一种用于地下矿山极其松散破碎岩体的巷道支护方法与流程

文档序号:25737675发布日期:2021-07-06 18:47阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于地下矿山极其松散破碎岩体的巷道支护方法,其特征在于,支护结构包括超前支护工件(1)、初次支护工件(2)和二次支护工件(3),所述初次支护工件(2)覆盖在超前支护工件(1)的外侧,超前支护工件(1)采用管缝式锚杆,初次支护工件(2)的外侧覆盖二次支护工件(3),初次支护工件(2)包括钢筋网片(21)、初级混凝土层(22)和钢拱架(23),钢筋网(21)布置在巷道的侧壁上,巷道的侧壁和顶壁表面均喷射有初级混凝土层(22),巷道顶壁处的初级混凝土层(22)外壁安装钢拱架(23),初级混凝土层(22)的外侧覆盖二次支护工件(3),所述二次支护工件(3)包括注浆锚杆(31)、加强网(32)、强力锚杆(33)、反底拱(34)、二次混凝土层(35)、复喷层(36)和预应力锚索(37),注浆锚杆(31)、强力锚杆(33)和预应力锚索(37)贯穿初次支护工件(2)并伸入巷道土层中,加强网(32)预设在初次支护工件(2)的外侧,加强网(32)上喷射二次混凝土层(35),二次混凝土层(35)的底端连接反底拱(34),二次混凝土层(35)和反底拱(34)的外表面覆盖有一层复喷层(36),复喷层(36)还与注浆锚杆(31)、强力锚杆(33)和预应力锚索(37)接触;

支护结构在支护时按照如下方法:

s1:巷道断面开挖,其中在挖掘巷道时需要预留变形距离,其中在净断面尺寸之上预留变形量为100mm,同时需要在净断面基础之上预留支护厚度150mm,设计巷道断面为三心拱、反底拱形式:

s2:锚杆超前支护,其中采用管缝式锚杆进行超前支护,先预制直径40mm长度2500mm的管缝式锚杆,超前支护工件(1)中的管缝式锚杆插入巷道顶板拱部,插入巷道顶板1.5m,外露1m,每个循环进尺不超过1m,外露部分保护人员在其下方安全作业;

s3:锚网喷钢拱架初次支护,初次支护的施工顺序为:挂网,喷浆,支钢拱架;

a挂网,即铺设钢筋网(21),钢筋网(21)采用φ6mm钢筋焊接制成,相邻的两块钢筋网(21)相互搭接,两块钢筋网(21)的搭接长度100mm,相邻的两块钢筋网(21)搭接处用双股12#铁丝双股双排扣绑扎连接,钢筋网(21)的底端搭接处必须利用钢筋梯和铁丝绑紧;

b喷浆,即在钢筋网(21)上制备初级混凝土层(22),其中初级混凝土层(22)的强度等级为c25,初级混凝土层(22)中的水泥、水、沙子的配合比为1:2:2,同时在制备混凝土泥浆时掺入总质量3~5%的速凝剂,初级混凝土层(22)厚度为50mm;

c支钢拱架,即在巷道弧顶处安装钢拱架(23),钢拱架(23)采用u29型钢,钢拱架(23)的布置间距为1m,钢拱架(23)与围岩之间密实,还可以在钢拱架(23)与围岩之间通过喷浆充实。

s4:二次支护,初次支护与二次支护间隔20~50m,二次支护的施工顺序为:锚注、挂网喷浆、反底拱、打锚杆、打锚索、复喷;

a锚注,锚注采用注浆锚杆(31)支护工艺,注浆锚杆(31)采用φ22mm×2200mm无缝钢管滚丝制作,注浆锚杆(31)的杆尾制作成麻花状,注浆锚杆(31)既用作注浆又作为锚杆使用,锚杆间排距800mm×800mm;

b挂网喷浆,即在加强网(32)上喷射混凝土,其中加强网(32)预设在初次支护工件(2)的外侧,相邻的两块加强网(32)相互搭接,相邻的两块加强网(32)搭接处用双股12#铁丝双股双排扣绑扎连接,加强网(32)固定完毕后喷射制成二次混凝土层(35),二次混凝土层(35)的厚度为70mm、二次混凝土层(35)的强度等级为c25;

c反底拱,反底拱(34)采用u29型钢和c30混凝土制成,即在弯曲的u29型钢上铺设c30混凝土,c30混凝土表面平整,反底拱(34)的最大厚度为500mm,u29型钢的排距为1000mm,反底拱(34)的u29型钢与上部型钢相连形成封闭结构,结构更加稳定,保证整体支护效果;

d打锚杆,即安装施工强力锚杆(33),强力锚杆(33)采用牌号为bhrb500的高性能螺纹钢锚杆,高性能螺纹钢锚杆的规格为φ20mm×2200mm,间排距为800mm×800mm,锚杆孔直径为φ28mm;

e打锚索,即安装施工预应力锚索(37),预应力锚索(37)采用1×19股高强度低松弛预应力钢绞线制作,为拉压分散型预应力锚索;锚索直径为φ22mm,长度为6000mm;孔径为φ28mm;

f复喷,即完成二次支护前,进行再次喷浆,形成复喷层(36),复喷层(36)对锚索和注浆管进行保护,复喷层(36)的混凝土强度和配合比与二次混凝土层(35)相同,复喷层(36)的厚度值为30mm。

