。
【发明内容】
[0006]针对现有技术存在的问题，本发明提供一种穿越断层巷道隔水减震防冲耦合支护方法，采用该方法形成的支护强度高、缓冲减震、抗冲击能力强，防水效果好。
[0007]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种穿越断层巷道隔水减震防冲耦合支护方法，所述方法包括以下步骤:
[0008]步骤一:在遇到断层后，采用挑顶或卧底的方法，用掘进机直接过断层的方式进行掘进，然后进行及时临时支护，紧接着采用人工放炮的形式，形成围岩塑性圈；
[0009]步骤二:在围岩塑性圈的内表面铺设水泥基玻璃纤维形成减震支护圈；
[0010]步骤三:在减震支护圈的内表面拼接铺设外层防水瓦片，在外层防水瓦片的内表面拼接铺设内层瓦片，将瓦片接缝处用密封胶封好；
[0011]步骤四:分别在顶部、左右帮的外层防水瓦片和内层瓦片上打出注浆孔；
[0012]步骤五:从不同的注浆孔处向外层防水瓦片与减震支护圈之间注入水泥基玻璃纤维，注实填匀；
[0013]步骤六:用锚杆垂直于瓦片轮廓线对瓦片、减震支护圈及围岩塑性圈进行四周锚固，使之成为一组耦合体；
[0014]步骤七:在巷道地面的瓦片上表面铺设道渣。
[0015]本发明的有益效果:缓冲减震，能够吸收冲击地压发生时产生的冲击能，缓冲冲击力与围岩自身的重力；巷道具有抗压性、抗拉性的特点；减少返修工序，减少人力、物力损耗，对设备及人员起到很好的支撑保护作用；耐久性、抗腐性的特点能够增长巷道服务年限，延长巷道使用寿命；防水性的特点能够避免淹没井巷和矿山设备，避免造成人员伤亡和财产损失，能够为工作人员创造良好舒适的工作空间；瓦片具有廉价性的特点，成本低，能够重复利用，可提高材料利用率；缓冲减震抗冲击能力强，防水效果好，具备缓冲减震防水防断层错动型冲击地压巷道支护方法的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是采用本发明一种穿越断层巷道隔水减震防冲耦合支护方法形成的支护横断面示意图；
[0017]图2是采用本发明一种穿越断层巷道隔水减震防冲耦合支护方法形成的支护纵断面示意图；
[0018]图3是本发明一种穿越断层巷道隔水减震防冲耦合支护方法采用瓦片的结构示意图；
[0019]图4是图3的所采用瓦片结构的侧视图；
[0020]图5是图3的所采用瓦片结构的俯视图；
[0021]图中，1-围岩塑性圈；2_锚杆；3-减震支护圈；4-瓦片；5_道渣；6-注浆孔，7-外层防水瓦片；8-内层瓦片。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和具体实施例对本发明一种穿越断层巷道隔水减震防冲耦合支护方法进行详细说明:
[0023]如图1和图2所示的采用本发明一种穿越断层巷道隔水减震防冲耦合支护方法形成的支护，从断层围岩向巷道依次设置围岩塑性圈1、减震支护圈3、两层瓦片4，所述的围岩以人工放炮的形式形成围岩塑性圈1，所述围岩塑性圈I内表面铺设水泥基玻璃纤维形成减震支护圈3 ;所述的减震支护圈3内表面铺设瓦片4，所述的瓦片4分为两层，外层为外层防水瓦片7，内层为内层瓦片8 ;锚杆2垂直于瓦片4轮廓线依次贯穿瓦片4、减震支护圈3至围岩塑性圈I的中部形成固定耦合，在巷道的地面、瓦片4上表面铺设道渣5，如图3-图5所示，在瓦片4中设置贯穿瓦片的注浆孔6。
[0024]一种穿越断层巷道隔水减震防冲耦合支护方法，所述方法包括以下步骤:
[0025]步骤一:在遇到断层后，采用挑顶或卧底的方法，用掘进机直接过断层的方式进行掘进，然后进行及时临时支护，紧接着采用人工少药量放炮的形式，形成围岩塑性圈；
[0026]步骤二:在围岩塑性圈的内表面铺设水泥基玻璃纤维形成减震支护圈；其设置于瓦片与围岩支护圈之间，既可以提高初撑力，又可以在发生冲击地压时缓冲减震卸载部分压力。
