一种用于难锚型巷道底板加固的装置及加固方法与流程

1.本发明属于煤矿开采技术领域，具体涉及一种用于难锚型巷道底板加固的装置及加固方法。


背景技术：

2.煤矿井下巷道受到高地应力、构造、渗水侵蚀、围岩岩性弱化等多种因素影响，巷道底鼓量增大。巷道底鼓严重导致通风、行人、运输断面减小，影响矿井安全高效生产。目前，底鼓治理手段以底板注浆、反底拱、全封闭拱形支架为主。现有的底板注浆加固方法，采用预先灌浆将预应力锚索一端进行锚固，凝固后通过预设的管路进行钻孔全长注浆，注浆结束后进行锚索预紧。这样的施工方法能够有效加固支护范围内的裂隙，实现锚索对底板的主动支护。但是，这种施工方法注浆效果较差，未能有效将注浆加固与锚索支护有机结合起来，需要有效改进注浆加固方法。


技术实现要素：

3.本发明针对现有底板注浆方法未能有效将注浆加固与锚索支护有机结合起来的问题，提供一种用于难锚型巷道底板加固的装置及加固方法，采用分层注浆加固 分次张拉的新型底板加固方法。
4.本发明采用如下技术方案：一种用于难锚型巷道底板加固的装置，包括锚索，所述锚索的索体上设有若干环状的阻浆塞，阻浆塞的上下两侧分别设有定位卡环，阻浆塞的内径与锚索的索体的直径相匹配，阻浆塞的外径与钻孔的内径相匹配，阻浆塞上设有与阻浆塞的数目相同的开孔，开孔内分别设有长度不等的注浆管，注浆管的一端从短至长依次分别穿过阻浆塞伸入钻孔。
5.进一步地，所述阻浆塞之间的间距为1~2m。
6.进一步地，所述阻浆塞的长度为100~150mm。
7.进一步地，所述注浆管的外径与开孔的内径相匹配。
8.进一步地，钻孔孔口设有托盘，托盘外侧设有锚具，托盘和锚具上分别设有用于锚索和注浆管穿过的通孔。
9.一种用于难锚型巷道底板的加固方法，包括如下步骤：第一步，制作锚索，在锚索的索体分段设置阻浆塞，分段设置注浆管路，阻浆塞、注浆管路与锚索索体密封连接；所述锚索的长度为3
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6m，单个注浆锚固段长度为1
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2m。
10.阻浆塞在锚索索体上安设位置根据预先进行的底板钻孔窥视结果确定，按照底板围岩裂隙发育情况合理安设阻浆塞，确保注浆加固质量。
11.所述阻浆塞材质为橡胶，注浆管材质为金属铜。
12.第二步，在煤矿巷道底板进行钻孔，将锚索放入钻孔中，确保锚索安装质量，通过阻浆塞将钻孔分隔成2~3个独立的分隔段，相互间保证不渗透浆液，并在所述钻孔孔口处安
置托盘和锚具，暂不张拉；第三步，向靠近钻孔孔底的第一阶段进行注浆作业，待浆液沿裂隙扩散充分凝固后，使用张拉设备对所述锚索进行预紧，至设定的预紧力；第四步，完成所述第一阶段施工后，通过预先安置的注浆管进行第二阶段高压注浆，浆液凝固后，使用张拉设备进行第二次锚索张拉预紧；第五步，完成第二阶段施工后，通过预先安置的注浆管进行第三阶段高压注浆，浆液凝固后，使用张拉设备进行第三次锚索张拉预紧。
13.进一步地，第二步锚索放入钻孔前，预先进行底板钻孔窥视，掌握巷道底板裂隙发育情况。
14.进一步地，所述张拉设备包括千斤顶和动力源。
15.进一步地，所述预紧力为锚索极限载荷的60%。
16.本发明的有益效果如下：本发明提供了一种煤矿难锚型巷道分层注浆加固 分次张拉预紧的底板加固方法代替原来的全长一次注浆张拉施工方法，所述方法采用阻浆塞使钻孔壁与锚索之间形成分段隔离段，保证分层注浆效果；采用阻浆塞使浆液与锚索间形成环状自由面，保证锚索实现分次预紧；通过本发明所述的方法和注浆装置，实现巷道底板分层注浆加固与锚索多次张拉有机结合，优化了施工工艺，有效保证了巷道加固效果。
附图说明
