一種錨索分區錨固分段預緊巖層控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種巖層控制方法，特別是一種錨索分區錨固分段預緊巖層控制方法。
【背景技術】
[0002]巷道開挖后，圍巖應力重新分布，圍巖發生變形破壞，圍巖由淺至深形成破碎區、塑性區和彈性區。隨著煤礦開采條件日益復雜，加上礦井開采深度的增大，致使破碎區、塑性區顯著增大，巷道支護難度增大。錨索支護是目前廣泛采用的經濟有效的支護形式，但在復雜困難條件下，錨索支護仍存在以下問題:①現有錨索錨固方式為端頭錨固(錨索長度較大，難以實現全長錨固)，如果錨具失效或錨索破斷，整根錨索將失去支護作用，即發生錨固失效。②采用注漿錨索施工，雖然能夠實現全長錨固，但是由于無法施加預應力，難以充分發揮錨索的支護作用。③對于破碎區、塑性區較大的圍巖，錨索長度也相應增大，而對于長錨索而言，如果自由段長度太長，則錨索預應力效果明顯降低。
【發明內容】
[0003]本發明為克服現有技術存在的問題，提供了一種錨索分區錨固分段預緊巖層控制方法，該方法可有效解決現有支護方式中錨索易錨固失效、預應力效果差的問題，能夠有效改善巖層控制效果。
[0004]本發明采用的技術方案要點是采用錨索實施分區錨固、分段預緊。分區錨固即對所確定的破碎區、塑性區和彈性區分別設定錨固段，錨固順序依次為彈性區、塑性區、破碎區，彈性區錨固段采用樹脂錨固劑進行錨固，塑性區和破碎區錨固段采用注漿錨固；分段預緊即每次錨固穩定后(孔口錨固段除外)，均對自由段進行張拉預緊。
[0005]該錨索分區錨固分段預緊巖層控制方法，包括以下步驟:
a、根據圍巖變形破壞狀態，確定破碎區、塑性區和彈性區范圍；
b、對于錨索索體，在破碎區、塑性區和彈性區分別設定錨固段；
C、對彈性區采用樹脂錨固劑進行錨固，該段為彈性區錨固段，錨固穩定后對錨索進行第一次張拉預緊；
d、對塑性區淺部圍巖進行錨固，該段為塑性區錨固段，錨固方式為注漿錨固，錨固穩定后對錨索進行第二次張拉預緊；
e、對破碎區淺部圍巖進行注漿錨固，該段為破碎區錨固段，錨固穩定后即可。
[0006]進一步，上述錨索分區錨固和分段預緊過程為:彈性區錨固段錨固、第一次張拉預緊一塑性區錨固段錨固、第二次張拉預緊一破碎區錨固段錨固。
[0007]優選的，上述步驟c彈性區錨固段的錨固過程為:鉆孔、清孔、裝入樹脂錨固劑、攪拌、張拉預緊。
[0008]優選的，在所述塑性區和破碎區每個錨固段的兩端均采用注漿封孔器封孔，封孔完成后，對所述錨固段中部進行注漿錨固。
[0009]進一步，在復雜生產地質條件下，圍巖破碎區、塑性區較大時，可以適當增加錨固段數量，且除孔口的錨固段外，每次錨固后均要進行張拉預緊。
[0010]本發明的有益效果:本發明采用分區錨固能夠有效提高錨索支護的可靠性，避免錨索局部破斷引起的整根錨索失效，注漿錨固則具有錨固錨索和加固裂隙圍巖的雙重作用；本發明采用分段預緊能夠使錨索全長具有較高預應力，充分發揮錨索的主動及時支護作用；分區錨固后形成的自由段，在圍巖壓力作用下發生延伸，能夠控制并適應圍巖較大變形，有效改善巖層控制效果。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明錨索分區錨固分段預緊巖層控制方法示意圖；
圖2為本發明錨索錨固結構示意圖；
圖中，I為破碎區，II為塑性區，III為彈性區；1為巷道，2為錨索，3為錨桿，4為錨索錨具，5為錨索托盤，61、62、63、64為注漿封孔器，71,72為注漿管，8為錨索索體，9為錨索頭部；U為彈性區錨固段，L 2為塑性區錨固段，L 3為破碎區錨固段；Z丄為L i錨固后形成的待預緊自由段，12為L 2錨固后形成的待預緊自由段。
【具體實施方式】
[0012]以下結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步說明。
[0013]a、根據巷道圍巖變形破壞狀態，確定圍巖破碎區1、塑性區II和彈性區III范圍； 如圖1、圖2所示，巷道I采用錨索2、錨桿3聯合支護。根據巷道I圍巖變形破壞狀態，確定圍巖處于破碎狀態的破碎區1、圍巖處于塑性變形狀態的塑性區I1、圍巖處于彈性變形狀態的彈性區III。圖中I區、II區、III區之間采用虛線作為分界。
[0014]b、對于錨索2的索體8，相對破碎區1、塑性區II和彈性區III分別設定錨固段1^、1^2和L1，在塑性區錨固段破碎區錨固段L 3的兩端分別成對設置注漿封孔器61、62和63、64。
[0015]C、對彈性區III采用樹脂錨固劑進行錨固，形成錨固段L1，錨固穩定后，張拉預緊自由段Z1;
