深部高地应力巷道全长锚固卸压支护协同控制方法及结构

本申请涉及煤矿井下巷道围岩卸压，尤其涉及一种深部高地应力巷道全长锚固卸压支护协同控制方法及结构。

背景技术：

1、目前浅部煤炭资源逐渐减少，我国中东部矿井已逐步转入深部开采阶段。深部通常赋存高地应力，围岩高应力与低强度之间的矛盾突出，巷道大变形失稳破坏屡见不鲜。传统的支护形式难以高效控制深部巷道围岩变形,巷道返修率大幅增加，造成重大安全隐患和经济损失,深部高应力与巷道大变形难题已成为制约煤炭资源安全高效开采的瓶颈。

2、卸压技术可以改善巷道围岩的应力环境,降低或转移围岩高应力峰值分布,从而减小围岩变形，提高地压治理效果。目前常用的卸压方法主要包括卸压槽法、钻孔卸压、松动爆破法、开掘卸压巷道或硐室法等等。

3、目前的钻孔卸压效果在关键参数尤其是钻孔直径的确定缺乏现场研究，卸压效果并不理想，小钻孔起到的卸压效果微乎其微，然而，使用大直径钻孔卸压不仅增加工人劳动成本，而且对巷道表面其他的工序造成干扰，影响巷道表面锚杆锚索的安装位置，并且在围岩浅部使用大量较大钻孔容易与锚杆索位置相冲突。此外，钻孔卸压后，卸压孔往往基本不会再次重复利用。因此亟需一种卸压效果好、钻孔尺寸合理、能够对卸压孔重复利用且操作简便的巷道卸压方法及结构。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种深部高地应力巷道全长锚固卸压支护协同控制方法及结构，通过小孔卸压孔及扩孔段卸压减少巷道初期的变形，并利用卸压孔进行全长锚固支护进行加固，减小了深部高地应力巷道的围岩的大变形，充分利用卸压孔实现让压支护和加固支护的双重效果，实现深部高地应力巷道的长期稳定，所述技术方案如下：

2、本申请第一方面提供一种深部高地应力巷道全长锚固卸压支护协同控制方法，包括以下步骤：s1钻设小孔卸压孔群组：在巷道不同位置处围岩间隔钻设数组所述小孔卸压孔群组，每组所述小孔卸压孔群组位于巷道两侧肩窝至帮角范围内并呈扇形状分布；s2钻设扩孔段：在每一所述小孔卸压孔群组的单孔上钻设扩孔段，所述扩孔段位于围岩高应力区；s3安装注浆系统和锚索：在每一所述小孔卸压孔群组的单孔内安装注浆系统和锚索；s4封孔：对每一所述小孔卸压孔群组的单孔孔口进行封孔；s5高压注浆：待小孔卸压孔及扩孔段卸压结束后通过注浆系统对每一所述小孔卸压孔群组的单孔进行高压注浆。

3、例如，在一个实施例提供的深部高地应力巷道全长锚固卸压支护协同控制方法中，所述小孔卸压孔群组的单孔长度为4～5倍巷道宽度，所述扩孔段的长度为2～3倍巷道宽度，且所述扩孔段朝向巷道的端部距离巷道内壁1～2倍巷道宽度。

4、例如，在一个实施例提供的深部高地应力巷道全长锚固卸压支护协同控制方法中，所述注浆系统包括套设于所述锚索外部的注浆花管和排气花管，在所述注浆花管朝向巷道的端部设有注浆口，在所述注浆花管上间隔设有数个注浆孔，在所述排气花管上间隔设有数个排气孔，待封孔完成后，通过所述注浆花管向所述小孔卸压孔高压注浆。

5、例如，在一个实施例提供的深部高地应力巷道全长锚固卸压支护协同控制方法中，所述s4中采用囊袋式封孔器封孔，所述囊袋式封孔器位于所述注浆花管靠近巷道的端部，所述囊袋式封孔器包括设于所述注浆花管上并与所述注浆花管相连通的注浆囊袋和压力阀，通过所述注浆囊袋注浆封孔。

6、例如，在一个实施例提供的深部高地应力巷道全长锚固卸压支护协同控制方法中，所述s4中封孔时注浆压力为4mpa，所述s5中高压注浆的注浆压力为2mpa。

7、例如，在一个实施例提供的深部高地应力巷道全长锚固卸压支护协同控制方法中，相邻两所述小孔卸压孔群组之间的间距为20m，所述小孔卸压孔群组的单孔直径为130mm。

8、例如，在一个实施例提供的深部高地应力巷道全长锚固卸压支护协同控制方法中，所述s1中，在巷道的顶板、底板、侧帮及腰部分别垂直于最大主应力方向钻设小孔卸压孔，且在同一位置钻设多个不同钻设角度的小孔卸压孔使得所形成的小孔卸压钻孔群组呈扇形状分布。

9、例如，在一个实施例提供的深部高地应力巷道全长锚固卸压支护协同控制方法中，在位于巷道底板处的小孔卸压孔内设有管桩，所述管桩套设于所述锚索外部，且所述管桩的远端通过管桩卡扣与所述锚索连接，所述管桩远端与所述扩孔段背离巷道的端部齐平。

