權(quán)利要求

1.一種自然崩落法斷層破碎帶底柱加固方法，設(shè)置在巷道內(nèi)，其特征在于該加固方法基于底柱加固結(jié)構(gòu)，該底柱加固結(jié)構(gòu)包括錨桿孔、砂漿錨桿、錨索結(jié)構(gòu)、鋼筋網(wǎng)片以及混凝土防護(hù)層,巷道壁上鉆鑿錨桿孔，砂漿錨桿插入錨桿孔內(nèi)，砂漿錨桿與錨桿孔的間隙內(nèi)填充砂漿，砂漿錨桿尾端設(shè)置有螺紋和墊板；鋼筋網(wǎng)片作為錨網(wǎng)，穿過砂漿錨桿外露端后覆蓋在巷道壁上；混凝土防護(hù)層采用C25強(qiáng)度混凝土噴灑在已覆蓋錨網(wǎng)的巷道壁上，封閉鋼筋和巷道壁巖石；錨索結(jié)構(gòu)包括水平錨索和傾斜錨索，相鄰出礦進(jìn)路和相鄰出礦穿脈采用水平錨索對穿拉緊固定，相鄰出礦進(jìn)路布置3排、每排2根水平錨索，相鄰穿脈布置2排、每排2根水平錨索，出礦穿脈頂板上布置三根傾斜錨索，角度分別為28°、60°和90°，每個獨(dú)立柱的每條出礦穿脈一側(cè)布置2排、每排3根傾斜錨索；

加固步驟如下：

1）錨桿和網(wǎng)片支護(hù)施工：

錨桿孔施工，錨桿孔方向與巷道輪廓線的角度或與圍巖層理面、節(jié)理面、裂隙面的夾角≥75o，錨桿孔孔徑比錨桿桿體直徑大15mm；錨桿孔施工完成后，清孔灌注砂漿，砂漿的灰砂比為2:1的水泥漿制備，灌漿完成后插入錨桿至底部，保證錨桿外露長度為150mm，并留有螺紋絲，便于螺母固定；

待砂漿錨桿凝固后，進(jìn)行鋼筋網(wǎng)片施工作業(yè)，鋼筋網(wǎng)片進(jìn)行現(xiàn)場編制，鋼筋直徑6.5mm，網(wǎng)孔100x100mm，通過砂漿錨桿尾端的墊板使鋼筋網(wǎng)片緊貼在巷道巖壁上，利用螺帽固定墊板位置，使砂漿錨桿與網(wǎng)片聯(lián)成整體，鋼筋網(wǎng)片間搭接長度大于150mm，搭接位置為砂漿錨桿布置位置；

2）噴射混凝土支護(hù)施工：

噴射混凝土強(qiáng)度等級C25，采用二次支護(hù)，施工錨網(wǎng)前一次，掛完錨網(wǎng)固定后一次，單次支護(hù)厚度為75mm；

（1）第一次噴射混凝土先用高壓水沖洗受噴面，埋設(shè)控制噴射混凝土厚度的標(biāo)志，處理好受噴面的滴水和淋水，再進(jìn)行噴射混凝土工作；

（2）第二次噴射混凝土是在步驟（1）完成后進(jìn)行，進(jìn)行噴射混凝時(shí)，采取先墻后拱，噴頭距工作面距離0.8～1.0m，噴射過程中，保持混凝土表面平整，呈濕潤光澤，無干斑或滑移流淌現(xiàn)象，拱部回彈率不超過15%，墻部回彈率不超過10%；在噴射混凝土過程中，隨時(shí)檢測噴層厚度，確?；炷吝_(dá)到要求厚度；噴射混凝土在其終凝1-2h后開始灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不小于7天；

3）錨索支護(hù)施工：

（1）鉆孔：采用中深孔或深孔鑿巖設(shè)備進(jìn)行施工，孔徑Φ58-78mm，孔深度按照錨索設(shè)計(jì)長度進(jìn)行鉆孔施工，鉆孔傾角與水平軸線夾角的角度誤差控制在±2°內(nèi)；

