一种消波减震注浆支护方法与流程

1.本发明涉及矿山支护技术领域，尤其涉及一种消波减震注浆支护方法。


背景技术：

2.冲击地压是发生在煤矿巷道或工作面周围煤岩体突然发生的剧烈破坏现象，是一种深部矿井常见的工程灾害。当具有震动、瞬间底鼓或其他有冲击倾向的矿井要进行冲击倾向性鉴定，采取必要的监测、预警和调控措施。
3.常规支护技术包括在围岩中施工树脂锚杆、砂浆锚杆、管缝锚杆等锚杆来加固围岩形成刚性支护，可以有效的控制围岩灾害。但这种刚性支护往往对冲击地压孕育过程中无法抑制矿震的传播和冲击危害，最终无法阻止链式灾害的形成。
4.注浆支护往往在软弱岩体中应用进而提升其强度，通常不在冲击地压区域广泛应用。但冲击地压区域往往是冲击倾向性指标处于危险范围，需要对其进行必要的“软化”，因此可以借助注浆支护来实现调控措施。
5.此外，冲击地压发生前后，矿震(应力波)常常在煤岩体中自由传播，可能诱发更大规模的灾害，因此也有必要对其进行干预。


技术实现要素：

6.本方案针对上文提出的问题和需求，提出一种消波减震注浆支护方法，由于采取了如下技术特征而能够实现上述技术目的，并带来其他多项技术效果。
7.本发明的目的在于提出一种消波减震注浆支护方法，包括如下步骤：
8.s10：在冲击地压倾向性较高区域的岩体中开设钻孔组；
9.s20：将高分子微型颗粒材料与注浆液混合形成消波注浆材料；
10.s30：向所述钻孔组内注入消波注浆材料并由所述钻孔组内向外部岩体中外扩散形成支护体。
11.在该技术方案中，该方法通过在冲击地压倾向性较高区域的岩体中的钻孔组内注入消波注浆材料，可以阻断矿震的传播和冲击危害，从而可以削弱矿震(应力波)，有效防止冲击地压的发生；而且消波注浆材料能够软化岩体以调控冲击地压，消波注浆材料通过扩散可以尽可能减少应力集中水平和能量积聚。
12.另外，根据本发明的消波减震注浆支护方法，还可以具有如下技术特征：
13.在本发明的一个示例中，在所述步骤s10中，所述冲击地压倾向性较高区域为煤矿巷道或工作面附近。
14.在本发明的一个示例中，在所述步骤s10中，钻孔组包括多个，且多个所述钻孔组沿着矿震传播方向间隔设置。
15.在本发明的一个示例中，相邻两个所述钻孔组之间的间距为1m～2m。
16.在本发明的一个示例中，在所述步骤s10中，所述钻孔组包括多个钻孔，多个所述钻孔沿着矿震传播方向的周向方向间隔设置。
17.在本发明的一个示例中，在所述步骤s20中，所述高分子微型颗粒材料与所述注浆液的密度相近或相同。
18.在本发明的一个示例中，所述高分子微型颗粒的直径小于1mm。
19.在本发明的一个示例中，在所述步骤s30中，所述向所述钻孔组内注入消波注浆材料包括：
20.在注入消波注浆材料过程中，需要查看相邻钻孔是否有消波注浆材料的溢出，如果有，则停止向所述钻孔内注入消波注浆材料；否则，增大向所述钻孔内注入消波注浆材料的压力直至有消波注浆材料溢出。
21.在本发明的一个示例中，在步骤s30中，向所述钻孔组内注入消波注浆材料的压力为40mpa～70mpa。
22.在本发明的一个示例中，在所述步骤s30之后，还包括：
23.待消波注浆材料凝固后，需要对钻孔进行摄像或者声波测试，以确保钻孔与消波注浆材料在岩体中形成支护体。
24.下文中将结合附图对实施本发明的最优实施例进行更加详尽的描述，以便能容易理解本发明的特征和优点。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。
26.图1为根据本发明实施例的一种消波减震注浆支护方法的流程图；
27.图2为根据本发明实施例的支护系统的结构示意图；
28.图3为根据本发明实施例的支护系统的截面图。
29.附图标记列表：
30.支护系统100；