10、例如，在一个实施例提供的深部高地应力巷道全长锚固卸压支护协同控制方法中，所述扩孔段直径为300mm。

11、本申请第二方面提供一种深部高地应力巷道全长锚固卸压支护协同控制结构，包括小孔卸压孔群组和扩孔段，在巷道不同位置处围岩间隔设有数组所述小孔卸压孔群组，每组所述小孔卸压孔群组位于巷道两侧肩窝至帮角范围内并呈扇形状分布；在每一所述小孔卸压孔群组的单孔上设有扩孔段，所述扩孔段位于围岩高应力区；其中，在每一所述小孔卸压孔群组的单孔内安设有锚索，通过向小孔卸压孔内注浆形成加固整体。

12、本申请一些实施例提供的一种深部高地应力巷道全长锚固卸压支护协同控制方法及结构带来的有益效果为：本申请通过小孔卸压孔及扩孔段卸压减少巷道初期的变形，然后巧妙的利用卸压孔进行全长锚固支护进行加固，减小了深部高地应力巷道的围岩的大变形，充分利用卸压孔实现让压支护和加固支护的双重效果，实现深部高地应力巷道的长期稳定。同时，本申请能够明显提高钻孔卸压的效果，控制前期巷道变形，降低工人的劳动强度，降低矿井的综合支护成本。

技术特征：

1.一种深部高地应力巷道全长锚固卸压支护协同控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述深部高地应力巷道全长锚固卸压支护协同控制方法，其特征在于，所述小孔卸压孔群组的单孔长度为4～5倍巷道宽度，所述扩孔段的长度为2～3倍巷道宽度，且所述扩孔段朝向巷道的端部距离巷道内壁1～2倍巷道宽度。

3.根据权利要求1所述深部高地应力巷道全长锚固卸压支护协同控制方法，其特征在于，所述注浆系统包括套设于所述锚索外部的注浆花管和排气花管，在所述注浆花管朝向巷道的端部设有注浆口，在所述注浆花管上间隔设有数个注浆孔，在所述排气花管上间隔设有数个排气孔，待封孔完成后，通过所述注浆花管向所述小孔卸压孔高压注浆。

4.根据权利要求3所述深部高地应力巷道全长锚固卸压支护协同控制方法，其特征在于，所述s4中采用囊袋式封孔器封孔，所述囊袋式封孔器位于所述注浆花管靠近巷道的端部，所述囊袋式封孔器包括设于所述注浆花管上并与所述注浆花管相连通的注浆囊袋和压力阀，通过所述注浆囊袋注浆封孔。

5.根据权利要求4所述深部高地应力巷道全长锚固卸压支护协同控制方法，其特征在于，所述s4中封孔时注浆压力为4mpa，所述s5中高压注浆的注浆压力为2mpa。

6.根据权利要求1所述深部高地应力巷道全长锚固卸压支护协同控制方法，其特征在于，相邻两所述小孔卸压孔群组之间的间距为20m，所述小孔卸压孔群组的单孔直径为130mm。

7.根据权利要求6所述深部高地应力巷道全长锚固卸压支护协同控制方法，其特征在于，所述s1中，在巷道的顶板、底板、侧帮及腰部分别垂直于最大主应力方向钻设小孔卸压孔，且在同一位置钻设多个不同钻设角度的小孔卸压孔使得所形成的小孔卸压钻孔群组呈扇形状分布。

8.根据权利要求7所述深部高地应力巷道全长锚固卸压支护协同控制方法，其特征在于，在位于巷道底板处的小孔卸压孔内设有管桩，所述管桩套设于所述锚索外部，且所述管桩的远端通过管桩卡扣与所述锚索连接，所述管桩远端与所述扩孔段背离巷道的端部齐平。

9.根据权利要求1所述深部高地应力巷道全长锚固卸压支护协同控制方法，其特征在于，所述扩孔段直径为300mm。

10.一种深部高地应力巷道全长锚固卸压支护协同控制结构，其特征在于，包括：

技术总结
本申请公开了一种深部高地应力巷道全长锚固卸压支护协同控制方法及结构，包括以下步骤：S1钻设小孔卸压孔群组：在巷道不同位置处围岩间隔钻设数组所述小孔卸压孔群组，每组所述小孔卸压孔群组位于巷道两侧肩窝至帮角范围内并呈扇形状分布；S2钻设扩孔段：在每一所述小孔卸压孔群组的单孔上钻设扩孔段，所述扩孔段位于围岩高应力区；S3安装注浆系统和锚索：在每一所述小孔卸压孔群组的单孔内安装注浆系统和锚索；S4封孔：对每一所述小孔卸压孔群组的单孔孔口进行封孔；S5高压注浆：待小孔卸压孔及扩孔段卸压结束后通过注浆系统对每一所述小孔卸压孔群组的单孔进行高压注浆；本申请实现了深部高地应力巷道的长期稳定。

技术研发人员：耿志,康永水,张瑞,李翔,何尊敬,陈自由,朱元广,李寅玉,栾波,刘滨,程翔,杜多鹏
受保护的技术使用者：中国科学院武汉岩土力学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14