權(quán)利要求

1.穿越軟弱千枚巖逆斷層的巷道支護(hù)方法，其特征是，包括以下步驟：

步驟1）、巷道開挖前先采用雙層超前錨桿進(jìn)行超前支護(hù)；

步驟2）、巷道開挖：超前支護(hù)后開挖巷道，巷道斷面包括底板以上拱架部分掘斷面和底板以下底拱（3），采用人工全斷面一次向前開挖2-4m；

步驟3）、巷道開挖后進(jìn)行錨網(wǎng)噴初期支護(hù)，采用管縫式錨桿（1）和鋼筋網(wǎng)（2）進(jìn)行初期支護(hù)，且管縫式錨桿（1）之間的間距為0.5m-0.8m；然后再利用混凝土噴層（5）封閉圍巖；

步驟4）、噴層后再間隔安裝鋼拱架（7），鋼拱架（7）包括頂拱、底拱和2段柱腿；

步驟5）、鋼拱架（7）安裝后預(yù)留4-6天時(shí)間，在此期間繼續(xù)重復(fù)步驟2）-步驟4），之后將最初安裝的鋼拱架（7）進(jìn)行混凝土澆筑，形成混凝土層（6）。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿越軟弱千枚巖逆斷層的巷道支護(hù)方法，其特征是：所述步驟1）中雙層超前錨桿選用Φ40mm×6000mm的鋼管，且鋼管的橫向間距為0.5m，縱向間距為0.4m，其上、下層錯(cuò)開排列，外插角6°～12°，然后進(jìn)行巷道開挖。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的穿越軟弱千枚巖逆斷層的巷道支護(hù)方法，其特征是：所述步驟2）中采用人工全斷面一次向前開挖2m。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿越軟弱千枚巖逆斷層的巷道支護(hù)方法，其特征是：所述步驟2）中底拱（3）為混凝土底拱。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿越軟弱千枚巖逆斷層的巷道支護(hù)方法，其特征是：所述步驟3）中管縫式錨桿（1） 為Φ40mm×1800mm管縫式錨桿，且材質(zhì)為20MnSi，所述鋼筋網(wǎng)（2）為Φ8:100×100mm的鋼筋網(wǎng)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿越軟弱千枚巖逆斷層的巷道支護(hù)方法，其特征是：所述步驟3）中管縫式錨桿（1）的間距為0.5m-0.8m，所述混凝土噴層（5）的厚度為100mm。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的穿越軟弱千枚巖逆斷層的巷道支護(hù)方法，其特征是：所述步驟4）中鋼拱架（7）選用型號(hào)為12#礦用工字鋼，相鄰所述鋼拱架（7）之間的橫向中心間距為0.5m，工字鋼的環(huán)向之間通過拉桿（4）連接，所述拉桿（4）的環(huán)向間距為600mm；且鋼拱架（7）的頂拱、底拱和2段柱腿之間利用拱架連接配件（8）安裝。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的穿越軟弱千枚巖逆斷層的巷道支護(hù)方法，其特征是：所述步驟5）中鋼拱架（7）安裝好后，不進(jìn)行混凝土澆筑，巷道繼續(xù)向前掘進(jìn)至4m時(shí)，之前安裝好鋼拱架（7）的2m巷道已經(jīng)歷4天的軟巖變形期，混凝土澆筑前已形成讓壓緩沖層（9），此時(shí)再進(jìn)行混凝土支護(hù)，形成混凝土層（6）。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿越軟弱千枚巖逆斷層的巷道支護(hù)方法，其特征是：所述步驟5）中混凝土層（6）的厚度300mm，強(qiáng)度要求為C25。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿越軟弱千枚巖逆斷層的巷道支護(hù)方法，其特征是：所述步驟5）中混凝土澆筑時(shí)，在混凝土中添加早強(qiáng)劑。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬礦山采礦技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及穿越軟弱千枚巖逆斷層的巷道支護(hù)方法。

背景技術(shù)