31.冲击地压倾向性较高区域110；
32.钻孔组120；
33.钻孔121；
34.主体钻孔部1211；
35.裂隙钻孔部1212；
36.消波注浆材料130；
37.矿震传播方向x。
具体实施方式
38.为了使得本发明的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。附图中相同的附图标记代表相同部件。需要说明的是，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
40.根据本发明第一方面的一种消波减震注浆支护方法，如图1所示，包括如下步骤：
41.s10：在冲击地压倾向性较高区域110的岩体中开设钻孔组120；
42.s20：将高分子微型颗粒材料与注浆液混合形成消波注浆材料130；
43.s30：向所述钻孔组120内注入消波注浆材料130并由所述钻孔组120内向外部岩体中外扩散形成支护体。
44.该方法先在冲击地压倾向性较高区域110的岩体中开设钻孔组120，然后将高分子微型颗粒材料与注浆液混合形成消波注浆材料130，最后向所述钻孔组120内注入消波注浆材料130并由所述钻孔组120内向外部岩体中外扩散形成支护体；通过在冲击地压倾向性较高区域110的岩体中的钻孔组120内注入消波注浆材料130，可以阻断矿震的传播和冲击危害，从而可以削弱矿震(应力波)，有效防止冲击地压的发生；而且消波注浆材料130能够软化岩体以调控冲击地压，消波注浆材料130通过扩散可以尽可能减少应力集中水平和能量积聚。
45.在本发明的一个示例中，在所述步骤s10中，所述冲击地压倾向性较高区域110为煤矿巷道或工作面附近；
46.由于煤矿巷道或者工作面附近煤岩体在受到冲击地压时容易发生剧烈破坏，造成工程灾害，故而，煤矿巷道或者工作面附近被定义为冲击地压倾向性较高的区域，而且这些冲击地压倾向性较高的区域往往是冲击倾向性指标处于危险范围，需要对其进行软化处理，因此，通过在冲击地压区域设置支护系统100可以阻断矿震的传播和冲击危害，从而可以削弱矿震(应力波)，有效防止冲击地压的发生。
47.在本发明的一个示例中，在所述步骤s10中，钻孔组120包括多个，且多个所述钻孔组120沿着矿震传播方向x间隔设置；
48.换句话说，在钻孔组120中注入消波注浆材料130可以软化岩体，而消波注浆材料130在钻孔组120中向四周扩散可以减少应力集中水平和能量聚集，通过将钻孔组120沿着矿震传播方向x间隔设置可以使得有效地阻隔矿震的传播和冲击危害，提高消波减震的效果。
49.需要说明的是，矿震的传播方向可以经由矿震检测设备进行检测获得，例如，在巷道内布置钻孔组120时可以预先检测出矿震传播方向x，然后沿着矿震传播方向x的等间隔设置钻孔组120。
50.在本发明的一个示例中，相邻两个钻孔组120之间的间距为1m～2m；
51.通过将相邻两个钻孔组120之间的间距设为1m～2m，使得在相邻两个钻孔组120内
注入消波注浆材料130后，可以相互之间干涉扩散，这样所能达到的减少应力集中水平和能量聚集效果更佳。
52.在本发明的一个示例中，在所述步骤s10中，所述钻孔组120包括多个钻孔121，多个所述钻孔121沿着矿震传播方向x的周向方向间隔设置；
53.例如，矿震传播方向x为巷道延伸方向，可以在巷道的周壁上间隔钻设多个钻孔121以形成钻孔组120，在每个钻孔121内注入消波注浆材料130；钻孔121可以沿着巷道的周向方向间隔设置形成扇形结构。
54.例如，矿震传播方向x为与巷道延伸方向具有夹角，此时以矿震传播方向x为轴线，在巷道的侧壁上沿着该轴线的周向方向间隔设置钻孔121。
55.在本发明的一个示例中，在所述步骤s20中，所述高分子微型颗粒材料与所述注浆液的密度相近或相同；