17.图1为本发明所述锚索安装前的结构示意图；图2为本发明所述的装置安装完成后的结构示意图；图3为本发明所述注浆装置安装完成后仰视图；其中：1
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钻孔；2
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阻浆塞；3
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锚索；4
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定位卡环；5
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浆液；6
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孔壁；7
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锚具；8
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托盘；9
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注浆管ⅰ；10
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注浆管ⅱ；11
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注浆管ⅲ；12
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第一阶段；13
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第二阶段；14
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第三阶段；15
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巷道底板。
具体实施方式
18.结合附图，对本发明做进一步说明。
19.图1为本发明所述方法中锚索3在施工状态下的结构示意图，所述方法包括如下步骤：步骤一、制作锚索3：所述锚索3分为锚固段和自由段，在所述锚索索体间隔安置阻浆塞2，所述阻浆塞2与锚索索体紧密贴实。所述锚索3长度为3～6米，其中，所述单个注浆锚注段为1～2米，所述阻浆塞2的内径与所述锚索3的直径相适应，所述阻浆塞2的外径与所述钻孔1的内径相适应，优选材质为橡胶，使用的橡胶阻浆塞具有柔软、材料价格低廉、密封性能良好等诸多优点。所述阻浆塞2的主要作用是将锚索索体与钻孔孔壁之间形成的空间进行隔离划分，所述阻浆塞2与锚索索体、钻孔孔壁密切贴实，防止所述浆液提前进入下一个隔离空间。所述注浆管ⅰ9、注浆管ⅱ10、注浆管ⅲ11的外径与阻浆塞塞体上开孔内径相适应，保证紧密贴实，优选材质为金属铜，所述注浆管ⅰ9、注浆管ⅱ10、注浆管ⅲ11内径为0.5～2毫米，按照注浆层次分层布置。传统的加固方法是采用灌浆的方法将预应力锚索的一端
固定在巷道底板深部围岩中，然后进行初次张拉，张拉后锚索具有一定的预应力，在此基础上进行锚索全长范围内的注浆，待浆液凝固后，再对组合锚索进行最后张拉，至设计的锚固值。本发明采用所述的阻浆塞2使得锚索索体与钻孔孔壁形成单独的隔离空间，可进行多次注浆与多次张拉，可采用高压注浆，注浆效果可以得到保证，浆液凝固后进行锚索分次预紧，达到分层注浆加固 分次张拉预紧的目的。
20.步骤二、钻孔：在煤矿巷道底板15上施工直径28～30毫米的钻孔1，并将所述锚索3放入所述钻孔1中，并在所述钻孔1孔口处安置锚索托盘8和锚具7，暂不张拉。