千枚巖是具有千枚狀構(gòu)造的低級(jí)變質(zhì)巖石，變質(zhì)程度介于板巖和片巖之間，主要特點(diǎn)是巖性松軟，抗風(fēng)化能力差，遇水軟化、泥化現(xiàn)象突出，有明顯的漲縮性，礦山井巷工程施工難度較大，尤其是在穿越斷層區(qū)域時(shí)，極易出現(xiàn)片幫、冒頂和鼓底，致使掘進(jìn)施工和支護(hù)難度更大。

某鉛鋅礦工程地質(zhì)揭露結(jié)果表明，礦區(qū)位于大羊山復(fù)向斜南翼，主體為梅子埡組（S1-2m）第二巖性段（S1-2mb），其巖性主要為絹云千枚巖、粉砂質(zhì)絹云千枚巖、炭質(zhì)千枚巖，夾較多變質(zhì)砂巖、雜砂巖。F2逆斷層分布于礦區(qū)中部，沿羅家坡—甘溝礦部北緣—黨家灣南側(cè)一線延伸，走向近東西，傾向南，斷面傾角65°-80°，垂向斷距30-60米；該斷層主要由千枚巖碎塊、石英團(tuán)塊、炭泥質(zhì)及斷層泥組成。F4逆斷層分布于礦區(qū)北部，大致沿李家梁—甘溝北—張家梁一線展布，走向近東西向，傾向北，斷面傾角60-80°的逆斷層，垂向斷距20-50米，斷層上下盤巖性均為灰色粉砂質(zhì)絹云千枚巖，斷層破碎帶發(fā)育；該斷層主要為千枚巖碎塊、細(xì)碎屑、碎泥質(zhì)及斷層泥。

經(jīng)巖石力學(xué)測試，礦區(qū)千枚巖巖層抗壓強(qiáng)度一般在23～24MPa，屬典型的地質(zhì)軟巖，具有較強(qiáng)的可塑性、崩解性、流變性和擾動(dòng)性。礦山采用斜坡道開拓方式，主斜坡道布置難以避免穿越F2和F4逆斷層，現(xiàn)場施工時(shí)采用過混凝土支護(hù)、U型鋼架支護(hù)和錨注網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)，現(xiàn)場效果均不理想。單一混凝土支護(hù)澆筑難度大，承載能力達(dá)到峰值前巷道部分區(qū)域已冒落；U型鋼架支護(hù)發(fā)生扭轉(zhuǎn)破壞，底臌嚴(yán)重；錨注網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)水泥消耗很大，施工工藝復(fù)雜；鑒于此種情況，急需尋求一種施工工藝簡單、易操作，且二次支護(hù)率較低的軟弱千枚巖逆斷層區(qū)域主斜坡道支護(hù)方式。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中針對(duì)金屬礦山軟弱千枚巖逆斷層區(qū)域巖性松軟、易風(fēng)化，遇水軟化、泥化現(xiàn)象突出，有明顯的漲縮性、流變性和擾動(dòng)性等特點(diǎn)，以及支護(hù)中存在的問題，提供了一種穿越軟弱千枚巖逆斷層的巷道支護(hù)方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種穿越軟弱千枚巖逆斷層的巷道支護(hù)方法，包括以下步驟：

步驟1）、巷道開挖前先采用雙層超前錨桿進(jìn)行超前支護(hù)；

步驟2）、巷道開挖：超前支護(hù)后開挖巷道，巷道斷面包括底板以上拱架部分掘斷面和底板以下底拱，底拱為混凝土底拱，采用人工全斷面一次向前開挖2-4m；

步驟3）、巷道開挖后進(jìn)行錨網(wǎng)噴初期支護(hù)，采用管縫式錨桿和鋼筋網(wǎng)進(jìn)行初期支護(hù)，且管縫式錨桿之間的間距為0.5m-0.8m；然后再利用混凝土噴層封閉圍巖；

