一种控制采动巷道围岩变形的双层锚网索支护结构及其方法技术

本发明专利技术公开一种控制采动巷道围岩变形的双层锚网索支护结构，其特征在于：在一次锚网支护的基础上进行二次锚网支护，二次支护锚杆（2‑2）与一次支护锚杆（2‑1）间隔布置，锚杆间排距为700~900mm，二次支护锚杆（2‑2）规格同一次支护锚杆（2‑1），二次支护锚杆（2‑2）之间布置中空注浆锚索（3），中空注浆锚索（3）锚索间距为1000~1500mm，排距为700~1800mm。该支护结构既能充分发挥双层锚网主动支护浅部围岩的能力，又能通过锚索调动深部围岩的支护能力，提高了巷道支护的安全可靠性，既能控制采动巷道的剧烈变形，又能保证支护结构在巷道服务期间的持续有效，可以减少巷道的返修次数，降低巷道维护成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种采动巷道围岩变形的双层锚网索支护结构及其方法，属于煤矿巷道支护领域。
技术介绍
煤炭开采引起的强烈扰动是水电硐室、地铁隧道等其他地下工程所不能比拟的，强烈的开采扰动引起巷道剧烈变形乃至整体垮冒。随着煤炭开采条件的日益复杂，采动巷道的安全控制已成为不能回避的技术难题，其比重将会进一步增大。目前，控制采动巷道围岩变形的方法主要有：金属支架支护、围岩注浆加固、锚网索支护及联合支护等，以上支护方法均得到了一定的应用。但大量的工程实践表明，金属支架支护属于被动支护形式，支架初期的支护强度较低，控制巷道变形的效果差；围岩注浆加固目前仅限于加固浅部破碎围岩，深部破碎围岩无法得到有效加固；锚网索支护支护强度偏低，锚网索支护支护强度偏低，在动压作用下支护效果不理想；而联合支护工序复杂且成本较高，应用受到很大的限制。在强烈的采动影响下，巷道围岩应力急剧增加，松动破碎的范围显著增大，巷道在服务期间屡修屡坏，严重影响了煤炭资源的安全高效开采。因此，采动巷道围岩的安全控制已成为制约我国煤炭高效开采的重要因素之一。目前，急需寻找一种控制采动巷道围岩变形的合理有效的支护结构，既能控制采动巷道的剧烈变形，又能保证支护结构在巷道服务期间的持续有效。
技术实现思路
为了解决现有采动巷道围岩控制技术存在的问题，本专利技术提供一种控制采动巷道围岩变形的双层锚网索支护结构及其施工方法，该支护结构可大幅度提高巷道围岩的整体性和完整性，有效控制巷道围岩变形，使巷道围岩较长时期内保持稳定，施工简单方便，具有广泛的实用性。为达到上述目的本专利技术采用以下技术方案：一种控制采动巷道围岩变形的双层锚网索支护结构，在一次锚网支护的基础上进行二次锚网支护，二次支护锚杆与一次支护锚杆间隔布置，锚杆间排距为700~900mm，二次支护锚杆规格同一次支护锚杆，二次支护锚杆之间布置中空注浆锚索，中空注浆锚索间距为1000~1500mm，排距为700~1800mm。所述的中空注浆锚索长6000~8000mm，直径22mm，其中心设置直径10mm的注浆芯管。所述的中空注浆锚索锁紧机构为螺纹锁紧，即在钢绞线上设置挤压套，在挤压套外置螺纹，通过与之匹配的螺母进行预紧。所述的一次支护锚杆和二次支护锚杆为直径18~22mm，长2000~3000mm的左旋无纵筋螺纹钢锚杆。进一步的，作为一种具体的结构形式，本专利技术所述的一次支护锚杆为长2000~3000mm的左旋无纵筋螺纹钢锚杆，直径18~22mm；二次支护锚杆也为2000~3000mm的左旋无纵筋螺纹钢锚杆，直径18~22mm，但要求二次支护锚杆长度略大于一次支护锚杆。