泥质软岩巷道分区多粒度的注浆加固方法.pdf

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1、(19)国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202210638001.3 (22)申请日 2022.06.07 (71)申请人 华北科技学院 地址 065201 河北省廊坊市三河燕郊开发 区学院大街467号 (72)发明人 李昊王悦平高林生马宵 郑赟张明磊韩亮邱海涛 (74)专利代理机构 广州文衡知识产权代理事务 所(普通合伙) 44535 专利代理师 范登峰 (51)Int.Cl. E21D 9/00(2006.01) E21D 11/10(2006.01) (54)发明名称 一种泥质软岩巷道分区多粒度的注浆加固 方法 (57)摘要 。

2、本发明涉及巷道注浆加固技术领域， 且公开 了一种泥质软岩巷道分区多粒度的注浆加固方 法， 包括以下步骤： S1： 对被测的巷道进行地质测 试， 并获取相应的地质信息资料， 根据地质测试 和地质信息资料评估得到巷道围岩岩性、 孔裂隙 发育以及水文地质情况。 通过利用巷道四周的岩 面喷射混凝土层、 纳米级硅溶胶层结合深注浆孔 注入的硅溶胶分别从巷道围岩内外封堵水分子、 空气分子、 裂隙水等进入水泥浆固结体的通道； 同时注入的水泥浆加固了浅部破碎区围岩， 这种 立体形式的加固方法， 削弱了水患对泥质软岩巷 道的影响， 增加了泥质软岩巷道抗变形能力和耐 久性能， 解决了遇水后泥质软岩巷道突出表现的 非。

3、线性大变形、 显著的流变和受扰动影响等的问 题。 权利要求书2页 说明书4页 CN 115387794 A 2022.11.25 CN 115387794 A 1.一种泥质软岩巷道分区多粒度的注浆加固方法， 其特征在于， 包括以下步骤： S1： 对被测的巷道进行地质测试， 并获取相应的地质信息资料， 根据地质测试和地质信 息资料评估得到巷道围岩岩性、 孔裂隙发育以及水文地质情况； S2： 根据评估出的巷道围岩岩性、 孔裂隙的发育情况以及水文地质情况在巷道侧壁和 顶底板上设计浅注浆孔和深注浆孔的钻孔点； S3： 巷道近场围岩根据破碎程度划分为锚固区域和锚固外区域， 并在巷道的延伸方向 上， 每间。

4、隔设定的距离设置一个注浆孔钻孔断面， 在注浆孔钻孔断面位置的周向上钻取一 组注浆孔； S4： 对S3的钻孔点以组为单位， 对注浆孔进行隔组注浆； S5： 确定相邻两个注浆孔钻孔断面之间的距离取值范围为2000mm4000mm； S6： 确定一组注浆孔的数量为5， 其中2个位于巷道的两侧底角， 2位于个巷道的两侧肩 部， 1个位于巷道的拱顶， 其中两侧底角处的注浆孔下扎角度为30 45 ， 两侧肩部和拱顶 处的注浆孔与巷道轮廓面的夹角不小于75 ； S7： 对S6中的两侧肩部和拱顶处的注浆孔采用锚索机打眼， 两侧底角处的注浆孔采用 风钻打眼， 并用扫眼器吹尽孔内水及煤岩粉； S8： 在锚固外区域。

5、的注浆深度开设注浆孔， 在锚固外区域和孔口处分别安装封孔装置， 在注浆管的锚固外区域外侧设置自力式调节阀； S9： 利用弹性注浆材料和/或弹韧性注浆材料采用低于或等于自力式调节阀临界压力 值的压力对锚固区域进行注浆； S10： 评估巷道径向围岩孔裂隙发育区划特征， 及时锚固后对巷道四周的岩面喷射混凝 土， 封闭岩面大裂隙， 为后续注浆构筑止浆层， 等待混凝土凝固之后形成混凝土止浆层， 在 混凝土止浆层上复喷硅溶胶构成硅溶胶层， 及时封闭混凝土止浆层微孔裂隙， 从而形成混 凝土和硅溶胶喷层， 防止围岩被侵蚀， 长期后水化、 风化； S11： 在巷道的帮部和顶底板上预先设计的深注浆孔钻孔点施工深注。

