阅读说明：本技术 一种差异角度底角预应力注浆锚杆与锚索协同稳定巷道帮底支护方法 (Roadway side-bottom supporting method adopting bottom angle prestress grouting anchor rod and anchor cable with different angles to cooperatively stabilize roadway ) 是由 经来旺 薛维培 经纬 郝朋伟 曹菲菲 于 2021-09-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种差异角度底角预应力注浆锚杆与锚索协同稳定巷道帮底支护方法,属于矿井支护领域,包括以下实施步骤：1)沿巷道底角与水平面呈45°方向钻取底角预应力注浆锚杆注浆孔；2)安装所述底角预应力注浆锚杆,施加预应力并完成注浆；3)沿巷道底角与水平面呈30°方向钻取底角预应力注浆锚索注浆孔；4)安装所述底角预应力注浆锚索,施加预应力并完成注浆。本发明利用差异角度安装预应力锚杆与锚索使二者之间呈一个锥形区域,对锚杆索进行注浆之后沿巷道方向形成一个钢筋混凝土锥形坝体,能够将很大一部分其上围岩承载结构传递过来的环向应力转移至围岩或煤深处,从而有效地抑制巷帮和底臌位移,保证矿井安全生产。(The invention relates to a roadway side and bottom supporting method by using a bottom angle prestress grouting anchor rod and an anchor cable with different angles to cooperatively stabilize, which belongs to the field of mine supporting and comprises the following implementation steps: 1) drilling a bottom angle prestressed grouting anchor rod grouting hole along the direction that the bottom angle of the roadway and the horizontal plane form a 45-degree angle; 2) mounting the bottom angle prestress grouting anchor rod, applying prestress and finishing grouting; 3) drilling a bottom angle prestress grouting anchor cable grouting hole along the direction that the bottom angle of the roadway and the horizontal plane form 30 degrees; 4) and installing the bottom angle prestress grouting anchor cable, applying prestress and finishing grouting. The invention utilizes the difference angle to install the prestressed anchor rod and the anchor cable to form a conical area between the prestressed anchor rod and the anchor cable, forms a reinforced concrete conical dam body along the roadway direction after grouting the anchor rod cable, and can transfer a great part of the hoop stress transmitted by the surrounding rock bearing structure to the surrounding rock or the deep coal, thereby effectively inhibiting the displacement of roadway walls and floor heave and ensuring the safe production of mines.)

一种差异角度底角预应力注浆锚杆与锚索协同稳定巷道帮底 支护方法

技术领域

本发明涉及矿井领域，具体为一种差异角度底角预应力注浆锚杆与锚索协同稳定巷道帮底支护方法。

背景技术

开挖巷道、硐室会引起围岩应力重分布，产生围岩松动破裂区域即围岩松动圈，在集中应力、地下水和高温的复合作用下，软岩巷道在不进行支护和加固条件下，导致围岩松动圈会逐渐向深部扩散，巷道围岩逐步失稳破坏，最终发生底臌、巷帮内敛、冒顶等一系列工程灾害，这严重威胁了矿井的安全生产。因为巷道底角部位更容易产生应力集中，将巷道底角部位加固后能够很好的减弱围岩承载力的“短板效应”，所以为了抑制巷帮围岩向巷道内部位移和控制底臌，需要在巷道底部设置锚杆和锚索来对围岩进行加固和支护，从而控制巷道围岩变形。由于以往的锚杆索支护并不能有效地控制巷道围岩的变形，因此，提供一种新型且能够有效控制巷帮和底臌位移的支护方法尤为重要。

