一种富水破碎软岩巷道自溶解注浆加固方法
【专利说明】一种富水破碎软岩巷道自溶解注浆加固方法
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技术领域
[0002]本发明属于深部巷道围岩加固技术领域，更具体涉及一种富水破碎软岩巷道自溶解注浆加固方法，适用于富水破碎软岩加固支护，尤其适用于泥岩等富含亲水类矿物的围岩加固支护以及地下水封堵等，保证巷道安全稳定。
[0003]
【背景技术】
[0004]随着对能源需求量的增加和开采强度的不断加大，浅部资源日益减少，国内外矿山都相继进入深部资源开采状态。对于深部岩体，一方面受前期构造运动影响，易形成构造破裂区；另一方面，巷道开挖后，应力状态发生改变，也会进一步加剧围岩的破裂，从而形成极破碎围岩区，该部分围岩的稳定往往是决定掘进过程中巷道安全的关键。软岩是煤矿深部巷道中常见的围岩类型，在深部高应力和水的作用下易形成极破碎富水围岩区，往往会成为制约整个巷道安全掘进的关键区域。注浆加固是常见的加固方法，传统的方法需要水作为浆液的运输介质，但水的介入会加剧泥岩的软化，这两者之间的矛盾使得传统注浆方法在软岩加固中很难达到预期效果，给煤矿深部巷道带来重大安全问题和经济损失。因此，亟需一种能适用于富水破碎软岩巷道的新注浆方法，来保证煤矿深部巷道安全高效掘进。
[0005]
【发明内容】
[0006]为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种富水破碎软岩巷道自溶解注浆加固方法。
[0007]本发明所采用的技术方案是:一种富水破碎软岩巷道自溶解注浆加固方法，其特征在于，包括以下步骤:
步骤1:对巷道富水破碎软岩表面喷射混凝土层，形成一定面积的相对封闭区域；
步骤2:在封闭区域内按正方形分布方式预钻若干注入孔和若干排水孔，排水孔位于正方形的四个顶点处，注入孔位于正方形中心点处，排水孔的孔口在钻进结束后立刻用软木塞封闭；
步骤3:以风压为动力，将悬浮状的水泥灰通过注入孔压入到富水破碎软岩区域，并通过提高风压来促进水泥灰和富水破碎软岩裂隙水的溶解和流动；
步骤4:打开排水孔，使得混入水泥灰的裂隙水在富水破碎软岩中形成流动通道，待排水孔中有水泥浆液渗出时再次封闭排水孔；
步骤5:提高风压和水泥灰浓度，通过注入孔持续注入水泥灰，当孔口注浆压力达到设计注浆压力时，完成注浆加固。
[0008]作为优选，水泥灰是通过风压以悬浮状态通过注入孔进入富水破碎软岩，水泥灰的水化和溶解都是依靠富水破碎软岩内部裂隙水来完成。
[0009]作为优选，本发明通过控制注入孔与排水孔之间的压力差来推动富水破碎软岩内部水系自平衡，从而实现浆液扩散。
[0010]本发明的优势和效果主要体现在以下几方面:
1、适用于富水破碎软岩巷道围岩加固以及地下水封堵等，尤其是富含亲水性矿物的泥岩等富水破碎软岩条件，效果尤其明显；
2、注浆加固过程利用富水破碎软岩自身裂隙水，一方面没有外界水介入，另一方面水泥灰水化还能消耗部分富水破碎软岩裂隙水，对巷道稳定是有利的；
3、通过富水破碎软岩内部水系自平衡来实现浆液扩散，注浆效果更好。
[0011]
【附图说明】
[0012]图1:为本发明实施例的平面示意图；
图2:为本发明实施例的立面示意图。
[0013]其中I一注入孔；2—排水孔；3—混凝土层；4一富水破碎软岩；5—软木塞；6—压力表。
[0014]
【具体实施方式】
[0015]为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0016]请见图1和图2，本发明提供的一种富水破碎软岩巷道自溶解注浆加固方法，包括以下步骤:
步骤1:对巷道富水破碎软岩4表面喷射混凝土层3，厚度100-150mm，喷射范围大于拟加固范围3-5m，形成一定面积的相对封闭区域；
