[发明专利]松软泥质砂岩带大断面巷道高效掘进方法

说明书

本发明涉及巷道掘进与支护技术领域，具体涉及松软泥质砂岩带大断面巷道高效掘进方法，采用喷砼临时支护、侧应力分散转移、短进尺管棚超前支护和全断面喷砼永久支护优化整合的方式，整体形成松软泥质砂岩带大断面巷道高效掘进方法，该方法有效提高了作业人员施工全工程的安全性，降低了成本，同时有力保障了现有采场、特别是高品位采场的供矿稳定，进而保障出矿、品位双稳定。

技术领域

本发明涉及巷道掘进与支护技术领域，具体涉及松软泥质砂岩带大断面巷道高效掘进方法。

背景技术

随着开采规模的加大，矿井开采向纵深化发展，煤矿巷道施工过程中会经常遇到能够产生显著性变形和流变的工程软岩，松软岩层具有松、散、软、弱四种不同属性，在松软岩层中，地压很大，巷道维护极其困难，施工所面临的问题主要有：(1)岩体极其松软，遇水浆化，构造纵横交错，极易垮塌，一旦巷道出现垮塌，治理起来难度极大，费时费力，成本极高；(2)巷道断面较大，侧应力显著，大面积发生U型钢拱架底根内移的现象。基于此，很有必要探索松软泥质砂岩带大断面巷道高效掘进方法，从而保障施工安全性、提高作业效率、降低成本。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了松软泥质砂岩带大断面巷道高效掘进方法，有效保障了施工的安全性、提高了作业效率、降低了成本。

本发明的技术方案为：

本发明采用喷砼临时支护、侧应力分散转移、短进尺管棚超前支护和全断面喷砼永久支护优化整合的方式，整体形成松软泥质砂岩带大断面巷道高效掘进方法。

本发明的目的在于提供一种松软泥质砂岩带大断面巷道高效掘进方法，具体包括如下步骤：

(1)喷砼临时支护：铲装过程中，将沙、水泥和速凝剂混匀，待铲装完成后，在巷道失稳前迅速将新施工巷道顶帮和迎头进行喷头支护，防止巷道坍塌；

(2)侧应力分散转移：喷砼临时支护4～5h后，按中腰线检查巷道断面的规格尺寸，处理好不合格部位，清理巷道两帮至原岩后深挖30cm腿窝，以80～85°倾角安装U型钢拱架支撑腿；同时，在腰线位置用10#槽钢与相邻支架连接，再安装支架拱梁并用U型卡固定，U型钢拱架顶帮全断面用水泥檩条背实，水泥檩条窄面受力；

(3)短进尺管棚超前支护：U型钢拱架安装好后，在巷道起拱位置施工超前预支护管棚；

(4)全断面喷砼永久支护：将巷道顶帮进行喷砼支护。

进一步的，步骤(1)水泥和砂的质量比为1:7～8，速凝剂的添加量为水泥重量的3.5～6％；水泥采用425普通硅酸盐水泥，砂采用粗中砂混合的石英砂。

进一步的，步骤(1)喷砼厚度为1～3cm。在该厚度范围内，初喷混凝土的刚度比较大，导致支护结构整体刚度增大，初喷混凝土相对钢支架承担的围岩荷载也增大，因此围岩变形和支护结构变形减小，为U型钢拱架安装提供安全保障。

进一步的，步骤(2)U型钢拱架支撑腿倾角为85°。在未调整支撑腿安装角度前，支撑腿底根内移量一般在20～30cm之间，主要是因为围岩极其破碎松软，力学性能较差，无法给予支撑腿相应的水平应力，根据力的分解原理，改变支撑腿的受力方向，将部分水平应力转化为垂直应力。

进一步的，步骤(2)U型钢拱架间距0.8～1.2m。该间距为U型钢拱架中心到相邻U钢拱架中心的距离，增大钢支架的纵向刚度。

进一步的，步骤(3)管棚为长3m、直径38mm的钢管，间距200～300mm，钻孔塌落处可用钎杆代替。

进一步的，步骤(4)水泥和砂的质量比为1:7～8，速凝剂的添加量为水泥重量的8～10％。

进一步的，步骤(4)喷砼厚度100mm，喷砼作业面滞后爆破作业面40～50m。因水泥檩条力学性能较差，因此采用100mm喷砼支护，将U型钢拱架、水泥檩条、砼体结合成整体。