[0027]步骤三:在减震支护圈的内表面拼接铺设外层防水瓦片，在外层防水瓦片的内表面拼接铺设内层瓦片，将瓦片接缝处用密封胶封好；所述的瓦片4由钢筋混凝土制成，抗压强度高，其用于掘进施工作业是一种安全、经济、快速的巷道施工方法；瓦片通过接头连接形成瓦片衬砌环，然后沿巷道走向连接成为一个整体；瓦片与瓦片之间以及环与环之间的接头使用螺栓固定连接；采用一环瓦片由三块标准块、两块邻接块、一块封顶块组成；整个巷道瓦片连接采用错缝拼接的形式；瓦片与瓦片之间采用隔水防水的材料连接，具体防水设计综合考虑以下五个方案以确保工程各部位达到所要求的防水等级；
[0028](一)瓦片自身防水，瓦片混凝土采用密实级配，抗渗等级0.8MPa，具有良好的自防水性能；瓦片制作采用高精度钢模，钢模制作允许误差为±0.4mm,防止瓦片拼接出现错台，瓦片错台不得超过4_。
[0029](二)接缝防水，沿瓦片肋面四周设置一道密封垫以保证接缝防水。密封垫选用符合标准的氯丁橡胶或遇水膨胀橡胶，采用批准的粘合剂按操作方法将密封垫牢固的粘接于瓦片上，并视拼接成环的需要加以润滑，相邻密封垫产生IOmm的搭接误差时仍能达到设计的防水要求。
[0030](三)螺栓防水，瓦片螺栓接头设置止水垫圈。
[0031](四)嵌缝防水，瓦片设计预留合适的嵌缝沟槽。
[0032](五)瓦片外围防水，瓦片空隙注浆设计选用水泥基玻璃纤维并精心施工以形成稳定均匀的瓦片外围防水层，具体施工尺寸根据现场实际及需要加以调整；
[0033]步骤四:用钻机分别在顶部、左右帮的瓦片打出注浆孔；注浆孔6也可在生产瓦片4过程中提前留设；
[0034]步骤五:从不同的注浆孔6由下往上注入水泥基玻璃纤维，注实填匀；
[0035]步骤六:用锚杆垂直于瓦片轮廓线对瓦片、减震支护圈及围岩塑性圈进行四周锚固，使之成为一组耦合体；所述的锚杆2材料为螺纹钢，末端带有金属托盘和螺母，使用树脂锚固剂进行端头锚固，使用锚杆支护是一种主动式支护方式，不仅可以起到悬吊、加固拱作用，还可以对围岩塑性圈、减震支护圈、瓦片起到组合梁和挤压加固拱作用，还能起到对围岩补强、减小跨度的作用，使围岩周边在一定厚度的范围内形成一个不仅能维持自身稳定、而且阻止上部围岩松动和变形的整体，提高支护强度；
[0036]步骤七:最后在巷道地面的瓦片上表面铺设道渣；所述的道渣5采用矿用矸石铺设。
[0037]本发明的支护方法，具有初撑力大，支护强度高，抗冲击能力强，缓冲减震，防水效果好，支护结构完整等特点；本发明方法具有廉价性，瓦片具有重复利用的特性，本发明方法实现了对巷道的全断面支护，对两帮和底板的控制能力强，可以有效降低巷道两帮收敛和底鼓速度，大大减少巷道维修施工量，发生冲击地压时，本发明方法可以有效保护巷道，保护作业人员和设备安全。
【权利要求】
1.一种穿越断层巷道隔水减震防冲耦合支护方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤: 步骤一:在遇到断层后，采用挑顶或卧底的方法，用掘进机直接过断层的方式进行掘进，然后进行及时临时支护，紧接着采用人工放炮的形式，形成围岩塑性圈； 步骤二:在围岩塑性圈的内表面铺设水泥基玻璃纤维形成减震支护圈； 步骤三:在减震支护圈的内表面拼接铺设外层防水瓦片，在外层防水瓦片的内表面拼接铺设内层瓦片，将瓦片接缝处用密封胶封好； 步骤四:分别在顶部、左右帮的外层防水瓦片和内层瓦片上打出注浆孔； 步骤五:从不同的注浆孔处向外层防水瓦片与减震支护圈之间注入水泥基玻璃纤维，注实填匀； 步骤六:用锚杆垂直于瓦片轮廓线对瓦片、减震支护圈及围岩塑性圈进行四周锚固，使之成为一组耦合体； 步骤七:在巷道地面的瓦片上表面铺设道渣。
【文档编号】E21D11/38GK103912292SQ201410166714
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年4月23日 优先权日:2014年4月23日
【发明者】潘一山, 尹万蕾, 李忠华, 阎海鹏, 李国臻, 罗浩 申请人:辽宁工程技术大学