步驟4）、噴層后再間隔安裝鋼拱架，鋼拱架包括頂拱、底拱和2段柱腿；

步驟5）、鋼拱架安裝后預(yù)留4-6天時(shí)間，在此期間繼續(xù)重復(fù)步驟2）-步驟4），預(yù)留4-6天時(shí)間,之后將最初安裝的鋼拱架進(jìn)行混凝土澆筑，形成混凝土層。

進(jìn)一步地，步驟1）中雙層超前錨桿選用Φ40mm×6000mm的鋼管，且鋼管的橫向間距為0.5m，縱向間距為0.4m，其上、下層錯(cuò)開排列，外插角6°～12°，然后進(jìn)行巷道開挖。

進(jìn)一步地，步驟2）中采用人工全斷面一次向前開挖2m。

進(jìn)一步地，步驟3）中管縫式錨桿為Φ40mm×1800mm管縫式錨桿，且材質(zhì)為20MnSi，所述鋼筋網(wǎng)為Φ8:100×100mm的鋼筋網(wǎng)。

進(jìn)一步地，步驟3）中管縫式錨桿的間距為0.5m-0.8m，所述混凝土噴層的厚度為100mm。

進(jìn)一步地，步驟4）中鋼拱架選用型號(hào)為12#礦用工字鋼，相鄰鋼拱架間橫向中心間距為0.5m，工字鋼的環(huán)向之間通過拉桿連接，所述拉桿環(huán)向間距為600mm，且鋼拱架（7）的頂拱、底拱和2段柱腿之間利用拱架連接配件（8）安裝。

進(jìn)一步地，步驟5）中鋼拱架安裝好后，不進(jìn)行混凝土澆筑，巷道繼續(xù)向前掘進(jìn)至4m時(shí)，之前安裝好鋼拱架的2m巷道已經(jīng)歷4天的軟巖變形期，混凝土澆筑前已形成讓壓緩沖層，此時(shí)再進(jìn)行混凝土支護(hù)，形成混凝土層。

進(jìn)一步地，步驟5）中混凝土層的厚度300mm，強(qiáng)度要求為C25。

進(jìn)一步地，步驟5）中混凝土澆筑時(shí)，在混凝土中添加早強(qiáng)劑。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果：

本發(fā)明針對(duì)軟弱千枚巖逆斷層區(qū)域巷道支護(hù)，單一混凝土支護(hù)澆筑難度大，混凝土澆筑未完成之前部分區(qū)域已冒落；U型鋼架支護(hù)現(xiàn)場出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)破壞，底臌嚴(yán)重；錨注網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)水泥消耗很大，施工工藝復(fù)雜，對(duì)現(xiàn)場工人技術(shù)要求高。本發(fā)明采用鋼拱架混凝土聯(lián)合支護(hù)方式綜合了超前支護(hù)、錨網(wǎng)噴支護(hù)、鋼拱架支護(hù)和混凝土支護(hù)各自的優(yōu)點(diǎn)，并結(jié)合讓壓原理，留有軟弱圍巖發(fā)生形變以達(dá)到地應(yīng)力二次平衡的時(shí)間，

本發(fā)明現(xiàn)場支護(hù)效果良好，在保障巷道施工質(zhì)量的同時(shí)極大的減少了二次支護(hù)概率，延長了巷道使用壽命，節(jié)約了成本，為礦山安全生產(chǎn)提供了技術(shù)保障。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的巷道支護(hù)示意圖。

附圖標(biāo)記含義如下：1.管縫式錨桿；2.鋼筋網(wǎng)；3.底拱；4.拉桿；5.混凝土噴層；6.混凝土層；7.鋼拱架；8.拱架連接配件；9.讓壓緩沖層。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

某鉛鋅礦地質(zhì)工程條件與本發(fā)明技術(shù)背景一致，礦山設(shè)計(jì)采用主斜坡道開拓方式，本次穿越F2斷層區(qū)域地表標(biāo)高為675m，主斜坡道位置標(biāo)高約為535m，埋深140m；穿越F4斷層區(qū)域地表標(biāo)高為640m，主斜坡道位置標(biāo)高約為530m，埋深110m，設(shè)計(jì)主斜坡道斷面為底板以上凈斷面3.2m×3.1m的1/3三心拱，底板以下為高度0.8m的圓弧拱，現(xiàn)場施工步驟如下：