（2）清孔：在插錨索前，使用壓縮空氣或壓力水對錨索孔進(jìn)行清洗，避免堵孔；

（3）錨索安裝：

①水平錨索安裝，將提前制作好的錨索順孔一側(cè)穿入至孔另一端即可，兩端外露長度均為500mm，錨索一端通過墊板與錨具進(jìn)行固定，另一端拉緊安裝墊板和配套錨具，孔內(nèi)無需注漿；

②傾斜錨索安裝，巷道一側(cè)向巖體內(nèi)鉆鑿一定深度的獨(dú)頭孔，為讓錨索發(fā)揮作用，需要進(jìn)行注漿，以提高錨索的強(qiáng)度，具體安裝步驟如下：

A、巷道側(cè)將提前制作好的錨索、排氣管和注漿管一同捆綁好，注漿管與錨索鋼絞線末端搭接長度為1000mm，排氣管綁扎距鋼絞線頂端100mm；

B、將上述綁扎好的鋼絞線與排氣管和注漿管一并送入已施工好的錨索孔內(nèi)，孔口外留長度500mm，以便張拉錨索與安裝墊板和錨具，為防止錨索從孔中滑落，孔口處用木楔將錨索固定好；

C、采用注漿泵對錨索孔進(jìn)行注漿，注漿時(shí)，注漿壓力保持在2MPa，當(dāng)排氣管有明顯的空氣排出時(shí)，繼續(xù)注漿；當(dāng)排氣管出漿料時(shí)，表明孔內(nèi)已注滿漿，此時(shí)將排氣管扎緊，再繼續(xù)注漿確保部分漿料沿著巖石裂隙進(jìn)入，待注漿料無進(jìn)入時(shí)，表明此時(shí)孔內(nèi)阻力等于注漿機(jī)提供的壓力，即2MPa，停止注漿，關(guān)掉注漿機(jī)；

D、待注漿孔內(nèi)水泥沙漿液凝固48h 以后，在外露500mm的錨索端穿入預(yù)留φ25的200mm*200mm*20mm的墊板,之后進(jìn)行錨具安裝；錨具安裝時(shí)，油壓泵壓力表數(shù)值為5MPa；然后采用千斤頂進(jìn)行張拉，確保錨索預(yù)緊力滿足要求，張拉前對千斤頂進(jìn)行標(biāo)定，張拉時(shí)先使錨具中心與孔中心對準(zhǔn)，錨索張拉分次逐級進(jìn)行，第一次分別為設(shè)計(jì)值10%、25%、70%；第二次為100%、110%，兩次張拉間隔不小于3-5天；錨固力滿足要求后，對錨頭進(jìn)行防腐處理，最后采用C25混凝土封錨。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及礦山支護(hù)領(lǐng)域，尤其是一種提高自然崩落法中底柱整體性和抗壓強(qiáng)度，抑制巷道圍巖破碎變形，達(dá)到提升底柱結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的自然崩落法斷層破碎帶底柱加固方法。

背景技術(shù)

