[发明专利]一种用于富水弱胶结巷道围岩的导压排水装置及施工方法

说明书

本发明公开了一种用于富水弱胶结巷道围岩的导压排水装置及施工方法，包括自钻式引水管、第一泄水管和第二泄水管，多个自钻式引水管一一对应布设在沿巷道断面两帮及顶板开设的多个辐射式钻孔内，所述自钻式引水管包括引水管体和引水管钻头，引水管钻头固定在引水管体一端；所述第一泄水管沿巷道断面两帮及顶板弧形贴合布设并通过多个管卡固定，第一泄水管由泄水管体和多个连接管口组成，所述第二泄水管埋设在巷道底板的底板垫层中，第二泄水管一端伸入排水沟，第二泄水管另一端通过弯头与泄水管体另一端连接。本发明能有效对巷道围岩进行排水导压，减弱地下水对围岩造成的巨大压力，提高富水弱胶结巷道围岩稳定性。

技术领域

本发明涉及一种巷道围岩的导压排水装置及施工方法，具体是一种用于富水弱胶结巷道围岩的导压排水装置及施工方法。

背景技术

弱胶结围岩在矿山井巷工程中较为多见，由于围岩属于软弱岩土体，介质松散、破碎，围岩强度低、整体性差、难锚固，易发生顶板冒落、失稳垮塌、支架扭曲失效等非线性大变形破坏。而对于富水弱胶结巷道，水的作用不仅会使围岩吸水软化后强度降低、锚固剂粘结性下降、锚杆(索)金属构件腐蚀，导致锚杆、锚索力学性能劣化引起锚固失效，而且在深部高应力条件下高水压的存在也急剧增加了围岩的支护荷载，导致巷道变形更为严重，稳定性控制更为困难，甚至常发生大面积的冒顶、溃帮灾害事故。因此，富水弱胶结巷道围岩的导压排水已经成为我国部分矿井巷道围岩稳定性控制与维护、保障巷道安全运营的一大技术难题。

矿井巷道传统排水泄压装置在应对富水弱胶结巷道围岩变形、失稳方面依然存在诸多方面的问题。第一，巷道围岩富水性强、岩土材料松散透水性高，围岩的渗流量较大，目前的装置排水量小不能满足及时引排需求；第二，随着采深及地压的增大，加上高渗透水压、松动压力的作用，巷道围岩变形量十分大，而排水泄压装置的变形能力很有限，随之也发生变形破坏进而丧失排水能力；第三，围岩胶结性弱、破碎，成孔难，易发生坍孔，无法施工泄水孔进行有效排水；第四，导水管中设置单一的过滤装置不能有效防止细颗粒岩土流失造成的管孔堵塞；第五，没有底板防排水结构。井下巷道一般设置单侧排水沟，另侧围岩渗水、顶板淋水会在底板形成大量积水，使得底板岩层浸水产生变形破坏，进一步地影响帮、顶的稳定性。由此可见，目前的技术手段不能满足富水弱胶结巷道围岩的导压排水要求，无法保障巷道安全运营。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种用于富水弱胶结巷道围岩的导压排水装置及施工方法，在巷道掘进工作面开掘前期及后期，均能有效对巷道围岩进行排水导压，减弱地下水对围岩造成的巨大压力及其它不利影响，降低该类巷道冒顶、溃帮等灾害发生的概率，提高富水弱胶结巷道围岩稳定性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于富水弱胶结巷道围岩的导压排水装置，在巷道两帮其中一侧的底角部位开设沿巷道轴向方向延伸的排水凹槽，在排水凹槽下方开设排水沟，还包括自钻式引水管、第一泄水管和第二泄水管，多个自钻式引水管一一对应布设在沿巷道断面两帮及顶板开设的多个辐射式钻孔内；

所述自钻式引水管为超长、大直径引流导压圆管，包括引水管体和引水管钻头，引水管钻头固定在引水管体一端，引水管钻头内设有贯穿钻头的通孔，引水管钻头的形状为羊角形或柱齿形；引水管体的管壁开设多个引水孔，多个引水孔呈梅花形分布，每个引水孔内均嵌有滤芯，引水管体另一端开设外螺纹；

所述第一泄水管沿巷道断面两帮及顶板弧形贴合布设并通过多个管卡固定，第一泄水管由泄水管体和多个连接管口组成，泄水管体一端处于排水沟的正上方，多个连接管口均匀分布在泄水管体的外表面，多个连接管口分别与自钻式引水管一一对应，连接管口设有内螺纹，连接管口与引水管体另一端通过螺纹连接；

所述第二泄水管埋设在巷道底板的底板垫层中，第二泄水管一端伸入排水沟，第二泄水管另一端通过弯头与第一泄水管的泄水管体另一端连接。