[发明专利]一种巷道锚网复喷注双叠棚围岩控制技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种大变形巷道围岩控制技术，属于岩土工程锚固支护领域，尤其涉及到地下采矿工程巷道围岩控制技术。

背景技术

随着矿井开采深度的增加，地下巷道围岩的应力环境越来越高，围岩岩性也开始由浅部的脆性向深部的塑性转化，且在巷道周边开始依次形成破碎区、塑性区和弹性区。破碎区、塑性区与弹性区的存在使得采用常规锚网主动支护与型钢被动支护均难以满足深部大变形巷道围岩控制的需要，经常表现为一段时间后的围岩变形加剧与整体失稳。

目前，对于大变形巷道围岩控制采用较多的方法为锚杆、锚索与金属网主动支护配合喷浆、注浆法或配合型钢被动支护法等，而常规锚杆、锚索与金属网主动支护配合喷浆、注浆不能实现围岩破碎区、塑性区的分次间隔注浆强化，其巷道围岩的注浆范围与强化程度有限，主动支护配合单一型钢棚被动承载难以满足巷道支护的要求，这些支护方法均易造成巷道变形加剧与失稳，减少了巷道服务年限，增加了巷道返（维）修成本，影响了矿井的安全与高效生产。

本发明基于深部大变形巷道支护难题，根据锚网喷支护、分次注浆强化、双叠棚强抗的围岩控制原则，提出一种巷道锚网复喷注双叠棚围岩控制技术，对开挖巷道采用锚网喷主动支护、深浅围岩注浆形成内外承载结构、双叠U型钢棚被动强抗与围岩复喷强化的方法，以达到巷道围岩稳定。该技术采用锚喷巷道围岩注浆强化分为深部与浅部的分区、分时注浆强化，配以双叠U型钢棚被动强抗及复喷强化，以利于围岩强化自承与双叠U型钢棚强抗协同，减小了巷道围岩变形，降低了支护返（维）修成本，促进了巷道围岩稳定。

发明内容

本发明针对现有常规支护方式造成深部大变形巷道围岩变形量大及返（维）修成本高的不足，提出一种巷道锚网复喷注双叠棚围岩控制技术，旨在解决围岩注浆强化与型钢棚被动承载的问题，以减小巷道围岩变形，降低支护返（维）修成本，达到巷道围岩稳定。

为实现上述目的，本发明基于锚网喷支护、分次注浆强化、双叠棚强抗的围岩控制原则，其采取的技术方案是：首先，根据地层岩性及巷道功能要求，选择合理的巷道布置位置及断面尺寸，对开挖巷道进行锚杆、锚索与金属网基本支护及喷浆封闭围岩；其次，对巷道浅部围岩进行低压注浆，形成浅部围岩强化区；再次，在巷道围岩锚网支护初喷面按设计排距架设由内U型钢棚和外U型钢棚组成的双叠U型钢棚，内外U型钢棚间采用卡齿环固定，双叠U型钢棚间采用拉杆进行初次连接固定，在双叠U型钢棚两顶角与两底角分别采用顶角锚索配合U型钢梁与底角锚索配合U型钢梁进行双叠U型钢棚间的二次连接固定；最后，对双叠U型钢棚支护巷道进行深部围岩高压注浆，形成深部围岩强化区，对巷道围岩表面进行复喷强化。

该技术主要包括以下步骤：

步骤一，根据地层岩性及巷道功能要求，选择合理的巷道布置位置及断面尺寸，确定巷道围岩破碎区、塑性区及弹性区的范围，对开挖后巷道进行锚杆、锚索与金属网基本支护，并对巷道围岩表面进行初喷强化；

步骤二，采用架柱式钻机对设计巷道围岩浅部注浆孔进行钻孔施工，注浆孔孔径与注浆管管径相匹配，安放注浆管进行封孔与低压注浆，对巷道浅部围岩进行强化，当注浆浆液充满围岩破碎区空隙中时停止注浆；

步骤三，在锚杆、锚索与金属网支护的巷道围岩初喷面滞后一段距离，按设计排距架设由内U型钢棚和外U型钢棚组成的双叠U型钢棚，且内U型钢棚和外U型钢棚间采用卡齿环固定，双叠U型钢棚间采用拉杆进行初次连接固定；

步骤四，在双叠U型钢棚两顶角与两底角分别采用顶角锚索配合U型钢梁与底角锚索配合U型钢梁进行双叠U型钢棚间的二次连接固定，要求双叠U型钢棚两顶角与两底角预先布置锚索穿越孔，背板区采用木柱进行充填严实；

步骤五，利用架柱式钻机对设计巷道围岩深部注浆孔进行钻孔施工，对深部围岩进行高压注浆强化，扩大围岩强化范围，当注浆浆液充满围岩塑性区裂隙中时停止注浆，使浅部与深部的注浆围岩形成内外承载结构；

步骤六，以巷道围岩表面初喷强化方法对双叠U型钢棚支护巷道表面进行复喷强化，封闭巷道围岩浅部注浆孔、深部注浆孔、背板区与双叠U型钢棚，达到锚网基本支护、围岩复喷注强化与双叠U型钢棚强抗的协同。

进一步，在步骤一中，锚索配锁具与U36型钢制作的锚索托板进行支护，初喷材料为混凝土，初喷厚度以封闭金属网层为止。

进一步，在步骤二中，浅部注浆孔孔深达到围岩破碎区边界，注浆材料采用425^#普通硅酸盐水泥浆液。

进一步，在步骤三中，内U型钢棚和外U型钢棚均由六节通过卡缆连接形成封闭环形的U36型钢制成。