自然崩落法底柱是從拉底水平到運(yùn)輸水平之間的礦柱和支護(hù)結(jié)構(gòu)共同作用形成組合體，承擔(dān)起井下單中段一次采段高度200米以上（是傳統(tǒng)采礦方法3-4倍以上）礦體崩落下來的礦石運(yùn)輸，以及人員運(yùn)行、設(shè)備運(yùn)行等生產(chǎn)活動，服務(wù)年限均在10年以上。底柱穩(wěn)定性直接關(guān)系到上部崩落礦石能否順利運(yùn)出，而原本厚度較薄的底柱中因采礦需要布置大量出礦道、漏斗、通風(fēng)巷以及硐室等密集工程，整體性和穩(wěn)定性較差。長期受采礦活動的動載作用影響，原本不強(qiáng)的支護(hù)體變形破壞失去支護(hù)強(qiáng)度，出礦巷道硐室維修頻繁，生產(chǎn)安全隱患大，一旦支護(hù)不及時(shí)會導(dǎo)致變形垮塌，甚至出現(xiàn)一系列連鎖反應(yīng)，造成上部大量礦石難以回收的損失。國內(nèi)成功應(yīng)用自然崩落法的礦山少，而采礦過程中出現(xiàn)底柱變形破壞的研究較少，斷層破碎帶底柱加固支護(hù)問題一直成為困擾采礦技術(shù)人員的難題，尚未形成一種有效的支護(hù)技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的就是目前自然崩落法中，底柱因受結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)活動頻繁影響，整體性和穩(wěn)定性較差，安全隱患大的問題，提供一種提高自然崩落法中底柱整體性和抗壓強(qiáng)度，通過對底柱包裹形式增強(qiáng)礦柱徑向力，抑制巷道圍巖破碎變形，達(dá)到提升底柱結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的自然崩落法斷層破碎帶底柱加固方法。

本發(fā)明的自然崩落法斷層破碎帶底柱加固方法，設(shè)置在巷道內(nèi)，其特征在于該加固方法基于底柱加固結(jié)構(gòu)，該底柱加固結(jié)構(gòu)包括錨桿孔、砂漿錨桿、錨索結(jié)構(gòu)、鋼筋網(wǎng)片以及混凝土防護(hù)層,巷道壁上鉆鑿錨桿孔，砂漿錨桿插入錨桿孔內(nèi)，砂漿錨桿與錨桿孔的間隙內(nèi)填充砂漿，砂漿錨桿尾端設(shè)置有螺紋和墊板；鋼筋網(wǎng)片作為錨網(wǎng)，穿過砂漿錨桿外露端后覆蓋在巷道壁上；混凝土防護(hù)層采用C25強(qiáng)度混凝土噴灑在已覆蓋錨網(wǎng)的巷道壁上，封閉鋼筋和巷道壁巖石；錨索結(jié)構(gòu)包括水平錨索和傾斜錨索，相鄰出礦進(jìn)路和相鄰出礦穿脈采用水平錨索對穿拉緊固定，相鄰出礦進(jìn)路布置3排、每排2根水平錨索，相鄰穿脈布置2排、每排2根水平錨索，出礦穿脈頂板上布置三根傾斜錨索，角度分別為28°、60°和90°，每個獨(dú)立柱的每條出礦穿脈一側(cè)布置2排、每排3根傾斜錨索；

加固步驟如下：

1）錨桿和網(wǎng)片支護(hù)施工：

錨桿孔施工，錨桿孔方向與巷道輪廓線的角度或與圍巖層理面、節(jié)理面、裂隙面的夾角≥75o，錨桿孔孔徑比錨桿桿體直徑大15mm；錨桿孔施工完成后，清孔灌注砂漿，砂漿的灰砂比為2:1的水泥漿制備，灌漿完成后插入錨桿至底部，保證錨桿外露長度為150mm，并留有螺紋絲，便于螺母固定；

待砂漿錨桿凝固后，進(jìn)行鋼筋網(wǎng)片施工作業(yè)，鋼筋網(wǎng)片進(jìn)行現(xiàn)場編制，鋼筋直徑6.5mm，網(wǎng)孔100×100mm，通過砂漿錨桿尾端的墊板使鋼筋網(wǎng)片緊貼在巷道巖壁上，利用螺帽固定墊板位置，使砂漿錨桿與網(wǎng)片聯(lián)成整體，鋼筋網(wǎng)片間搭接長度大于150mm，搭接位置為砂漿錨桿布置位置；

