废旧煤矿巷道加固方法与流程

本发明公开的废旧煤矿巷道加固方法，是为纵横向的巷道的加固而设计的，属于安全设施领域。

背景技术：

煤矿开采时是沿着巷道向前推进的，煤炭开采时有重要的两条生命线，一条是开采煤炭的巷道，开采煤炭的巷道随着煤炭的开采不断延伸；另一条是运输线，就是将开采后的煤炭运输到主井或副井再被运出；开采煤炭的地下运输线也有两条，一条是开采煤炭形成的巷道，是临时运输线；另一条是转运线，将被开采的煤炭转运到主井或副井的相对固定的线路；一般来说，这两条线路大多不在同一条直线上，而且存在一定的高度差；

开采运输线是煤炭被开采后留下深深的巷道，这些巷道的支护都是临时性的，在技术落后、安全不被重视的年代，这些巷道都是用木棒、木板进行支撑的，当这些木材腐烂或其他原因丧失支护能力时，这些巷道就会塌陷；这就是采矿区地面经常出现大面积塌陷的由来；现在技术相对先进，安全受到极大重视的情况下，巷道大多采用钢筋混凝土支护，支护成本高，安全性能相对提高很多，但毕竟是临时设施，当煤炭被开采完毕后，如果废弃不用，则采取灌浆回填的方法使巷道密实；若保留则必须加固；

转运线具有共用性，支护相对牢固，当采煤完成或，这部分巷道平时可作为地下储藏室，战时可作为人防工程用，对相关的巷道巷道进行加固、改造，就是相对安全的储藏室或人防工程；本发明公开的废旧煤矿巷道加固方法可以达到上述目的。

技术实现要素：

本方案的具体做法是：按照如图1所示的方案对如图2所示的巷道进行加固；废旧煤矿巷道加固设施，包括包括巷道壁加固层、巷道顶加固层和树根锚；巷道壁加固层设置在巷道壁的内侧，巷道顶加固层设置在巷道顶部结构的内侧，树根锚是将加固设施与原有设施连接成整体的设施；

所述的巷道壁加固层是对原有巷道壁加固的层面，附着在巷道壁的表面，优先推荐采用喷射混凝土作为主要结构材料，为确保喷射混凝土层的加固效果，在实施喷射混凝土前，在喷射混凝土层内设置钢筋网片；为了保证钢筋网片在混凝土凝固前能承受喷射混凝土的重力，预先设置挂件在原有巷道壁上，和树根锚共同承受来自于钢筋网片及喷射混凝土的重力；当然也可以采用预制钢筋混凝土片材作为巷道壁加固层，也属于权利要求请求保护的范围；采用通过树根锚将巷道壁加固层、原有巷道壁和巷道壁基层连接成整体，会使加固可靠。

所述的巷道顶加固层是对原有巷道顶部结构加固的层面，附着在巷道顶部结构的表面；优先推荐预制钢筋混凝土板材作为巷道顶加固层，预制钢筋混凝土板材是弧形板还是平板或其他形状的板都属于权利要求1请求保护的范畴；当然，也可以采用喷射混凝土或其他形式作为巷道顶加固层，也属于权利要求1请求保护的范畴；通过树根锚将巷道顶加固层、原有巷道顶部结构和巷道顶部结构基层连接成整体，使巷道顶部加固可靠。

所述的树根锚是由形状如树根的锚固结构，包括树根主干和若干树根分支，若干树根分支深入巷道基层；所谓的树根锚是根据树根的形状作用设计的；树高千丈不怕狂风暴雨，主要是其根部不仅有深扎土壤的主根，更有很多形状不规则的支根分布在土壤的不同层面，增强大树与土壤的连接力；主要受力结构是深入各分支的钢筋在主干部位成钢筋束，压力注浆后，各分支的浆料与土壤、钢筋都成为整体，锚固力呈几十甚至几百倍的增加，使锚固可靠。

废旧煤矿巷道加固方法是，先将巷道顶加固层制作成预制构件并在预制上设置树根锚的部位的预制构件上留孔；具体做法是：在待加固的巷道内设置支撑，将巷道顶加固层安装摆放到位；先施工巷道顶部树根锚，再施工巷道壁上的树根锚；填塞巷道顶加固层与基层缝隙；当树根锚的浆体达到设计的强度后，撤除支撑，再施工巷道壁加固层的树根锚，同时施工钢筋网片的挂件，巷道壁加固层的树根锚的浆体达到强度后，挂钢筋网片，设置钢筋网片垫块或支架，再喷射混凝土，混凝土初凝后終凝前对喷射混凝土抹平压光，对喷射混凝土充分养护到设计强度。

本发明的有益效果是能增加巷道的安全性能，也能增加巷道的使用功能。

附图说明

图1废旧煤矿巷道加固示意图；

图2废旧煤矿原巷道示意图。

图中：1-加固设施；11-巷道壁加固层；12-巷道顶加固层；13-树根锚；2-原有设施；21-巷道壁；22-巷道顶部结构；23-运煤设施；z-去主井方向；c-去采煤方向。