所述的中空注浆锚索杆体极限破断力不小于400kN，锚固力不小于280kN。其锁紧方式为螺纹锁紧，锁紧机构工作可靠。中空注浆锚索的注浆材料为水泥浆液，水灰比为1:1，加入质量为水泥重量7%-9%的注浆添加剂，水泥采用425#或525#水泥，水灰比根据具体工程情况确定，要求水泥浆中加入适量的注浆添加剂以改善浆液的流动性能。一种控制采动巷道围岩变形的双层锚网索支护结构的实施方法，包括步骤：（1）将巷道断面进行一次支护采用锚网支护，一次支护锚杆锚杆间排距为700~900mm，金属网采用Φ6mm冷拔电弧焊钢筋网；（2）锚网支护结束后喷射混凝土支护，喷层厚度30~50mm，每断面布置5~8个注浆孔，钻孔深度2~3m，采用注浆锚杆或中空钢管进行浅孔注浆，注浆压力1~2MPa；（3）在一次锚网支护的基础上进行二次锚网支护，二次支护锚杆与一次支护锚杆间隔布置，规格同一次支护锚杆，其长度大于一次支护锚杆，锚杆间排距为700~900mm，同时布置中空注浆锚索，中空注浆锚索长度6000~8000mm，直径22mm，锚索间距为1000~1500mm，排距为700~1800mm，锁紧机构为螺纹锁紧，即在钢绞线上设置挤压套，在挤压套外置螺纹，通过与之匹配的螺母进行预紧，中空注浆锚索中心为直径10mm的注浆芯管；（4）二次锚网施工结束后进行二次喷浆，喷层厚度30~50mm，然后对中空注浆锚索进行注浆，一般滞后迎头50m或者锚索安装1个月后即可注浆，实现锚索全长锚固，注浆压力5~7MPa。所述的金属网网孔规格100mm×100mm。所述的步骤中所述的注浆的浆液采用水泥浆，水灰质量比1:1。所述的步骤中所述的注浆的浆液水灰质量比为1:1，并加入质量为水泥质量量8%的ACZ-1注浆添加剂。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：与普通锚网支护相比，双层锚网支护大幅度提高了巷道的支护强度，结合浅孔注浆可对强采动影响下形成的浅层破碎围岩进行有效的加固，避免巷道出现过大的松动扩容变形。另外，将锚索的支护作用与注浆加固的作用结合起来，共同作用于巷道围岩，通过中空注浆锚索压注水泥浆液，不仅从根本上保证锚索锚固可靠，而且浆液能渗透到钻孔周围较大范围的围岩中，对深部松动破碎的围岩产生粘结固化作用，显著提高围岩的承载能力，从而大大改善巷道支护效果，能较好的解决采动巷道围岩变形量大、维护困难的问题，可以减少巷道返修次数，有效降低巷道支护成本。附图说明：图1是本专利技术的双层锚网索支护结构示意图；图2是图1的俯视平面示意图；图中：1－巷道断面；2－锚杆；3－中空注浆锚索；4－金属网。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的一个实例作进一步的描述：一种控制采动巷道围岩变形的双层锚网索支护结构，在一次锚网支护的基础上进行二次锚网支护，二次支护锚杆2-2与一次支护锚杆2-1间隔布置，锚杆间排距为700~900mm，二次支护锚杆2-2规格同一次支护锚杆2-1，二次支护锚杆2-2之间布置中空注浆锚索3，中空注浆锚索3间距为1000~1500mm，排距为700~1800mm。所述的中空注浆锚索3长6000~8000mm，直径22mm，其中心设置直径10mm的注浆芯管。所述的中空注浆锚索3锁紧机构为螺纹锁紧，即在钢绞线上设置挤压套，在挤压套外置螺纹，通过与之匹配的螺母进行预紧。