2）噴射混凝土支護(hù)施工：

噴射混凝土強(qiáng)度等級C25，采用二次支護(hù)，施工錨網(wǎng)前一次，掛完錨網(wǎng)固定后一次，單次支護(hù)厚度為75mm；

（1）第一次噴射混凝土先用高壓水沖洗受噴面，埋設(shè)控制噴射混凝土厚度的標(biāo)志，處理好受噴面的滴水和淋水，再進(jìn)行噴射混凝土工作；

（2）第二次噴射混凝土是在步驟（1）完成后進(jìn)行，進(jìn)行噴射混凝時(shí)，采取先墻后拱，噴頭距工作面距離0.8～1.0m，噴射過程中，保持混凝土表面平整，呈濕潤光澤，無干斑或滑移流淌現(xiàn)象，拱部回彈率不超過15%，墻部回彈率不超過10%；在噴射混凝土過程中，隨時(shí)檢測噴層厚度，確?；炷吝_(dá)到要求厚度；噴射混凝土在其終凝1-2h后開始灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不小于7天；

3）錨索支護(hù)施工：

（1）鉆孔：采用中深孔或深孔鑿巖設(shè)備進(jìn)行施工，孔徑Φ58-78mm，孔深度按照錨索設(shè)計(jì)長度進(jìn)行鉆孔施工，鉆孔傾角與水平軸線夾角的角度誤差控制在±2°內(nèi)；

（2）清孔：在插錨索前，使用壓縮空氣或壓力水對錨索孔進(jìn)行清洗，避免堵孔；

（3）錨索安裝：

①水平錨索安裝，將提前制作好的錨索順孔一側(cè)穿入至孔另一端即可，兩端外露長度均為500mm，錨索一端通過墊板與錨具進(jìn)行固定，另一端拉緊安裝墊板和配套錨具，孔內(nèi)無需注漿；

②傾斜錨索安裝，巷道一側(cè)向巖體內(nèi)鉆鑿一定深度的獨(dú)頭孔，為讓錨索發(fā)揮作用，需要進(jìn)行注漿，以提高錨索的強(qiáng)度，具體安裝步驟如下：

A、巷道側(cè)將提前制作好的錨索、排氣管和注漿管一同捆綁好，注漿管與錨索鋼絞線末端搭接長度為1000mm，排氣管綁扎距鋼絞線頂端100mm；

B、將上述綁扎好的鋼絞線與排氣管和注漿管一并送入已施工好的錨索孔內(nèi)，孔口外留長度500mm，以便張拉錨索與安裝墊板和錨具，為防止錨索從孔中滑落，孔口處用木楔將錨索固定好；

C、采用注漿泵對錨索孔進(jìn)行注漿，注漿時(shí)，注漿壓力保持在2MPa，當(dāng)排氣管有明顯的空氣排出時(shí)，繼續(xù)注漿；當(dāng)排氣管出漿料時(shí)，表明孔內(nèi)已注滿漿，此時(shí)將排氣管扎緊，再繼續(xù)注漿確保部分漿料沿著巖石裂隙進(jìn)入，待注漿料無進(jìn)入時(shí)，表明此時(shí)孔內(nèi)阻力等于注漿機(jī)提供的壓力，即2MPa，停止注漿，關(guān)掉注漿機(jī)；

D、待注漿孔內(nèi)水泥沙漿液凝固48h 以后，在外露500mm的錨索端穿入預(yù)留φ25的200mm*200mm*20mm的墊板,之后進(jìn)行錨具安裝；錨具安裝時(shí)，油壓泵壓力表數(shù)值為5MPa；然后采用千斤頂進(jìn)行張拉，確保錨索預(yù)緊力滿足要求，張拉前對千斤頂進(jìn)行標(biāo)定，張拉時(shí)先使錨具中心與孔中心對準(zhǔn)，錨索張拉分次逐級進(jìn)行，第一次分別為設(shè)計(jì)值10%、25%、70%；第二次為100%、110%，兩次張拉間隔不小于3-5天；錨固力滿足要求后，對錨頭進(jìn)行防腐處理，最后采用C25混凝土封錨即可。