步骤2:在封闭区域内按正方形分布方式预钻若干注入孔I和若干排水孔2，排水孔2位于正方形的四个顶点处，注入孔I位于正方形中心点处，注入孔I孔径100-150mm，排水孔2孔径75-90mm，注入孔I和排水孔2的钻入深度根据现场设计要求进行；排水孔2的孔口在钻进结束后立刻用软木塞5封闭；
步骤3:以风压为动力(煤矿巷道可直接利用巷道内预设的风管提供风压，其它项目需要利用空气压缩机提供风压)，将悬浮状的水泥灰通过注入孔I压入到富水破碎软岩区域4，并通过提高风压来促进水泥灰和富水破碎软岩4裂隙水的溶解和流动；
步骤4:打开排水孔2，使得混入水泥灰的裂隙水在富水破碎软岩4中形成流动通道，待排水孔2中有水泥浆液渗出时再次封闭排水孔2 ；
步骤5:提高风压和水泥灰浓度，通过注入孔I持续注入水泥灰，当孔口注浆压力达到设计注浆压力时，完成注浆加固。
[0017]本实施例的水泥灰是通过风压以悬浮状态通过注入孔I进入富水破碎软岩4，水泥灰的水化和溶解都是依靠富水破碎软岩4内部裂隙水来完成。
[0018]本实施例利用压力表6，通过控制注入孔I与排水孔2之间的压力差来推动富水破碎软岩4内部水系自平衡，从而实现浆液扩散。
[0019]本发明利用富水破碎软岩裂隙中的地下水来对水泥灰进行自溶解，从而形成浆液，对于富水破碎软岩巷道，既可以避免传统注浆方法额外加入水对富水破碎软岩的进一步软化，同时水泥灰自溶解也能消耗部分富水破碎软岩已有的裂隙水，是一种适用于富水破碎软岩巷道的非常有效的注浆加固方法，对保障该类富水破碎软岩巷道安全掘进作用十分明显。
[0020]应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
[0021]应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种富水破碎软岩巷道自溶解注浆加固方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:对巷道富水破碎软岩表面喷射混凝土层，形成一定面积的相对封闭区域； 步骤2:在封闭区域内按正方形分布方式预钻若干注入孔和若干排水孔，排水孔位于正方形的四个顶点处，注入孔位于正方形中心点处，排水孔的孔口在钻进结束后立刻用软木塞封闭； 步骤3:以风压为动力，将悬浮状的水泥灰通过注入孔压入到富水破碎软岩区域，并通过提高风压来促进水泥灰和富水破碎软岩裂隙水的溶解和流动； 步骤4:打开排水孔，使得混入水泥灰的裂隙水在富水破碎软岩中形成流动通道，待排水孔中有水泥浆液渗出时再次封闭排水孔； 步骤5:提高风压和水泥灰浓度，通过注入孔持续注入水泥灰，当孔口注浆压力达到设计注浆压力时，完成注浆加固。
2.根据权利要求1所述的富水破碎软岩巷道自溶解注浆加固方法，其特征在于:水泥灰是通过风压以悬浮状态通过注入孔进入富水破碎软岩，水泥灰的水化和溶解都是依靠富水破碎软岩内部裂隙水来完成。
3.根据权利要求1或2所述的富水破碎软岩巷道自溶解注浆加固方法，其特征在于:通过控制注入孔与排水孔之间的压力差来推动富水破碎软岩内部水系自平衡，从而实现浆液扩散。
【专利摘要】本发明公开了一种富水破碎软岩巷道自溶解注浆加固方法，利用富水破碎软岩裂隙中的地下水来对水泥灰进行自溶解，从而形成浆液，对于富水破碎软岩巷道，既可以避免传统注浆方法额外加入水对富水破碎软岩的进一步软化，同时水泥灰自溶解也能消耗部分富水破碎软岩已有的裂隙水，是一种适用于富水破碎软岩巷道的非常有效的注浆加固方法，对保障该类富水破碎软岩巷道安全掘进作用十分明显。
【IPC分类】E21B33-138
【公开号】CN104775789
【申请号】CN201510206972
【发明人】卢海峰, 刘泉声
【申请人】武汉大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月28日