[发明专利]一种巷道底板锚桩加固方法

说明书

本发明公开了一种巷道底板锚桩加固方法，包括在底板布置的一种差异摩擦阻力锚桩结构和帮部的负角度锚杆；差异摩擦阻力锚桩结构由拉筋和设在拉筋顶部的阻力帽及拉筋周边的桩体组成。阻力帽固定于底板以下的卧底拱线位置，锚固桩直径上大下小，全部用锚固浆液充填密实，形成上部摩擦阻力大、下部摩擦阻力小的异形受力结构。锚桩结构布置时，在巷道底板直接钻孔成桩，底板中间的锚桩布置密度大于两侧，并垂直已确定的卧底拱线在锚桩布置点的切线，底板靠近帮部的锚桩下部向外偏斜5‑10°。侧帮锚杆布置于两帮部靠近底板的位置。本发明可以有效地阻止底板变形，满足矿压持续作用下底板隆起的机械化处理，解决了底板加固与底鼓处理的矛盾。

技术领域

本发明涉及一种矿井巷道底板锚桩加固方法。

背景技术

矿井开采深度的增加、巷道断面的增大、开采矿压的变化、围岩条件的地质差异等都容易造成巷道底板产生底鼓现象。底鼓将带来安全隐患，影响运输、通风和人员的正常行走。为处理底鼓带来的问题，每年需花费巨额的维修费，极大地增加了生产成本，而且大面积底鼓会造成围岩应力重新分布，带来更多的地压问题。

针对巷道底板存在的问题，目前常用的处理方法有底板注浆、锚杆加固和各类卸压法。

对底板进行注浆是通过浆液充满围岩内的节理、裂隙，并与岩体作用形成浆液固结体，浆液材料较强的粘结力可提高围岩软弱面的强度和刚度。底板注浆通过提高底板岩层强度来实现控制底鼓的目的，这种方法控制底鼓的效果与底板岩层性质、破碎程度、注浆材料、注浆压力、注浆深度及注浆时间等诸因素有关。当底板岩层过于软弱时，底板注浆很难奏效。更重要的是这种依靠充满裂隙的补强作用对岩体所增加的强度远不如底板浇筑混凝土的强度，于是，底板反拱浇筑混凝土的方法出现很多形式。但由于巷道底鼓的力学机理远远不是底板小范围的强度问题，而是涉及到底板边墙以及底板以下数十米的大范围围岩活动，因此，在围岩体内部置入高强度钢质材料对底板鼓起的治理效果远远超过了注浆加固和底板混凝土等技术。

卸压法主要有:切缝卸压法、打孔卸压法、松动爆破卸压法和掘巷卸压法。切缝卸压法可分为底板切缝和侧帮切缝。底板切缝控制巷道底鼓有比较明显的效果，但往往导致两帮移近量增加，这样在两帮岩层移动的带动下，切缝会逐渐闭合使底板重新鼓起。再则，底板切缝对底板防治水很不利，因而不适应底板岩层含有膨胀性矿物的条件。侧帮切缝通过弱化侧帮，使巷道两帮的垂直应力峰值向其深部围岩转移，试图将底板处于应力降低区。侧帮切缝最明显的副作用是引发顶板下沉，因而有必要对切缝闭合有所控制，否则利用切缝获得的效果将会被顶板下沉量的增加而抵消。

打孔卸压法与切缝卸压法相类似，都是削弱围岩表面张力，将最大主应力向围岩深部转移。这种方法不能从根本上解决巷道底板变形的问题。爆破卸压法的实质是在围岩钻孔底部装药爆破，使岩层破坏。爆破后出现众多人为裂隙，使得软岩巷道周边附近的围岩与深部岩体脱离，原来处于高应力状态的岩层卸载将应力转移到围岩深部。这些方法是属于逃避矿压的方法，可以在一定时间期限内保证巷道断面使用率，但不能解决煤矿地下工程长期使用的需要。

锚杆加固可将底板一定范围的软弱岩层与其下部稳定岩层连接起来，抑制因软弱岩层扩容、膨胀引起的裂隙张开及新裂隙的产生，也可把不同性质的岩层连接在一起，并且通过注浆锚固加固围岩，从本质上解决围岩稳定问题。

底板锚杆控制底鼓的原理很清楚，得到业界广泛认可。但目前的底板锚固技术方法是有两点缺陷难以克服，一是在底板上设置锚杆锚索，这种直接设置锚杆锚索不论强度多大都不能抵抗大地矿压作用，于是在长期作用下底板锚固锚杆锚索随着底鼓变形，从而影响生产而且处理起来难度很大。二是将底板做成弧形，然后采用锚杆锚索与地梁结合锚固底板，最后用碎岩和混凝土回填。这种方式施工工程量大，成本高，难以大面积推广应用。

发明内容

本发明的目的是针对巷道底板起鼓产生的问题，提供一种巷道底板锚桩加固方法，可以有效地降低底板变形量，同时也能满足矿压持续作用下底板隆起的机械化处理，解决了底鼓处理与底板加固的矛盾。