一种通过充填控水的富水软岩巷道围岩稳定性控制方法与流程

本发明涉及煤矿巷道支护，具体涉及一种通过充填控水的富水软岩巷道围岩稳定控制方法。

背景技术：

1、富水软岩巷道一般地质构造比较复杂，煤层赋存条件差，煤层、顶板和底板均较软(抗压强度小于25mpa)，受载变形量大、且具有长流变性，遇水膨胀性、崩解性强。煤矿软岩巷道工程是软岩工程的一个重要组成部分，在我国煤矿煤系地层中，具有软岩的矿井分布十分广泛。除了自身岩性、力学性质、地质条件、工作面工况条件等，富水软岩巷道围岩稳定性受地下水和工程用水影响较大。围岩中渗入水以后会产生静水压力作用，使得岩体中的应力状态恶化，有效压应力和抗剪强度减小；渗水在侵入富含矿物的岩体后会发生一系列物理化学反应，并且降低了裂隙面的摩擦系数和粘聚力，进而引起围岩的泥化、崩解和膨胀现象。尽管有学者基于不同地质条件开展了大量现场与理论研究，但目前仍缺乏对富水软岩巷道较为普适性和有效性的支护方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种通过充填控水的富水软岩巷道围岩稳定控制方法，一方面增强软岩强度，另一方面减少水对围岩锚固区域的影响，从而保障该类型巷道服役期间的安全性。

2、为实现上述目的，本发明的一种通过充填控水的富水软岩巷道围岩稳定性控制方法，包括以下步骤：

3、s01、水文地质资料收集，基于前期地质勘探报告及邻近采区、工作面的水文地质情况，对强富水软岩巷道掘前预先进行探放水工作；

4、s02、基于采区临近巷道矿压显现规律，确定巷道断面形状并开掘巷道；

5、s03、掘进好的巷道顶板采用长注浆锚索+短中空锚杆方式进行支护，其中长注浆锚索锚固完成后向深部围岩进行注浆充填，短中空锚杆锚固完成后向浅部围岩泵入干燥剂；

6、s04、顶板支护完成后，两帮采用短中空锚杆进行支护，且锚固完成后向两帮泵入干燥剂；

7、s05、在两帮底角每间隔一段距离向两帮分别开掘一定深度的导水钻孔，导水钻孔使用紧贴孔壁的金属管固定，巷道底板采用混凝土固化处理，同时在靠近两帮处分别开掘导水槽，将两帮导水钻孔的水排出；

8、s06、支护完成并当巷道表面不再出现淋水后，对顶板、两帮进行喷浆处理；

9、s07、支护及充填控水完成后，巷道形成相对封闭的隔水空间，回采期间对巷道围岩表面位移、顶板离层、孔裂隙结构及巷道出水情况进行动态监测并采取一定补强支护措施。

10、进一步地，在步骤s02中，巷道断面形状为矩形、半圆拱形、椭圆形或不规则形状，其中，对于岩性较好、地质水文条件简单且矿压显现较小巷道选择矩形巷道，反之则选择半圆拱形巷道，巷道断面性质及尺寸满足支护、通风使用要求。