如圖1所示，該包括以下步驟：

步驟1）、巷道開挖前先采用雙層超前錨桿進(jìn)行超前支護(hù)。雙層超前錨桿選用Φ40mm×6000mm的鋼管，且鋼管的橫向間距為0.5m，縱向間距為0.4m，其上、下層錯(cuò)開排列，外插角6°～12°，然后進(jìn)行巷道開挖。

步驟2）、巷道開挖：超前支護(hù)后開挖巷道，巷道斷面包括底板以上拱架部分掘斷面和底板以下底拱3，底拱3為混凝土底拱，底板以上掘斷面為4.0m×3.5m的1/3三心拱，面積12.76m2 ，底板下部底拱3為半徑2.39m的圓弧拱，面積2.01m2，采用人工全斷面一次向前開挖長度2m。

步驟3）、巷道開挖后進(jìn)行錨網(wǎng)噴初期支護(hù)，采用材質(zhì)為20MnSi、Φ40mm×1800mm的管縫式錨桿1和Φ8:100×100mm的鋼筋網(wǎng)2進(jìn)行初期支護(hù)，且管縫式錨桿1之間的間距為0.5m-0.8m；然后再利用混凝土噴層5封閉圍巖。噴射混凝土的強(qiáng)度等級(jí)C25，1d齡期的抗壓強(qiáng)度不應(yīng)低于8Mpa，最大粒徑小于15mm，膠骨比約1:4-1:5，水膠比約0.40-0.50，砂率宜為45%-60%，水泥用量不小于300kg/m3，混凝土噴層5的厚度為100mm。

步驟4）、噴層后再間隔安裝鋼拱架7，鋼拱架7包括頂拱、底拱和2段柱腿，鋼拱架7的各部分利用拱架連接配件8安裝。鋼拱架7選用型號(hào)為12#礦用工字鋼，高度120mm，寬95mm，腰厚11mm，理論重量31.18kg/m，材質(zhì)牌號(hào)25MnK，抗拉強(qiáng)度約530Mpa，屈服強(qiáng)度約335Mpa，斷后伸長率約20%。

鋼拱架7的總長度12.66m/架；其中：頂梁4.71m/根，柱腿2×2.01m/根，底拱3.93m/根，鋼拱架7允許變形量約30mm；拱架連接配件8套/架，每相鄰鋼拱架7之間的橫向中心間距為0.5m，工字鋼的環(huán)向之間通過拉桿4連接，采用Φ28mm螺紋鋼焊接作為連接拉桿4,拉桿4環(huán)向間距為600mm。

步驟5）、鋼拱架7安裝后，不進(jìn)行混凝土澆筑，繼續(xù)重復(fù)步驟2）-步驟4），巷道繼續(xù)向前掘進(jìn)至4m時(shí)，之前安裝好鋼拱架7的2m巷道已經(jīng)歷4天的軟巖變形期，混凝土澆筑前已形成讓壓緩沖層9，此時(shí)再進(jìn)行混凝土支護(hù)，形成混凝土層6。混凝土層6的厚度300mm，強(qiáng)度要求為C25。且在利用混凝土澆筑時(shí)，在混凝土中添加早強(qiáng)劑，以提高澆筑混凝土早期強(qiáng)度。此方法是在前2m已掘巷道在鋼拱架安裝好之后，預(yù)留約4-6天時(shí)間讓軟弱圍巖自身發(fā)生形變，在巷道的拱頂處形成讓壓緩沖層9，待地應(yīng)力二次平衡后再進(jìn)行混凝土澆筑，以達(dá)到讓壓目的。

施工現(xiàn)場按照該穿越軟弱千枚巖逆斷層區(qū)域巷道支護(hù)方案施工后一年內(nèi)，支護(hù)區(qū)域未發(fā)生混凝土變形開裂，支護(hù)效果良好。