本发明通过设置不同角度安装底角锚杆和底角锚索，从而形成一锥形区域，锥体范围内就是整个围岩中应力集中程度最大的区域，也是煤岩体最松散的区域，安装预应力锚杆索并进行注浆后，这一锥形体就变成了一跨钢筋混凝土锥形梁，底角锚杆与底角锚索通过注浆形成的钢筋混凝土锥形坝体将很大一部分其上部围岩承载结构传递过来的环向应力转移至围岩或煤深处，较大程度地避免了底板浸水松动煤岩体的受力与挤压，并较大程度地降低了底臌的发生量。另外，该锥形区域注浆后，沿巷道方向形成整体锥形坝提，由于锚杆索的上端因巷道底角部位的位移方向仅可能是斜向上方向，而锚杆索的下端被锚固在深部煤岩体中，因此这跨钢筋混凝土梁不仅自身有较强的承载能力，更重要的是给上部的巷帮制造了一个近似刚性的位移约束，形成了一个位移边界，将巷道整体承载结构中的帮顶结构传递过来环向应力传递给了深部煤岩体，避免了应力对巷道底板的传递，对减轻底臌的程度具有很大的帮助。正是基于上述力学机理形成了差异角度底角预应力注浆锚杆与锚索协同稳定巷道帮底支护方法。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种差异角度底角预应力注浆锚杆与锚索协同稳定巷道帮底支护方法，从而解决上述背景技术中的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种差异角度底角预应力注浆锚杆与锚索协同稳定巷道帮底支护方法，包括以下施工步骤：

1)沿巷道底角与水平面呈45°方向钻取第一批底角预应力注浆锚杆注浆孔；

2)安装所述第一批底角预应力注浆锚杆，施加预应力并完成注浆；

3)沿巷道底角与水平面呈30°方向钻取第二批底角预应力注浆锚索注浆孔；

4)安装所述第二批底角预应力注浆锚索，施加预应力并完成注浆；第一批及第二批底角预应力注浆锚杆与锚索实施部位均为巷道帮部与底板交界位置，注浆孔全部用风锤钻取，注浆时孔口用快干水泥封堵，注浆浆液均由矿用无机加固注浆材料按照一定水灰比进行配置。

作为优选，本发明专利提供的一种差异角度底角预应力注浆锚杆与锚索协同稳定巷道帮底支护方法，所述底角预应力注浆锚杆注浆孔的深度应比锚杆长度多100mm；所述底角预应力注浆锚索注浆孔的深度应比锚索长度多100mm；注浆孔多出部分用以储存孔底残留碎渣。

附图说明

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下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明实施例提供的一种差异角度底角预应力注浆锚杆与锚索协同稳定巷道帮底支护方法中锚杆与锚索布置示意图。

图2本发明实施例提供的一种差异角度底角预应力注浆锚杆与锚索协同稳定巷道帮底支护方法中锚杆与锚索布置横截面示意图。

图中：1-软岩巷道洞壁；2-软岩巷道底角锚索；3-软岩巷道底角锚杆。

具体实施方式

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下面将结合发明专利实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细地描述。所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明专利保护的范围。

实施例：

如图1～2所示，本发明专利具体实施例提供一种差异角度底角预应力注浆锚杆与锚索协同稳定巷道帮底支护方法，包括以下步骤：

a、钻取底角锚杆孔，底角锚杆孔规格为钻孔的孔深比锚杆和锚索长100mm，因为孔底会有碎渣留存。底角锚杆规格为高强螺纹钢锚杆，排距800mm，与水平方向呈45°夹角。将锚杆进行端锚并施加预应力，使用1支速凝树脂药卷和1支中速树脂药卷，预紧力矩为400N.m。

b、安装10个底角锚杆为一组，然后进行逐一注浆。采用水灰比为0.3：1的矿用无基注浆料对锚杆孔进行注浆，注浆压力为1MPa，注浆时间为5min。

c、锚杆孔注浆24h后钻取底角锚索孔，底角锚索孔规格为钻孔的孔深要比锚索长100mm，因为孔底会有碎渣留存；底角锚索格为排距为1600mm，与水平方向呈30°夹角。将锚索进行端锚并施加预应力，使用1支速凝树脂药卷和2支中速树脂药卷，预应力为300kN，预应力损失后不低于250kN。

d、安装5个底角锚索为一组，然后进行逐一注浆。采用水灰比为0.3：1的矿用无基注浆料对锚索孔进行注浆，注浆压力为2-3MPa，注浆时间为5-10min。

施工结果：巷道底角锚杆孔成功钻进2500mm，底角锚索孔成功钻进6500mm深度，顺利完成底角锚杆索端锚并施加预应力的安装工作。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。