6、浆孔， 利用注浆设 备通过注浆管对深注浆孔注入硅溶胶并封孔， 在毛细力的驱动下， 硅溶胶通过深注浆孔慢 渗填充软岩巷道深部基质系统微孔裂隙， 从而封闭加固至深部原岩区以内。 2.根据权利要求1所述的一种泥质软岩巷道分区多粒度的注浆加固方法， 其特征在于： 所述在巷道的帮部和顶底板上施工的浅注浆孔孔深为2.0m2.5m， 穿过岩层的完全渗流区 直到定向渗流区， 注浆过程中提高注浆压力达到12MPa后稳压1520min后停止注浆并封 孔。 3.根据权利要求1所述的一种泥质软岩巷道分区多粒度的注浆加固方法， 其特征在于： 所述在巷道的帮部和顶底板上施工的深注浆孔孔深为4m6m， 深注浆孔穿过岩层的完。

7、全渗 流区、 定向渗流区、 渗流屏蔽区直到原岩渗流区， 注浆过程提高注硅溶胶注浆压力达到0.2 0.8MPa后稳压60180min后停止注浆并封孔。 4.根据权利要求1所述的一种泥质软岩巷道分区多粒度的注浆加固方法， 其特征在于： 所述注浆材料为普通硅酸盐水泥单液浆， 浆液比重1.31.6g/cm3， 水灰重量比1:1。 5.根据权利要求1所述的一种泥质软岩巷道分区多粒度的注浆加固方法， 其特征在于： 所述S7还包括以下步骤： 步骤S71， 将注浆管安装至注浆孔中； 步骤S72， 将安装完注浆管的 注浆孔封口； 步骤73， 封口24小时后， 通过注浆管对注浆孔进行注浆。 权利要求书 1/2 页。

8、 2 CN 115387794 A 2 6.根据权利要求5所述的一种泥质软岩巷道分区多粒度的注浆加固方法， 其特征在于： 所述S71选用无缝钢管制作注浆管， 使注浆管的口径与注浆孔的口径相匹配， 且在注浆管上 间隔设置有出浆口。 7.根据权利要求5所述的一种泥质软岩巷道分区多粒度的注浆加固方法， 其特征在于： 所述S72采用水泥砂浆搀速凝剂进行注浆孔封口， 或采用快速凝水泥药卷进行注浆孔封口， 封口长度不小于80mm， 并使注浆管外露5070mm。 8.根据权利要求5所述的一种泥质软岩巷道分区多粒度的注浆加固方法， 其特征在于： 所述S73采用间歇注浆法， 按照注浆孔由下至上的顺序对注浆孔进行。

9、注浆， 且间歇注浆法的 间歇时间控制在1020分钟。 权利要求书 2/2 页 3 CN 115387794 A 3 一种泥质软岩巷道分区多粒度的注浆加固方法 技术领域 0001 本发明涉及巷道注浆加固技术领域， 具体为一种泥质软岩巷道分区多粒度 的注 浆加固方法。 背景技术 0002 泥质软岩巷道是具有高应力、 节理化、 遇水膨胀软化等物理特征的复合型 围岩巷 道， 特别是遇水膨胀的物理特征， 被称为地下工程的 “癌症” 之一， 会 导致巷道围岩大变形 破坏， 甚至引发灾难性工程事故。 泥质软岩巷道受力状态 的复杂性与遇水条件的多变性决 定了其复杂的变形机制， 在控制手段上表现为 单一支护方式。

10、难以有效治理的实践特征。 沿 巷道径向根据围岩不同的渗流特性 可分成： 完全渗流区、 定向渗流区、 渗流屏蔽区、 原岩渗 流区。 目前处理软岩 巷道的支护难题多采用注水泥浆封闭加固， 注水泥浆最有效区域是完 全渗流区， 该区位于巷道表层破碎区， 一般厚度为0.42.0m， 围岩裂隙充分发育， 巷道轴 向与环向的渗透性能相近， 处于一个数量级， 基本上做到各向渗流同性， 可全 方位渗流。 浆 液经过浅层完全扩散后， 进入深部后的渗流通道是以原生裂隙面 与结构面为主， 由于层状 岩体原生结构面的定向性使得该区间的渗流特性表现 为很强的定向性， 称为定向渗流区， 该区域浆液渗流主要以大裂隙渗流为主，。