具体实施方式

实施例

某废旧煤矿矿区准备对煤炭运输巷道和部分采煤巷道加固改造，使之成为科普基地和历史文化见证基地，也准备平时作为地下储藏室，战时作为人防工程；采煤巷道（图示“去采煤方向”的巷道）和运输巷道（图示“去主井方向”的巷道）对图2所示的巷道按照图1方案的进行加固改造，原采煤巷道和运输巷道均采用钢筋混凝土护壁，但是按照临时设施设计的，设计使用年限是10年，现有巷道早已超过设计的使用年限，但检测的结果是混凝土的强度等级没有降低，观感上也没有出现严重质量问题；该采煤巷道和运输巷道均宽6米高3米，采煤巷道地面与运输巷道的地面同标高的高差为3米。

根据实际情况，确定本方案的具体做法是：按照如图1所示的方案对如图2所示的巷道进行加固；废旧煤矿巷道加固设施，包括包括巷道壁加固层11、巷道顶加固层12和树根锚13；巷道壁加固层11设置在巷道壁21的内侧，巷道顶加固层12设置在巷道顶部结构22的内侧，树根锚13是将加固设施1与原有设施2连接成整体的设施；

所述的巷道壁加固层11是对原有巷道壁21加固的层面，附着在巷道壁21的表面，采用80毫米厚的喷射混凝土作为巷道壁加固层11的主要结构材料，同时在喷射混凝土层中设置直径10毫米间距150毫米的双向钢筋网片，为确保喷射混凝土层的加固效果，在实施喷射混凝土前，在喷射混凝土层内设置钢筋网片；为了保证钢筋网片在混凝土凝固前能承受喷射混凝土的重力，预先设置直径12毫米的膨胀螺栓作为钢筋网片的挂件，喷射混凝土之前挂件的外露长度与喷射混凝土的厚度相等；挂件的中心间距为600毫米，在原有巷道壁21上，巷道壁加固层11上的树根锚13的中心间距为2米，挂件和树根锚13共同承受来自于钢筋网片及喷射混凝土的重力；本工程没有采用预制钢筋混凝土片材作为巷道壁加固层11。

所述的巷道顶加固层12是对原有巷道顶部结构22加固的层面，附着在巷道顶部结构22的表面；本工程设计采用长宽均为6米厚100毫米的预制钢筋混凝土平板作为巷道顶加固层12，预制钢筋混凝土板材预制时留设直径80毫米的预留孔，采用内孔直径为80毫米长度100毫米的钢管留置，钢管距两端50毫米处垂直焊接4根直径10毫米长度150毫米的锚固筋，增强预留孔钢管与预制板的整体性；本工程没设计采用喷射混凝土或其他形式作为巷道顶加固层12。

所述的树根锚13是由形状如树根的锚固结构，包括树根主干和若干树根分支，若干树根分支深入巷道基层；树根锚13的主干规格、尺寸都是相同的，分支的随意性较大，但主干及延伸段总程度一般为5米左右，分支的长度、方向、直径不作详细要求，与主干的距离为300-500毫米，夹角为15-45度；树根锚13有3-6个分支，每个分支在中心部位设置1根钢筋，分支钢筋在主干中绑扎成束，在钢筋束中部设置长5米直径10毫米的注浆管，注浆管在钢筋束中可以抽动。

废旧煤矿巷道加固方法是：在待加固的巷道内设置支撑，支撑采用专用钢管脚手架搭设，扣件连接，脚手架采用可升降装置；搭设时使支撑顶部距原有巷道顶有500毫米左右的距离，将预制板与巷道顶部的放线位置对齐，将巷道顶加固层12的预制板安装摆放到位并临时固定；对预制板预留孔位置采用直径70毫米的钻头钻孔，孔深5米，再用直径20毫米的钻头钻分支孔，分别安装钢筋，主干的延长段和分支均每孔1筋；将注浆管摄入主干端部，封闭预制板及周边所有缝隙，对巷道顶部树根锚13分别注浆，当注浆压力接近设计的压力时将注浆管逐渐向外抽动，边抽动边注浆直至完成；12小时后撤除预制板及周围的封闭设施，再施工巷道壁上的树根锚13；同时检查并填塞巷道顶加固层12与基层的缝隙；当树根锚13的浆体达到设计的强度后，撤除巷道顶加固层12的支撑，用直径12毫米的钻头在原有巷道壁21上按照间距600毫米的距离呈梅花形布置钻孔，安装直径12毫米的膨胀螺栓作为钢筋网片的挂件，巷道壁加固层11的树根锚13的浆体达到强度后，挂钢筋网片，钢筋网片用直径10毫米的光圆钢筋制作，纵横间距均150毫米，纵横向交界处用22号铁丝绑扎，设置钢筋网片垫块或支架，钢筋网片的横向钢筋靠近原巷道壁，距原巷道壁50毫米；检查合格后再喷射混凝土；顶板预制板的边缘应深入喷射混凝土内部不小于60毫米，这样，整过加固层的整体性就可以保证；混凝土初凝后終凝前对喷射混凝土表面抹平压光，对喷射混凝土充分养护到设计强度。