21.步骤三、在第一阶段12内通过预先安置的注浆管9进行高压注浆，待浆液5凝固具有强度后，使用张拉设备进行所述锚索3的第一次张拉预紧，预紧力优选为所述锚索3极限载荷的60%，所述张拉设备优选为由千斤顶和动力源构成。
22.步骤三中对所述锚索3进行张拉之前，还包括步骤：在所述钻孔1外部安装托盘8，在所述托盘8外侧安装锚具7，所述锚具7上具有通孔，所述通孔中具有夹片，所述锚索3自由端从所述通孔中穿出，所述托盘8上具有通孔，所述注浆管ⅰ9、注浆管ⅱ10、注浆管ⅲ11均从所述托盘8上通孔穿出。
23.步骤四、完成所述第一阶段12施工后，通过预先安置的注浆管10进行高压注浆，待浆液5凝固具有强度后，使用张拉设备进行所述锚索3的第二次张拉预紧。
24.步骤五、完成所述第二阶段13施工后，通过预先安置的注浆管11进行高压注浆，待浆液5凝固具有强度后，使用张拉设备进行所述锚索3的第三次张拉预紧，完成第三阶段14施工。
25.优选的是，在步骤二中将所述锚索3放入所述钻孔1之前，还包括步骤：在所述阻浆塞2两侧设置定位卡环4，所述定位卡环4安设位置视阻浆塞位置确定。
26.优选的是，在步骤二中将所述锚索3放入所述钻孔1之前，还包括步骤：安设所述阻浆塞2之前，因提前对钻孔进行视频窥视，根据窥视结果掌握巷道底板围岩裂隙发育情况，所述阻浆塞2安设位置依据巷道底板裂隙发育情况确定。
27.如图2和图3所示，在本发明所述方法中使用的注浆阶段隔离装置，包括：阻浆塞2和定位卡环4，所述定位卡环4安置在所述阻浆塞2两侧，所述定位卡环的作用是固定所述阻浆塞，防止所述阻浆塞2在锚索3安设过程及张拉过程中发生滑动。
28.通过以上方法和配套装置，实现了难锚型巷道分层注浆加固 分次张拉预紧，优化了现场施工工艺，有效保证巷道底板加固质量。
实施例
29.一种煤矿巷道底板加固方法，包括如下步骤：步骤一、制作锚索：所述锚索3分为锚固段和自由段，在所述锚固段安设阻浆塞2，所述阻浆塞2与所述锚索3索体密切贴合。应提前对钻孔进行视频窥视，根据窥视结果掌握巷道底板围岩裂隙发育情况，所述阻浆塞2安设位置依据巷道底板裂隙发育情况确定。所述锚索3长度为6米，其中，所述第一阶段1.5米，第二阶段2米，第三阶段2米，自由段0.5米，所述阻浆塞2材质为橡胶，所述阻浆塞2内径与所述锚索3外径贴合，所述阻浆塞2外径与孔壁6贴合。
30.步骤二、安设注浆管：所述注浆管ⅰ9、注浆管ⅱ10、注浆管ⅲ11插入所述阻浆塞2预
设孔口，所述注浆管ⅰ9、注浆管ⅱ10、注浆管ⅲ11外径均与所述阻浆塞2预设孔口孔径相符；步骤三、钻孔：在煤矿巷道底板8施工直径28～30毫米钻孔1，并将所述锚索3放入所述钻孔1中，并在所述孔口1外侧安装所述托盘8和所述锚具7。在所述钻孔1外部安装托盘8，在所述托盘8外侧安装锚具7，所述锚具7上具有通孔，所述通孔中具有夹片，所述锚索3自由端从所述通孔中穿出，所述托盘8上具有通孔，所述注浆管9、10、11均从所述托盘9上通孔穿出。
31.步骤四、在第一阶段内通过预先安置的注浆管9进行高压注浆，待浆液5凝固具有强度后，使用张拉设备进行所述锚索3的第一次张拉预紧，预紧力优选为所述锚索3极限载荷的60%，所述张拉设备优选为由千斤顶和动力源构成。步骤三中对所述锚索3进行张拉之前，还包括步骤：步骤五、完成所述第一阶段12施工后，通过预先安置的注浆管10进行高压注浆，待浆液5凝固具有强度后，使用张拉设备进行所述锚索3的第二次张拉预紧。
32.步骤六、完成所述第二阶段13施工后，通过预先安置的注浆管11进行高压注浆，待浆液5凝固具有强度后，使用张拉设备进行所述锚索3的第三次张拉预紧，完成所述第三阶段14施工。
33.通过以上方法和配套装置，实现了难锚型巷道分层注浆加固 分次张拉预紧，优化了现场施工工艺，有效保证巷道底板加固质量。