本發(fā)明針對自然崩落底柱加固支護(hù)結(jié)構(gòu)簡單，施工安裝方便，特別是出礦巷道間柱異常破碎區(qū)域及應(yīng)力顯現(xiàn)明顯區(qū)域，能夠有效提高其間柱的穩(wěn)定性，大大降低修復(fù)加固成本，保證自然崩落法礦山生產(chǎn)安全。

附圖說明

圖1為本發(fā)明自然崩落法底柱加固支護(hù)技術(shù)平面示意圖。

圖2為本發(fā)明自然崩落法底柱加固支護(hù)技術(shù)立面示意圖。

圖3為自然崩落法底柱加固支護(hù)技術(shù)立面示意圖。

圖4為自然崩落法底柱加固支護(hù)技術(shù)巷道支護(hù)局部示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：一種自然崩落法斷層破碎帶底柱加固方法，設(shè)置在巷道內(nèi)，其特征在于該加固方法基于底柱加固結(jié)構(gòu)，該底柱加固結(jié)構(gòu)包括錨桿孔、砂漿錨桿、錨索結(jié)構(gòu)、鋼筋網(wǎng)片以及混凝土防護(hù)層,巷道壁上鉆鑿錨桿孔，砂漿錨桿插入錨桿孔內(nèi)，砂漿錨桿與錨桿孔的間隙內(nèi)填充砂漿，砂漿錨桿尾端設(shè)置有螺紋和墊板；鋼筋網(wǎng)片作為錨網(wǎng)，穿過砂漿錨桿外露端后覆蓋在巷道壁上，通過錨桿外露端的托板和螺栓作用，確保鋼筋網(wǎng)片緊貼巷道壁面，以防止礦柱破碎脫落和抑制變形；混凝土防護(hù)層采用C25強(qiáng)度混凝土噴灑在已覆蓋錨網(wǎng)的巷道壁上，封閉鋼筋和巷道壁巖石；錨索結(jié)構(gòu)包括水平錨索和傾斜錨索，相鄰出礦進(jìn)路和相鄰出礦穿脈采用水平錨索對穿拉緊固定，相鄰出礦進(jìn)路布置3排、每排2根水平錨索，單根長度為11米，相鄰穿脈布置2排、每排2根水平錨索，單根長度為30米，，出礦穿脈頂板上布置三根傾斜錨索，角度分別為28°、60°和90°，每個獨(dú)立柱的每條出礦穿脈一側(cè)布置2排、每排3根傾斜錨索；

加固步驟如下：

1）錨桿和網(wǎng)片支護(hù)施工：

錨桿孔施工，錨桿孔方向與巷道輪廓線的角度或與圍巖層理面、節(jié)理面、裂隙面的夾角≥75o，錨桿孔孔徑比錨桿桿體直徑大15mm；錨桿孔施工完成后，清孔灌注砂漿，砂漿的灰砂比為2:1的水泥漿制備，灌漿完成后插入錨桿至底部，保證錨桿外露長度為150mm，并留有螺紋絲，便于螺母固定；

待砂漿錨桿凝固后，進(jìn)行鋼筋網(wǎng)片施工作業(yè)，鋼筋網(wǎng)片進(jìn)行現(xiàn)場編制，鋼筋直徑6.5mm，網(wǎng)孔100×100mm，通過砂漿錨桿尾端的墊板使鋼筋網(wǎng)片緊貼在巷道巖壁上，利用螺帽固定墊板位置，使砂漿錨桿與網(wǎng)片聯(lián)成整體，鋼筋網(wǎng)片間搭接長度大于150mm，搭接位置為砂漿錨桿布置位置；