所述的一次支护锚杆2-1和二次支护锚杆2-2为直径18~22mm，长2000~3000mm的左旋无纵筋螺纹钢锚杆。一种控制采动巷道围岩变形的双层锚网索支护结构的具体实施方法，包括步骤：（1）将巷道扩刷至图1所示断面1，一次支护采用锚网支护，一次支护锚杆2-1为直径18~22mm长2000~3000mm的左旋无纵筋螺纹钢锚杆，锚杆间排距为700~900mm，具体参数结合地质条件及施工条件综合确定。金属网4采用Φ6mm冷拔电弧焊钢筋网，网孔规格100mm×100mm；（2）锚网支护结束后喷射混凝土支护，喷层厚度30~50mm。每断面布置5~8个注浆孔，钻孔深度2~3m，采用注浆锚杆或中空钢管进行浅孔注浆，浆液采用水泥浆，水灰比1:1，注浆压力1~2MPa；（3）在一次锚网支护的基础上进行二次锚网支护，二次支护锚杆2-2与一次支护锚杆2-1间隔布置，规格同一次支护锚杆2-1，但要求其长度略大于一次支护锚杆2-1，锚杆间排距为700~900mm。同时布置中空注浆锚索3，中空注浆锚索长度6000~8000mm，直径22mm，锚索间距为1000~1500mm，排距为700~1800mm。锁紧机构为螺纹锁紧，即在钢绞线上设置挤压套，在挤压套外置螺纹，通过与之匹配的螺母进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制采动巷道围岩变形的双层锚网索支护结构，其特征在于：在一次锚网支护的基础上进行二次锚网支护，二次支护锚杆（2‑2）与一次支护锚杆（2‑1）间隔布置，锚杆间排距为700~900mm，二次支护锚杆（2‑2）规格同一次支护锚杆（2‑1），二次支护锚杆（2‑2）之间布置中空注浆锚索（3），中空注浆锚索（3）间距为1000~1500mm，排距为700~1800mm。

【技术特征摘要】
1.一种控制采动巷道围岩变形的双层锚网索支护结构，其特征在于：在一次锚网支护的基础上进行二次锚网支护，二次支护锚杆（2-2）与一次支护锚杆（2-1）间隔布置，锚杆间排距为700~900mm，二次支护锚杆（2-2）规格同一次支护锚杆（2-1），二次支护锚杆（2-2）之间布置中空注浆锚索（3），中空注浆锚索（3）间距为1000~1500mm，排距为700~1800mm。2.根据权利要求1所述的一种控制采动巷道围岩变形的双层锚网索支护结构，其特征在于：所述的中空注浆锚索（3）长6000~8000mm，直径22mm，其中心设置直径10mm的注浆芯管。3.根据权利要求1或2所述的一种控制采动巷道围岩变形的双层锚网索支护结构，其特征在于：所述的中空注浆锚索（3）锁紧机构为螺纹锁紧，即在钢绞线上设置挤压套，在挤压套外置螺纹，通过与之匹配的螺母进行预紧。4.根据权利要求1所述的一种控制采动巷道围岩变形的双层锚网索支护结构，其特征在于：所述的一次支护锚杆（2-1）和二次支护锚杆（2-2）为直径18~22mm，长2000~3000mm的左旋无纵筋螺纹钢锚杆。5.如权利要求1所述的一种控制采动巷道围岩变形的双层锚网索支护结构的实施方法，其特征在于：包括步骤：（1）将巷道断面进行一次支护采用锚网支护，一次支护锚杆（2-1）锚杆间排距为700~900mm，金属网（4）采用Φ6mm冷拔电弧焊钢筋网；（2）锚网支护结束后喷射混凝土支护，喷层厚度30~50mm，每断面布...

【专利技术属性】
技术研发人员：马振乾，孔德中，刘乐，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：贵州;52