實施過程為:鉆孔一清孔一裝入樹脂錨固劑一攪拌一張拉預緊；
①鉆孔:根據錨索支護設計要求，確定錨索2的位置及方向，使用鉆機按照錨索方位進行鉆孔；
②清孔:鉆孔完畢后，采用高壓風將巖粉吹出；
③裝入樹脂錨固劑:清孔完畢以后，按照設計要求的樹脂錨固劑型號、數量和安裝順序，依次裝入鉆孔內1^段，將錨索頭部9頂住樹脂錨固劑，緩緩將其送入孔底；
④攪拌:升起鉆機并用專用攪拌器連接鉆機和錨索2的尾部，開動鉆機開始攪拌，攪拌應先慢后快，待錨索索體8全部插入鉆孔后，全速旋轉攪拌15?30秒(中途不得中斷)，停止攪拌后等待一定時間(根據藥卷說明書，一般為I分鐘)，收縮鉆機卸下攪拌器，等待10~15min后，裝上托盤5、錨索錨具4 ;
⑤張拉預緊:彈性區錨固段L1錨固穩定后，對自由段Z通行張拉預緊。
[0016]d、對塑性區II淺部圍巖進行錨固，形成錨固段L2，錨固穩定后，張拉預緊自由段Z2;
對塑性區錨固段L2,采用注漿錨固方式，為防止跑漿，可利用在注漿封孔器61和62對錨固段L2實施封閉；該錨固段“由固定在錨索索體8上的注漿管71注入漿液，漿液嚴格按照試驗確定的配合比攪拌均勻，隨拌隨用，連續緩慢灌注漿液，注滿由注漿封孔器61和62封閉的錨固段L2，且穩壓30min，直至不再吸漿為止。待錨固段L2錨固穩定后，對自由段Z 2進行張拉預緊，同時上緊錨具4。
[0017]e、對破碎區I淺部圍巖進行注漿錨固，形成錨固段L3;
對破碎區錨固段L3，采用注漿錨固方式，注滿由注漿封孔器63和64封閉的錨固段，具體實施方法如同塑性區錨固段L2，但錨固后不再對錨索2張拉預緊。
[0018]對破碎區I錨索段L3還可采用錨索2加設錨桿3同時進行注漿定位錨固。
[0019]該方法中塑性區和破碎區每個錨固段的兩端均采用注漿封孔器封孔，封孔完成后，對錨固段中部采用注漿管進行注漿錨固，錨固段的錨固長度可根據圍巖狀況進行調整。
[0020]該方法中，如果在復雜生產地質條件下，圍巖的破碎區、塑性區較大，亦可以在破碎區、塑性區適當增加錨固段數量，且除孔口的錨固段外，每次錨固后均要進行張拉預緊。
[0021]全部實施完成后，即針對彈性區II1、塑性區II和破碎區I所形成的三個錨固段L1、L2, L3錨固完成后，即可有效避免錨索的局部破斷引起整根錨索失效，注漿錨固則具有錨固錨索和加固裂隙圍巖的雙重作用；分段預緊使錨索全長具有較高預應力，自由段札和^在圍巖壓力作用下發生延伸，能夠控制并適應圍巖較大變形，有效改善巖層控制效果。
【主權項】
1.一種錨索分區錨固分段預緊巖層控制方法，其特征在于，包括以下步驟: a.根據圍巖變形破壞狀態，確定破碎區、塑性區和彈性區范圍； b.對于錨索索體，在破碎區、塑性區和彈性區分別設定錨固段； c.對彈性區采用樹脂錨固劑進行錨固，該段為彈性區錨固段，錨固穩定后對錨索進行第一次張拉預緊； d.對塑性區淺部圍巖進行錨固，該段為塑性區錨固段，錨固方式為注漿錨固，錨固后對錨索進行第二次張拉預緊； e.對破碎區淺部圍巖進行注漿錨固，該段為破碎區錨固段，錨固穩定后即可。2.根據權利要求1所述的錨索分區錨固分段預緊巖層控制方法，其特征在于，所述的步驟c彈性區錨固段的錨固的過程為:鉆孔、清孔、裝入樹脂錨固劑、攪拌和張拉預緊。3.根據權利要求1所述的錨索分區錨固分段預緊巖層控制方法，其特征在于，在所述塑性區和破碎區每個錨固段的兩端均采用注漿封孔器封孔，封孔完成后，對所述塑性區和破碎區錨固段中部進行注漿錨固。4.根據權利要求1所述的錨索分區錨固分段預緊巖層控制方法，其特征在于，在破碎區、塑性區較大時，允許增加錨固段數量，而且除孔口的錨固段外，每次錨固后均要進行張拉預緊。
【專利摘要】本發明公開了一種錨索分區錨固分段預緊巖層控制方法，該方法采用錨索實施分區錨固、分段預緊。分區錨固即針對破碎區、塑性區和彈性區分別設定錨固段，錨固順序依次為彈性區、塑性區和破碎區，彈性區錨固段采用樹脂錨固劑錨固，塑性區和破碎區采用注漿錨固；分段預緊即每次錨固穩定后（孔口錨固段除外），均對錨固段外端至孔口的自由段進行張拉預緊。本發明能夠有效提高錨索支護的可靠性，分區設定錨固段可有效避免錨索局部破斷引起的整根錨索失效，而且注漿錨固具有錨固錨索和加固裂隙圍巖的雙重作用；分段預緊使錨索全長具有較高預應力，主動支護效果明顯提高，能夠有效改善巖層控制效果。
【IPC分類】E21D20/02
【公開號】CN104989437
【申請號】CN201510434626
【發明人】肖同強, 王猛, 李化敏, 李懷珍, 李海洋
【申請人】河南理工大學
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年7月23日