一种利用联排桩基治理巷道底鼓和底板冲击地压的方法与流程

本发明涉及一种利用联排桩基治理巷道底鼓和底板冲击地压的方法。

背景技术

深部或高构造应力场下煤矿井下开拓、准备或回采巷道常常出现底鼓，或发生底板冲击地压。大量底鼓造成巷道套修频繁，大幅提高了巷道维修成本；底板冲击地压则会导致设备损坏和人员伤亡，严重威胁了矿井的安全生产。目前还没有一种有效治理巷道底鼓及底板冲击地压的方法。

技术实现要素：

为了解决有效治理巷道底鼓及底板冲击地压的技术问题，本发明提供了一种利用联排桩基治理巷道底鼓和底板冲击地压的方法。

本发明采用的技术方案为：

一种利用联排桩基治理巷道底鼓和底板冲击地压的方法，包括如下步骤：

(a)在开拓、准备或回采巷道内，在巷道两底角向底板按俯角α施工大直径钻孔，所述大直径钻孔沿所述巷道走向按一定间隔距离l排列，所述大直径钻孔深度超出所述底板内支承压力影响范围；

(b)在每一个大直径钻孔内铺设一根高强度注浆桩，使所述高强度注浆桩与所述大直径钻孔内壁环周边均存在间隙，在所述大直径钻孔上，沿轴向环周边安放若干排应力传感器；

(c)将混凝土浆液注入每一个所述高强度注浆桩及所述高强度注浆桩和所述大直径钻孔之间的间隙，由此形成联排桩基；

(d)对所述高强度注浆桩沿轴向环周边安放的所述应力传感器进行供电，使其开始对所处位置支护反力进行连续监测，以确定所述联排桩基在所述底板内不同深度、不同方位的实时工作状态，进而获得所述底板内应力分布特征。

在上述利用联排桩基治理巷道底鼓和底板冲击地压的方法中，间隔距离l为1-2m，俯角α为37-53°，优选44-48°。

在上述利用联排桩基治理巷道底鼓和底板冲击地压的方法中，所述大直径钻孔直径不小于200mm，开孔在两帮，位置位于所述底板以上100-200mm。

在上述利用联排桩基治理巷道底鼓和底板冲击地压的方法中，所述高强度注浆桩为钢质桩体，所述钢质桩体壁厚10-15mm，所述钢质桩体长度超出所述大直径钻孔50-100mm。

在上述利用联排桩基治理巷道底鼓和底板冲击地压的方法中，所述应力传感器数据采集频率为10次/小时。

在上述利用联排桩基治理巷道底鼓和底板冲击地压的方法中，所述联排桩基还包括阻浆盘，所述阻浆盘开有注浆孔，安放于所述高强度注浆桩内距离管口50-150mm的位置，注入的混凝土浆液为带压浆液，压力为0.5-1.5mpa。

在上述利用联排桩基治理巷道底鼓和底板冲击地压的方法中，所述高强度注浆桩上分布若干孔，混凝土浆液通过所述孔渗透至所述高强度注浆桩和所述大直径钻孔之间的间隙内。

在上述利用联排桩基治理巷道底鼓和底板冲击地压的方法中，所述混凝土浆液包括水泥、粉煤灰、硅粉、细骨料和钢纤维。

本发明的上述技术方案相比于现有技术具有如下有益效果：

①本发明提供的联排桩基治理巷道底鼓及底板冲击地压的方法，由于采用不小于200mm大直径钻孔释放底板内静载荷，同时，采用高强度注浆桩和混凝土浆液构成的联排桩基阻隔底板水平应力及减弱底板滑移，本发明具备“卸压-阻压”的双重功效，并且，利用工艺的合理安排，在统一钻孔完成后再进行放入高强度注浆桩，在统一放入高强度注浆桩后再统一注入混凝土浆液，从而在钻孔形成之后给予充分释放能量的时间，因此，本发明能够有效解决巷道底鼓和底板冲击地压问题。