11、进一步地，在步骤s03中，长注浆锚索型号为φ22×7000mm，短中空锚杆型号为φ28×2300mm。

12、进一步地，在步骤s03中，长注浆锚索向深部围岩充填材料为平均粒径小于5um的超细水泥，短中空锚杆向浅部围岩泵入的干燥剂主要成分是氯化钙和胶淀粉。

13、进一步地，超细水泥和干燥剂均通过气动泵泵入围岩中，气动泵泵入压力不超过5mpa。

14、进一步地，在步骤s05中，两帮底角所掘导水钻孔尺寸为φ32×10000mm，导水钻孔间隔为10m，且间隔可随涌水量调整。

15、进一步地，在步骤s05中，巷道底板固化所用水泥为c15强度混凝土。

16、进一步地，在步骤s06中，巷道表面喷浆材料主要成分为水泥和石英砂。

17、进一步地，在步骤s07中，回采期间矿压监测站布置间隔为20～50m；每个监测站包括两个顶板离层监测点，三个顶板围岩结构监测点，四个两帮围岩结构监测点。

18、本发明的有益效果是：本发明提出的巷道围岩稳定性控制方法，可以在富水软岩巷道围岩区域构建强度较大的低含水率层，进而实现对其围岩稳定性的有效控制，一方面，通过长注浆锚索将超细水泥浆液注入深部岩层后，封堵了围岩中存在的大量孔裂隙，减少了后期水侵入的空间，同时浆液固化后有效增强了深部围岩的强度，使得在巷道锚固区范围内形成一个相对封闭的圈层；另一方面，通过短中空锚杆向浅部岩层泵入干燥剂，吸附了封闭圈层中存在的水分，同时较为密集布置方式下，浅部围岩强度也得到强化；最后，考虑到完全隔绝水流将会导致锚固区受到较强压力，因此在两帮底角开掘导水钻孔，人为对地下水流向进行宏观调控，以实现富水软岩巷道围岩稳定性的有效控制。

技术特征：

1.一种通过充填控水的富水软岩巷道围岩稳定性控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.按照权利要求1所述的一种通过充填控水的富水软岩巷道围岩稳定性控制方法，其特征在于，在步骤s02中，巷道断面形状为矩形、半圆拱形、椭圆形或不规则形状，其中，对于岩性较好、地质水文条件简单且矿压显现较小巷道选择矩形巷道，反之则选择半圆拱形巷道，巷道断面性质及尺寸满足支护、通风使用要求。

3.按照权利要求1所述一种通过充填控水的富水软岩巷道围岩稳定性控制方法，其特征在于，在步骤s03中，长注浆锚索型号为φ22×7000mm，短中空锚杆型号为φ28×2300mm。

4.按照权利要求1所述一种通过充填控水的富水软岩巷道围岩稳定性控制方法，其特征在于，在步骤s03中，长注浆锚索向深部围岩充填材料为平均粒径小于5um的超细水泥，短中空锚杆向浅部围岩泵入的干燥剂主要成分是氯化钙和胶淀粉。

5.按照权利要求4所述一种通过充填控水的富水软岩巷道围岩稳定性控制方法，其特征在于，超细水泥和干燥剂均通过气动泵泵入围岩中，气动泵泵入压力不超过5mpa。

6.按照权利要求1所述一种通过充填控水的富水软岩巷道围岩稳定性控制方法，其特征在于，在步骤s05中，两帮底角所掘导水钻孔尺寸为φ32×10000mm，导水钻孔间隔为10m，且间隔可随涌水量调整。

7.按照权利要求1所述一种通过充填控水的富水软岩巷道围岩稳定性控制方法，其特征在于，在步骤s05中，巷道底板固化所用水泥为c15强度混凝土。

8.按照权利要求1所述一种通过充填控水的富水软岩巷道围岩稳定性控制方法，其特征在于，在步骤s06中，巷道表面喷浆材料主要成分为水泥和石英砂。

9.按照权利要求1所述一种通过充填控水的富水软岩巷道围岩稳定性控制方法，其特征在于，在步骤s07中，回采期间矿压监测站布置间隔为20-50m；每个监测站包括两个顶板离层监测点，三个顶板围岩结构监测点，四个两帮围岩结构监测点。

技术总结
本发明公开了一种通过充填控水的富水软岩巷道围岩稳定性控制方法，首先收集富水软岩巷道区域地质水文信息及矿压显现规律，在巷道掘进前完成探放水、断面形状确定等工作，然后采用长注浆锚索+短中空锚杆方式分别对顶板深部及浅部岩层进行锚固+注浆与泵入干燥剂，两帮采用短中空锚杆进行锚固及泵入干燥剂，保证浅部足够干燥，最后在两帮底角开掘导水钻孔，并对巷道表面进行喷浆处理，对底板进行混凝土加固处理。本方法可对富水软岩进行加固及控水，有效提高了软岩强度，通过人为对地下水流向进行宏观调控，减少巷道软岩受地下水的侵入，从而实现富水软岩巷道围岩稳定性的有效控制。

技术研发人员：杨想录,邢万里,姚强岭,郑闯凯,崔岿,陈胜焱
受保护的技术使用者：华亭煤业集团新窑煤矿有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13