11、 呈脉状扩散。 随着与巷道表面的距离继续增加， 受应力集中和高围压约束的影 响， 裂隙开度受压缩后减小， 阻断了浆液渗流通道， 虽然微 观、 细观裂隙发育， 但考虑到水泥浆液的最小可注宽度0.1mm和启动压力梯度因素， 该区域 对于水 泥浆其屏蔽作用是显著的， 水泥浆很难穿过该区域向深部围岩渗流， 所以在该 区 域形成了水泥浆的注浆渗流屏蔽区。 并且， 水泥浆注浆加固后随时间推移， 固结体本身微 孔隙也发育， 孔隙表面水化、 风化作用越来越强， 使水泥浆加固 的岩体逐步软化崩解， 整体 发生蠕变， 因此水泥浆解决不了泥质软岩巷道软化 流变大变形的难题。 水泥浆加固方法能 有效封闭裂缝系统， 加。

12、固浅部破碎区围 岩， 但是水泥浆对巷道围岩深部渗流屏蔽区发育的 微孔隙和细观裂隙几乎没有 作用。 硅溶胶慢渗加固方法可以极大封闭深部软岩基质微孔 裂隙， 封闭作用较 好， 但是硅溶胶粘结力不足， 加固的效果不理想。 因此， 现有的这些方法 都有 一定的缺点和不足， 为此， 我们提出一种泥质软岩巷道分区多粒度的注浆加固 方法。 发明内容 0003 本发明的目的在于提供了一种泥质软岩巷道分区多粒度的注浆加固方法， 解决 上述背景提到的问题。 0004 为实现上述目的， 本发明提供如下技术方案： 一种泥质软岩巷道分区多粒 度的注 浆加固方法， 包括以下步骤： 0005 S1： 对被测的巷道进行地质测。

13、试， 并获取相应的地质信息资料， 根据地质 测试和 地质信息资料评估得到巷道围岩岩性、 孔裂隙发育以及水文地质情况； 0006 S2： 根据评估出的巷道围岩岩性、 孔裂隙的发育情况以及水文地质情况在 巷道侧 壁和顶底板上设计浅注浆孔和深注浆孔的钻孔点； 说明书 1/4 页 4 CN 115387794 A 4 0007 S3： 巷道近场围岩根据破碎程度划分为锚固区域和锚固外区域， 并在巷道 的延伸 方向上， 每间隔设定的距离设置一个注浆孔钻孔断面， 在注浆孔钻孔断 面位置的周向上钻 取一组注浆孔； 0008 S4： 对S3的钻孔点以组为单位， 对注浆孔进行隔组注浆； 0009 S5： 确定相邻。

14、两个注浆孔钻孔断面之间的距离取值范围为 2000mm4000mm； 0010 S6： 确定一组注浆孔的数量为5， 其中2个位于巷道的两侧底角， 2位于个 巷道的两 侧肩部， 1个位于巷道的拱顶， 其中两侧底角处的注浆孔下扎角度为 30 45 ， 两侧肩部和 拱顶处的注浆孔与巷道轮廓面的夹角不小于75 ； 0011 S7： 对S6中的两侧肩部和拱顶处的注浆孔采用锚索机打眼， 两侧底角处 的注浆孔 采用风钻打眼， 并用扫眼器吹尽孔内水及煤岩粉； 0012 S8： 在锚固外区域的注浆深度开设注浆孔， 在锚固外区域和孔口处分别安 装封孔 装置， 在注浆管的锚固外区域外侧设置自力式调节阀； 0013 S。

15、9： 利用弹性注浆材料和/或弹韧性注浆材料采用低于或等于自力式调节阀 临界 压力值的压力对锚固区域进行注浆； 0014 S10： 评估巷道径向围岩孔裂隙发育区划特征， 及时锚固后对巷道四周的岩 面喷 射混凝土， 封闭岩面大裂隙， 为后续注浆构筑止浆层， 等待混凝土凝固之 后形成混凝土止 浆层， 在混凝土止浆层上复喷硅溶胶构成硅溶胶层， 及时封闭 混凝土止浆层微孔裂隙， 从 而形成混凝土和硅溶胶喷层， 防止围岩被侵蚀， 长 期后水化、 风化 0015 S11： 在巷道的帮部和顶底板上预先设计的深注浆孔钻孔点施工深注浆孔， 利用 注浆设备通过注浆管对深注浆孔注入硅溶胶并封孔， 在毛细力的驱动下， 。

