[发明专利]高应力大变形软岩巷道强抗强让底臌治理工法

说明书

技术领域

本发明涉及一种深井巷道底臌治理工法，具体是一种高应力大变形软岩巷道强抗强让底臌治理工法，属于煤矿巷道支护技术领域。

背景技术

在深部矿井开采中，受高应力和岩体工程性质的影响，大变形软岩巷道的稳定性控制成为一个亟待解决的问题，深部巷道大变形和难支护的情况日益严重，底臌则成为高应力软岩巷道变形、破坏的主要特征和表现形式。大量工程实践表明，在底板无支护的深部开采中，巷道底臌量约占巷道顶底板移近总量的70%，底臌防治工程量约占巷道维护工程量的50%以上。

根据作用机理的不同，现有的治理软岩巷道底臌的方法可归纳为两大类，即高强加固法和卸压让压法。其中，高强加固法是采用一系列高强度的支护方式对软岩巷道底板进行加固，增加巷道底板的强度和刚度，以抵抗巷道底板的变形，这种方法主要包括底板锚杆、底板注浆、底板锚索、封闭支架、各种形式的反底拱、底脚锚杆以及多种支护形式共用形成的联合支护方法等；卸压让压法则是通过切缝等手段使巷道底板变为不连续状态，从而降低围岩应力，维持巷道底板的稳定，这种方法主要包括底板切槽、巷帮切槽、松动爆破、钻孔等。

实践表明，现有底臌治理方法在底臌量较大的高应力软岩巷道中往往失效，而且材料消耗大，支护成本高，施工工艺复杂，工程量大，施工速度慢，返修率高，深井高应力软岩巷道的底臌问题没能得到有效解决，因底臌严重而造成巷道报废的现象时有发生，严重制约着深部矿井开采的健康可持续发展，因此，需要发明一种新的高应力大变形软岩巷道强抗强让底臌治理工法，以有效控制高应力软岩巷道的底臌。

发明内容

本发明的目的是提供一种能有效降低巷道底臌变形量、减少底板支护返修率、降低底板支护成本的深井高应力软岩巷道底臌治理工法，该工法不但可以有效解决高应力软岩巷道的底臌控制难题，而且工程实用性强、技术经济可行。

本发明所采用的技术方案是：高应力大变形软岩巷道强抗强让底臌治理工法，它首先采用高强螺纹钢锚杆、注浆锚杆、钢梁和混凝土层对高应力软岩巷道底板进行强力支护，当底板应力超过支护结构的承载能力时，则利用橡胶气囊和橡胶颗粒对底板压力和底臌变形进行缓冲和释放，从而有效控制高应力大变形软岩巷道的底臌。

本发明的施工使用方法是：首先在巷道底板设计标高向下超挖一定深度，然后使用高强螺纹钢锚杆、注浆锚杆、钢梁和混凝土层支护巷道底板，形成强抗力支护结构体系，再在强抗力支护结构上方铺设一层内含橡胶颗粒的充气橡胶气囊，利用橡胶气囊受压后体积变小的特点，在巷道底板中形成压力释放层和变形缓冲层，最后，在橡胶气囊上浇筑一层钢筋混凝土，使巷道底板保持平整，以达到有效治理高应力软岩巷道底臌的目的。

本发明的工作原理是：深井巷道在强大的矿山压力作用下会产生严重的底臌，在巷道底臌的初期，由高强螺纹钢锚杆、注浆锚杆、钢梁和混凝土层构成的强抗力支护结构来抵抗底板的应力和变形，随着巷道应力和底臌量的不断增大，强抗力支护结构逐渐失效，此时，利用内含一定体积橡胶颗粒的充气橡胶气囊进行让压和缓冲变形，强大的支护结构和让压缓冲结构共同作用，从而保证了巷道底板的稳定

本发明的有益效果是：本发明所述的高应力大变形软岩巷道强抗强让底臌治理工法，基于抗让结合的原则，既可以对巷道底臌变形进行强抗力控制，同时，还可以提供较大的压力释放和变形缓冲空间，且能够改善巷道底板的应力分布，从而使整个巷道底板支护体系刚柔并济，且施工工艺简单，施工速度快，返修率低，工程实用性强。

附图说明

图1为本发明高应力大变形软岩巷道强抗强让底臌治理结构图。

图2为底板注浆锚杆、高强螺纹钢锚杆和钢梁的布置示意图。

图例说明：1-巷道；2-钢筋混凝土；3-橡胶气囊；4-混凝土；5-钢梁；6-注浆锚杆；7-高强螺纹钢锚杆；8-橡胶颗粒；9-巷道底板。

具体实施方式

下面结合附图1和附图2进一步说明本发明的施工步骤。

(1) 考虑巷道1的断面设计尺寸，将巷道底板9超挖至所需深度。

(2) 在超挖后的巷道底板上布置18#槽钢横梁5或相似尺寸的工字钢梁5，钢梁5的长度根据巷道1的宽度确定，钢梁5的排距为2000mm。

(3) 用高强螺纹钢锚杆7将钢梁5固定于底板上，高强螺纹钢锚杆7的直径为20mm，长度为1600mm，锚杆间距为1000mm，每根锚杆用一个树脂锚固剂锚固。

(4) 浇筑50mm厚的混凝土4，封闭巷道底板。