一种极破碎软岩成巷施工方法与流程

本发明属于煤矿围岩控制，具体涉及一种极破碎软岩成巷施工方法。

背景技术：

1、随着国家“双碳”目标的提出和落实，煤炭占一次能源消费比重持续下降，但是在未来相当长时期内，煤炭作为主体能源的地位不会改变。数据统计显示，2019～2022年全国原煤产量分别达到37.5、39.02、41.3、45.6亿吨，比上年分别增长4.2％、2.2％、5.7％和10.5％。可见，我国经济高度依赖煤炭的特征短时间内很难发生根本改变。与此同时，包括两淮矿区在内的中东部地区，许多煤矿已进入800～1000m深部开采水平，40％～80％的深部巷道需要频繁返修。

2、深部巷道开拓过程中逐渐出现一种极破碎软岩难成巷情况，具有岩体极破碎、开挖后短时间大变形、极难维护等特点。解决此类难题目前有两种方法：一是变更原巷道布置，选择其他条件较好的岩层或区域重新开拓，但是会造成矿井资源浪费以及整体系统的变更，代价较大；二是根据成巷后变形破坏情况进行不定期返修，但是影响矿井正常生产，也需要投入大量的人力物力。

3、因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种极破碎软岩成巷施工方法，以至少解决现有技术中存在的上述问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种极破碎软岩成巷施工方法，所述施工方法包括以下步骤：

4、步骤s1，根据矿井设计资料，确定拟开拓的巷道所在岩层层位、巷道长度和巷道走向的具体参数；

5、步骤s2，在地面上设置地面注浆站，所述地面注浆站设置在巷道沿竖直方向上位于地面的投影位置上；

6、步骤s3，由地面注浆站向巷道所在岩层层位施打钻孔，并在钻孔安设注浆管，利用注浆管对极破碎软岩进行注浆预加固；

7、在步骤s3中，先从地面注浆站向下施打主钻孔，主钻孔施打至巷道所在岩层即停止施打；

8、从主钻孔的孔底分别向着巷道两端方向设置两个二级钻孔，所述二级钻孔用于将垂直的主钻孔过渡为近水平钻孔；

9、在所述二级钻孔的孔底施打三级孔，所述三级孔沿水平方向延伸；

10、步骤s4，根据地面注浆加固情况选择综掘机掘进或盾构掘进方式，进行拟开拓巷道进行掘进；

11、步骤s5，对巷道进行支护；

12、步骤s6，进行新掘进巷道围岩变形监测，并根据围岩变形监测情况进行围岩注浆加固补强；

13、步骤s7，根据巷道掘进计划，依次重复步骤s3～步骤6。

14、如上所述的极破碎软岩成巷施工方法，优选地，在每个二级钻孔的孔底至少设置三个三级钻孔，三个三级钻孔从上至下依次为顶板钻孔、中间钻孔与底板钻孔。

15、如上所述的极破碎软岩成巷施工方法，优选地，所述三级钻孔还包括左钻孔与右钻孔，左钻孔与右钻孔分别位于中间钻孔的左右两侧。

16、如上所述的极破碎软岩成巷施工方法，优选地，所述主钻孔的直径范围为120～180mm，所述二级钻孔的直径范围为100～160mm；所述主钻孔的直径大于二级钻孔的直径。

17、如上所述的极破碎软岩成巷施工方法，优选地，所述三级钻孔的直径范围为20～40mm，所述三级钻孔的直径小于二级钻孔的直径。

18、如上所述的极破碎软岩成巷施工方法，优选地，所述地面注浆站设置有多个，多个地面注浆站沿巷道走向均匀布置。

19、如上所述的极破碎软岩成巷施工方法，优选地，在步骤s5中，先在巷道内壁上挂金属网，然后施打钻孔，在钻孔中安装锚杆与锚索，安装一排锚索间隔两排锚杆布置；

20、锚杆与锚索安装完成后，架设钢拱架，钢拱架与锚杆、锚索排距相同；在相邻的两个钢拱架之间设置有多个弹性支撑组件。

21、如上所述的极破碎软岩成巷施工方法，优选地，所述弹性支撑组件设置有多个，多个弹性支撑组件均布在相邻的两个钢拱架之间，所述弹性支撑组件包括连杆与弹簧，弹簧的两端均焊接有连杆，所述连杆与钢拱架固定连接。

22、如上所述的极破碎软岩成巷施工方法，优选地，所述弹性支撑组件包括多个支撑座与多个弹簧，在每个钢拱架的两侧均设置有多个支撑座，在相邻钢拱架上的支撑座相互错落布置，在相邻钢拱架上的支撑座之间设置有弹簧；