16、硅溶胶通过深注 浆孔慢渗填充软岩巷道深部基质系统微孔裂隙， 从而封闭加固 至深部原岩区以内。 0016 优选的， 所述在巷道的帮部和顶底板上施工的浅注浆孔孔深为2.0m2.5m， 穿过 岩层的完全渗流区直到定向渗流区， 注浆过程中提高注浆压力达到12MPa 后稳压15 20min后停止注浆并封孔。 0017 优选的， 所述在巷道的帮部和顶底板上施工的深注浆孔孔深为4m6m， 深 注浆孔 穿过岩层的完全渗流区、 定向渗流区、 渗流屏蔽区直到原岩渗流区， 注 浆过程提高注硅溶 胶注浆压力达到0.20.8MPa后稳压60180min后停止注浆 并封孔。 0018 优选的， 所述注浆材料为普通硅酸盐水。

17、泥单液浆， 浆液比重1.31.6g/cm3， 水灰 重量比1:1。 0019 优选的， 所述S7还包括以下步骤： 步骤S71， 将注浆管安装至注浆孔中； 步骤S72， 将安装完注浆管的注浆孔封口； 步骤73， 封口24小时后， 通过注浆 管对注浆孔进行注浆。 0020 优选的， 所述S71选用无缝钢管制作注浆管， 使注浆管的口径与注浆孔的 口径相 匹配， 且在注浆管上间隔设置有出浆口。 0021 优选的， 所述S72采用水泥砂浆搀速凝剂进行注浆孔封口， 或采用快速凝 水泥药 卷进行注浆孔封口， 封口长度不小于80mm， 并使注浆管外露5070mm。 0022 优选的， 所述S73采用间歇注浆法。

18、， 按照注浆孔由下至上的顺序对注浆孔 进行注 浆， 且间歇注浆法的间歇时间控制在1020分钟。 0023 本发明提供了一种泥质软岩巷道分区多粒度的注浆加固方法。 该一种泥质 软岩 巷道分区多粒度的注浆加固方法具备以下有益效果： 说明书 2/4 页 5 CN 115387794 A 5 0024 (1)、 该一种泥质软岩巷道分区多粒度的注浆加固方法， 通过利用巷道四 周的岩 面喷射混凝土层、 纳米级硅溶胶层结合深注浆孔注入的硅溶胶分别从巷 道围岩内外封堵 水分子、 空气分子、 裂隙水等进入水泥浆固结体的通道； 同时 注入的水泥浆加固了浅部破 碎区围岩， 这种立体形式的加固方法， 削弱了水患 对泥。

19、质软岩巷道的影响， 增加了泥质软 岩巷道抗变形能力和耐久性能， 解决了 遇水后泥质软岩巷道突出表现的非线性大变形、 显 著的流变和受扰动影响等的 问题。 0025 (2)、 该一种泥质软岩巷道分区多粒度的注浆加固方法， 通过在巷道的延 伸方向 上设置多组注浆孔， 通过向注浆孔中注浆实现增加巷道的稳定性的功能， 能够减少巷道的 修复支护成本。 同时本发明方法在对注浆孔进行注浆的过程中 采用隔组注浆的方法， 使相 邻的两组注浆孔的注浆时间存在一定间隔， 有利于 注浆在巷道壁的软岩水文地质中充分 渗透填充凝固， 提升对巷道的加固效果。 具体实施方式 0026 在本发明中， 除非另有明确的规定和限定，。

20、 术语 “安装” 、“相连” 、“连 接” 、“固定” 等术语应做广义理解， 例如， 可以是固定连接， 也可以是可拆 卸连接， 或成一体； 可以是机 械连接， 也可以是电连接； 可以是直接相连， 也可以通过中间媒介间接相连， 可以是两个元 件内部的连通或两个元件的相 互作用关系。 对于本领域的普通技术人员而言， 可以根据具 体情况理解上述 术语在本发明中的具体含义。 0027 0028 0029 0030 本发明提供一种技术方案： 一种泥质软岩巷道分区多粒度的注浆加固方法， 包括 以下步骤： 0031 S1： 对被测的巷道进行地质测试， 并获取相应的地质信息资料， 根据地质 测试和 地质信息资。