②本发明提供的利用联排桩基治理巷道底鼓和底板冲击地压的方法，由于本发明通过分析研究充分认识了存在严重巷道底鼓和底板冲击地压问题情况下的底板滑移线分布特征，在设计俯角α时，避免了高强度注浆桩与底板滑移线形成垂直关系，因此，本发明能够保证联排桩基的使用寿命，使其较长时间能够保证阻压效果。

③本发明提供的利用联排桩基治理巷道底鼓和底板冲击地压的方法，由于本发明施工工艺仅包括打孔、送管、注浆三个步骤，材料仅需高强度注浆桩、混凝土浆液等，因此，本发明工艺简单，治理成本低。

④本发明提供的联排桩基治理巷道底鼓及底板冲击地压的方法，由于通过在高强度注浆桩四周安放应力传感器，对各安放位置支护反力进行连续监测，得到联排桩基在底板内不同深度、不同方位的实时工作状态，进而获得底板应力分布特征，因此，本发明在能够有效监控底板变化，实施改善治理措施，使对巷道底鼓和底板冲击地压治理更有效。

⑤本发明提供的联排桩基治理巷道底鼓及底板冲击地压的方法，由于在高强度注浆桩上开有若干孔，使得高强度注浆桩内外混凝土浆液形成一体，并且，注浆是带压注浆，强度注浆管和混凝土浆液具有较高的耦合度，抗剪、抗拉强度明显增大，因此，本发明治理巷道底鼓和底板冲击地效果更好。

另外，本发明还具有对煤矿井下条件适应性较强的优势。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明利用联排桩基治理巷道底鼓和底板冲击地压的方法中联排桩基沿巷道走向布置的示意图；

图2是本发明利用联排桩基治理巷道底鼓和底板冲击地压的方法中联排桩基巷道断面布置的示意图。

图中附图标记表示为：1-巷道；2-底板；3-联排桩基；301-大直径钻孔；302-高强度注浆桩；303-阻浆盘。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1和2显示的是本发明利用联排桩基治理巷道底鼓和底板冲击地压的方法的优选实施例。

所述利用联排桩基治理巷道底鼓和底板冲击地压的方法，包括如下步骤：

(a)在开拓、准备或回采巷道内，在巷道1两底角向底板2按俯角α施工大直径钻孔301，所述俯角α为48°，所述大直径钻孔301直径不小于200mm，沿所述巷道1走向按一定间隔距离l排列，所述大直径钻孔301钻孔深度超出所述底板2内支承压力影响范围；

(b)在每一个大直径钻孔301内铺设一根高强度注浆桩302，使所述高强度注浆桩302与所述大直径钻孔301内壁环周边均存在间隙，在所述大直径钻孔301上，沿轴向环周边安放若干排应力传感器；

(c)在每一个大直径钻孔301内放入一个阻浆盘303，所述阻浆盘303开有注浆孔，安放于所述高强度注浆桩302内距离管口50-150mm的位置；

(d)将混凝土浆液通过所述阻浆盘303注入每一个所述高强度注浆桩302，所述高强度注浆桩302上分布若干孔，混凝土浆液通过所述孔渗透至所述高强度注浆桩302和所述大直径钻孔301之间的间隙内，由此形成联排桩基3，所述混凝土浆液为带压浆液，压力为1.2mpa；

(e)对所述高强度注浆桩302沿轴向环周边安放的所述应力传感器进行供电，使其开始对所处位置支护反力进行连续监测，以确定所述联排桩基3在所述底板2内不同深度、不同方位的实时工作状态，进而获得所述底板2内应力分布特征。

所述大直径钻孔301开孔位置位于巷道两帮，在所述底板2以上120mm。

所述高强度注浆桩302为钢质桩体，所述钢质桩体壁厚13mm，所述钢质桩体超出所述大直径钻孔301的长度为70mm。

所述混凝土浆液包括水泥、粉煤灰、硅粉、细骨料和钢纤维。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。