2）噴射混凝土支護(hù)施工：

噴射混凝土強(qiáng)度等級C25，采用二次支護(hù)，施工錨網(wǎng)前一次，掛完錨網(wǎng)固定后一次，單次支護(hù)厚度為75mm；

（1）第一次噴射混凝土先用高壓水沖洗受噴面，埋設(shè)控制噴射混凝土厚度的標(biāo)志，處理好受噴面的滴水和淋水，再進(jìn)行噴射混凝土工作；

（2）第二次噴射混凝土是在步驟（1）完成后進(jìn)行，進(jìn)行噴射混凝時(shí)，采取先墻后拱，噴頭距工作面距離0.8～1.0m，噴射過程中，保持混凝土表面平整，呈濕潤光澤，無干斑或滑移流淌現(xiàn)象，拱部回彈率不超過15%，墻部回彈率不超過10%；在噴射混凝土過程中，隨時(shí)檢測噴層厚度，確?；炷吝_(dá)到要求厚度；噴射混凝土在其終凝1-2h后開始灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不小于7天；

3）錨索支護(hù)施工：

（1）鉆孔：采用中深孔或深孔鑿巖設(shè)備進(jìn)行施工，孔徑Φ58-78mm，孔深度按照錨索設(shè)計(jì)長度進(jìn)行鉆孔施工，鉆孔傾角與水平軸線夾角的角度誤差控制在±2°內(nèi)；

（2）清孔：在插錨索前，使用壓縮空氣或壓力水對錨索孔進(jìn)行清洗，避免堵孔；

（3）錨索安裝：

①水平錨索安裝，將提前制作好的錨索順孔一側(cè)穿入至孔另一端即可，兩端外露長度均為500mm，錨索一端通過墊板與錨具進(jìn)行固定，另一端拉緊安裝墊板和配套錨具，孔內(nèi)無需注漿；

②傾斜錨索安裝，巷道一側(cè)向巖體內(nèi)鉆鑿一定深度的獨(dú)頭孔，為讓錨索發(fā)揮作用，需要進(jìn)行注漿，以提高錨索的強(qiáng)度，具體安裝步驟如下：

A、巷道側(cè)將提前制作好的錨索、排氣管和注漿管一同捆綁好，注漿管與錨索鋼絞線末端搭接長度為1000mm，排氣管綁扎距鋼絞線頂端100mm；

B、將上述綁扎好的鋼絞線與排氣管和注漿管一并送入已施工好的錨索孔內(nèi)，孔口外留長度500mm，以便張拉錨索與安裝墊板和錨具，為防止錨索從孔中滑落，孔口處用木楔將錨索固定好；

C、采用注漿泵對錨索孔進(jìn)行注漿，注漿時(shí)，注漿壓力保持在2MPa，當(dāng)排氣管有明顯的空氣排出時(shí)，繼續(xù)注漿；當(dāng)排氣管出漿料時(shí)，表明孔內(nèi)已注滿漿，此時(shí)將排氣管扎緊，再繼續(xù)注漿確保部分漿料沿著巖石裂隙進(jìn)入，待注漿料無進(jìn)入時(shí)，表明此時(shí)孔內(nèi)阻力等于注漿機(jī)提供的壓力，即2MPa，停止注漿，關(guān)掉注漿機(jī)；

D、待注漿孔內(nèi)水泥沙漿液凝固48h 以后，在外露500mm的錨索端穿入預(yù)留φ25的200mm*200mm*20mm的墊板,之后進(jìn)行錨具安裝；錨具安裝時(shí)，油壓泵壓力表數(shù)值為5MPa；然后采用千斤頂進(jìn)行張拉，確保錨索預(yù)緊力滿足要求，張拉前對千斤頂進(jìn)行標(biāo)定，張拉時(shí)先使錨具中心與孔中心對準(zhǔn)，錨索張拉分次逐級進(jìn)行，第一次分別為設(shè)計(jì)值10%、25%、70%；第二次為100%、110%，兩次張拉間隔不小于3-5天；錨固力滿足要求后，對錨頭進(jìn)行防腐處理，最后采用C25混凝土封錨。