21、料评估得到巷道围岩岩性、 孔裂隙发育以及水文地质情况； 0032 S2： 根据评估出的巷道围岩岩性、 孔裂隙的发育情况以及水文地质情况在 巷道侧 壁和顶底板上设计浅注浆孔和深注浆孔的钻孔点； 0033 S3： 巷道近场围岩根据破碎程度划分为锚固区域和锚固外区域， 并在巷道 的延伸 方向上， 每间隔设定的距离设置一个注浆孔钻孔断面， 在注浆孔钻孔断 面位置的周向上钻 取一组注浆孔； 0034 S4： 对S3的钻孔点以组为单位， 对注浆孔进行隔组注浆； 0035 S5： 确定相邻两个注浆孔钻孔断面之间的距离取值范围为 2000mm4000mm； 0036 S6： 确定一组注浆孔的数量为5， 其中2。

22、个位于巷道的两侧底角， 2位于个 巷道的两 侧肩部， 1个位于巷道的拱顶， 其中两侧底角处的注浆孔下扎角度为 30 45 ， 两侧肩部和 拱顶处的注浆孔与巷道轮廓面的夹角不小于75 ； 0037 S7： 对S6中的两侧肩部和拱顶处的注浆孔采用锚索机打眼， 两侧底角处 的注浆孔 采用风钻打眼， 并用扫眼器吹尽孔内水及煤岩粉， S7还包括以下步骤： 步骤S71， 将注浆管 安装至注浆孔中， 选用无缝钢管制作注浆管， 使注浆管的 口径与注浆孔的口径相匹配， 且 在注浆管上间隔设置有出浆口； 步骤S72， 将 安装完注浆管的注浆孔封口， 按照注浆孔由下 说明书 3/4 页 6 CN 115387794。

23、 A 6 至上的顺序对注浆孔进行注浆， 且间歇注浆法的间歇时间控制在1020分钟； 步骤73， 封 口24小时后， 通过 注浆管对注浆孔进行注浆； 0038 S8： 在锚固外区域的注浆深度开设注浆孔， 在锚固外区域和孔口处分别安 装封孔 装置， 在注浆管的锚固外区域外侧设置自力式调节阀； 0039 S9： 利用弹性注浆材料和/或弹韧性注浆材料采用低于或等于自力式调节阀 临界 压力值的压力对锚固区域进行注浆， 注浆材料为普通硅酸盐水泥单液浆， 浆液比重1.3 1.6g/cm3， 水灰重量比1:1； 0040 S10： 评估巷道径向围岩孔裂隙发育区划特征， 及时锚固后对巷道四周的岩 面喷 射混凝土。

24、， 封闭岩面大裂隙， 为后续注浆构筑止浆层， 等待混凝土凝固之 后形成混凝土止 浆层， 在混凝土止浆层上复喷硅溶胶构成硅溶胶层， 及时封闭 混凝土止浆层微孔裂隙， 从 而形成混凝土和硅溶胶喷层， 防止围岩被侵蚀， 长 期后水化、 风化 0041 S11： 在巷道的帮部和顶底板上预先设计的深注浆孔钻孔点施工深注浆孔， 利用 注浆设备通过注浆管对深注浆孔注入硅溶胶并封孔， 在毛细力的驱动下， 硅溶胶通过深注 浆孔慢渗填充软岩巷道深部基质系统微孔裂隙， 从而封闭加固 至深部原岩区以内， 在巷道 的帮部和顶底板上施工的浅注浆孔孔深为2.0m2.5m， 穿过岩层的完全渗流区直到定向渗 流区， 注浆过程中。

25、提高注浆压 力达到12MPa后稳压1520min后停止注浆并封孔， 在巷道 的帮部和顶底板上 施工的深注浆孔孔深为4m6m， 深注浆孔穿过岩层的完全渗流区、 定向 渗流区、 渗流屏蔽区直到原岩渗流区， 注浆过程提高注硅溶胶注浆压力达到0.20.8MPa 后稳压60180min后停止注浆并封孔。 0042 需要说明的是， 在本文中， 诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个 实 体或者操作与另一个实体或操作区分开来， 而不一定要求或者暗示这些实体 或操作之间 存在任何这种实际的关系或者顺序。 而且， 术语 “包括” 、“包含” 或 者其任何其他变体意在 涵盖非排他性的包含， 从而使得包括一系列要素的过程、 方法、 物品或者设备不仅包括那 些要素， 而且还包括没有明确列出的其他要素， 或者是还包括为这种过程、 方法、 物品或者 设备所固有的要素。 在没有更多限 制的情况下， 由语句 “包括一个引用结构” 限定的要素， 并不排除在包括所述要 素的过程、 方法、 物品或者设备中还存在另外的相同要素。 说明书 4/4 页 7 CN 115387794 A 7 。