23、所述支撑座与钢拱架合为成矩形结构，在一个钢拱架上，相邻的两个支撑座之间共用一条边，弹簧连接在相邻钢拱架上支撑座的两顶点之间。

24、如上所述的极破碎软岩成巷施工方法，优选地，在步骤s6中，从巷道内向围岩提前施打注浆孔，并在注浆孔中安装注浆锚杆，当巷道围岩变形达到警戒值时，利用注浆孔安装注浆锚杆进行注浆补强。

25、有益效果：

26、通过两个二级钻孔下设的三级钻孔沿主钻孔对称设置，能够通过主钻孔向两个相反的方向进行注浆，实现了对称注浆，保证更好注浆效果的基础上，还能够节约工程量，降低施工成本。同时三级钻孔覆盖在巷道的周向范围，使巷道得到更好的注浆加固。通过在相邻的两个钢拱架之间设置多个弹性支撑组件，弹性支撑组件能够抵抗沿巷道走向方向的外力作用，从而极大的提高了钢拱架之间的形变能力与钢拱架的支护能力。

技术特征：

1.一种极破碎软岩成巷施工方法，其特征在于，所述施工方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的极破碎软岩成巷施工方法，其特征在于，在每个二级钻孔的孔底至少设置三个三级钻孔，三个三级钻孔从上至下依次为顶板钻孔、中间钻孔与底板钻孔。

3.根据权利要求2所述的极破碎软岩成巷施工方法，其特征在于，所述三级钻孔还包括左钻孔与右钻孔，左钻孔与右钻孔分别位于中间钻孔的左右两侧。

4.根据权利要求2所述的极破碎软岩成巷施工方法，其特征在于，所述主钻孔的直径范围为120～180mm，所述二级钻孔的直径范围为100～160mm；所述主钻孔的直径大于二级钻孔的直径。

5.根据权利要求4所述的极破碎软岩成巷施工方法，其特征在于，所述三级钻孔的直径范围为20～40mm，所述三级钻孔的直径小于二级钻孔的直径。

6.根据权利要求5所述的极破碎软岩成巷施工方法，其特征在于，所述地面注浆站设置有多个，多个地面注浆站沿巷道走向均匀布置。

7.根据权利要求1所述的极破碎软岩成巷施工方法，其特征在于，在步骤s5中，先在巷道内壁上挂金属网，然后施打钻孔，在钻孔中安装锚杆与锚索，安装一排锚索间隔两排锚杆布置；

8.根据权利要求7所述的极破碎软岩成巷施工方法，其特征在于，所述弹性支撑组件设置有多个，多个弹性支撑组件均布在相邻的两个钢拱架之间，所述弹性支撑组件包括连杆与弹簧，弹簧的两端均焊接有连杆，所述连杆与钢拱架固定连接。

9.根据权利要求7所述的极破碎软岩成巷施工方法，其特征在于，所述弹性支撑组件包括多个支撑座与多个弹簧，在每个钢拱架的两侧均设置有多个支撑座，在相邻钢拱架上的支撑座相互错落布置，在相邻钢拱架上的支撑座之间设置有弹簧；

10.根据权利要求1-8任一所述的极破碎软岩成巷施工方法，其特征在于，在步骤s6中，从巷道内向围岩提前施打注浆孔，并在注浆孔中安装注浆锚杆，当巷道围岩变形达到警戒值时，利用注浆孔安装注浆锚杆进行注浆补强。

技术总结
本发明提供一种极破碎软岩成巷施工方法，施工方法包括以下步骤：步骤S1，确定拟开拓的巷道的具体参数；步骤S2，在地面上设置地面注浆站；步骤S3，由地面注浆站向巷道所在岩层层位施打钻孔，并在钻孔安设注浆管，利用注浆管对极破碎软岩进行注浆预加固；步骤S4，根据地面注浆加固情况选择综掘机掘进或盾构掘进方式，进行拟开拓巷道进行掘进；步骤S5，对巷道进行支护；步骤S6，进行新掘进巷道围岩变形监测，并根据围岩变形监测情况进行围岩注浆加固补强；步骤S7，根据巷道掘进计划，依次重复步骤S3～步骤6。该施工方法通过在保证更好注浆效果的基础上，还降低施工成本。同时三级钻孔覆盖在巷道的周向范围，使巷道得到更好的注浆加固。

技术研发人员：倪先杰,程桦,孙茂如,潘锐,汪小平,曹广勇,张旬,施宗申,张殿飞,黄续续
受保护的技术使用者：中煤新集能源股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15