2.根据权利要求1所述的一种用于地下矿山极其松散破碎岩体的巷道支护方法,其特征在于,所述超前支护工件(1)中的管缝式锚杆采用1m/进尺设计,每个循环均进行锚杆超前支护,管缝式锚杆全长2.5m,每个循环进尺重叠长度为1.5m。

3.根据权利要求4所述的一种用于地下矿山极其松散破碎岩体的巷道支护方法,其特征在于,所述超前支护工件(1)中的管缝式锚杆沿巷道拱部布置,管缝式锚杆间距200mm,其中管缝式锚杆斜向上插入,倾斜角度10~15°。

4.根据权利要求1所述的一种用于地下矿山极其松散破碎岩体的巷道支护方法,其特征在于,所述钢筋网(21)的网片规格为1720mm×920mm,钢筋网(21)和加强网(32)的网格规格均为100mm×100mm。

5.根据权利要求1所述的一种用于地下矿山极其松散破碎岩体的巷道支护方法,其特征在于,所述反底拱(34)的下方铺设有采用单层φ6mm钢筋焊接而成的经纬网,相邻经纬网的搭接长度大于200mm。

6.根据权利要求1所述的一种用于地下矿山极其松散破碎岩体的巷道支护方法,其特征在于,所述注浆锚杆(31)安装时采用1卷z2330型树脂药卷临时锚固,预紧力矩不低于300n·m,托盘采用拱型高强度托盘,规格为150mm×150mm×12mm,注浆采用单液水泥-水玻璃浆液,水泥使用42.5级普通硅酸盐水泥,水灰比控制在0.8~1.0左右,水玻璃的掺量为水泥用量的3~5%,浆液结石率不低于92%,浆液固结体强度不低于20mpa,注浆压力控制在2.0mpa以内。

7.根据权利要求1所述的一种用于地下矿山极其松散破碎岩体的巷道支护方法,其特征在于,所述强力锚杆(33)安装时采用1卷z2350型和1卷k2350型树脂药卷加长锚固,锚固力不低于110kn,预紧力矩不低于300n·m,托盘采用拱型高强度托盘,规格为150mm×150mm×12mm,每根锚杆安装一个让压管。

8.根据权利要求1所述的一种用于地下矿山极其松散破碎岩体的巷道支护方法,其特征在于,所述强力锚杆(33)安装时,顶板及两帮锚杆应通过钢筋梯连接,钢筋梯采用φ14mm的钢筋焊接而成,钢筋梯共3片,钢筋梯的尺寸为2400mm×80mm。

9.根据权利要求1所述的一种用于地下矿山极其松散破碎岩体的巷道支护方法,其特征在于,所述预应力锚索(37)沿巷道拱部布置3根,预应力锚索(37)的间排距为800mm×1600mm,预应力锚索(37)的长度值大于注浆锚杆(31)与强力锚杆(33)的长度值。

10.根据权利要求1所述的一种用于地下矿山极其松散破碎岩体的巷道支护方法,其特征在于,所述预应力锚索(37)安装时采用1卷快速k2350和2卷中速z2350型树脂药卷加长锚固,其极限承载力为607kn,伸长率为7%,预应力锚索(37)采用高强度可调心托盘和专用锚具与设备进行张拉、固定和切割,预应力锚索(37)的预应力不低于150kn。


技术总结
本发明公开了一种用于地下矿山极其松散破碎岩体的巷道支护方法,适用于岩体强风化、遇水泥化、手捏成团、岩体强度基本为零的巷道支护工程,其中超前支护工件中的管缝式锚杆向上倾斜,不同循环进尺施工的管缝式锚杆相互重叠,这样对松散岩体的支护效果更好,反底拱与上部支撑相连形成封闭结构,整体支撑效果好;其中巷道支护的方法依次为巷道断面形状设计,接着进行锚杆超前支护,然后进行网喷钢拱架初次支护,初次支护与二次支护间隔一定距离,整个完整的支护方法可实现金属矿山井巷工程支护永久稳固性,提高巷道支护施工质量,降低巷道返修率,从而降低支护成本。

技术研发人员:刘允秋;许传华;肖益盖;孙国权;李何林;尹裕;王小兵;谢智谋;潘健
受保护的技术使用者:中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司;华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司;中钢集团南京华忻科技有限公司
技术研发日:2021.04.14
技术公布日:2021.07.06
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