56.将高分子微型颗粒与注浆液密度相近或相等可以防止消波注浆材料130出现分层现象。
57.在本发明的一个示例中，所述高分子微型颗粒的直径小于1mm；这样便于高分子微型颗粒注入裂缝中，更好地起到消波作用。
58.在本发明的一个示例中，在所述步骤s30中，所述向所述钻孔组120内注入消波注浆材料130包括：
59.在注入消波注浆材料130过程中，需要查看相邻钻孔121是否有消波注浆材料130的溢出，如果有，则停止向所述钻孔121内注入消波注浆材料130；否则，增大向所述钻孔121内注入消波注浆材料130的压力直至有消波注浆材料130溢出；
60.由于在注入消波注浆材料130过程中，需要判断消波注浆材料130注入钻孔121中是否得到有效地扩散，可以通过观测相邻的钻孔121中是否有消波注浆材料130溢出来判断，一旦有消波注浆材料130的溢出，说明其在钻孔121中得到了有效地扩散，从而可以减少应力集中水平和能量聚集。
61.在本发明的一个示例中，在步骤s30中，向所述钻孔组120内注入消波注浆材料130的压力为40mpa～70mpa；
62.也就是说，根据不同的煤岩硬度选择不同的压力进行注浆，这样可以使得注浆效率在达到最佳的同时也能够节约资源。
63.在本发明的一个示例中，在所述步骤s30之后，还包括：
64.待消波注浆材料130凝固后，需要对钻孔121进行摄像或者声波测试，以确保钻孔121与消波注浆材料130在岩体中形成支护体；
65.通过对钻孔121进行摄像或者声波测试可以判断出在岩体中形成的支护体是否合格，对其能够进行消波减震起到提前验证的作用。
66.根据本发明第二方面的一种消波减震注浆支护系统100，如图2和图3所示，包括：
67.钻孔组120，开设在冲击地压倾向性较高区域110的岩体中；
68.消波注浆材料130，填充于所述钻孔组120内并由所述钻孔组120内向外部岩体中外扩散形成支护体。
69.也就是说，通过在冲击地压倾向性较高区域110的岩体中的钻孔组120内注入消波注浆材料130，可以阻断矿震的传播和冲击危害，从而可以削弱矿震(应力波)，有效防止冲
击地压的发生；而且消波注浆材料130能够软化岩体以调控冲击地压，消波注浆材料130通过扩散可以尽可能减少应力集中水平和能量积聚。
70.在本发明的一个示例中，所述冲击地压倾向性较高区域110为煤矿巷道或工作面附近；
71.由于煤矿巷道或者工作面附近煤岩体在受到冲击地压时容易发生剧烈破坏，造成工程灾害，故而，煤矿巷道或者工作面附近被定义为冲击地压倾向性较高的区域，而且这些冲击地压倾向性较高的区域往往是冲击倾向性指标处于危险范围，需要对其进行软化处理，因此，通过在冲击地压区域设置支护系统100可以阻断矿震的传播和冲击危害，从而可以削弱矿震(应力波)，有效防止冲击地压的发生。
72.在本发明的一个示例中，所述钻孔组120包括多个，且多个所述钻孔组120沿着矿震传播方向x间隔设置；
73.换句话说，在钻孔组120中注入消波注浆材料130可以软化岩体，而消波注浆材料130在钻孔组120中向四周扩散可以减少应力集中水平和能量聚集，通过将钻孔组120沿着矿震传播方向x间隔设置可以使得有效地阻隔矿震的传播和冲击危害，提高消波减震的效果。
74.需要说明的是，矿震的传播方向可以经由矿震检测设备进行检测获得，例如，在巷道内布置钻孔组120时可以预先检测出矿震传播方向x，然后沿着矿震传播方向x的等间隔设置钻孔组120。
75.在本发明的一个示例中，每个所述钻孔组120包括多个钻孔121，多个所述钻孔121沿着垂直于矿震传播方向x的周向方向间隔设置；
76.例如，矿震传播方向x为巷道延伸方向，可以在巷道的周壁上间隔钻设多个钻孔121以形成钻孔组120，在每个钻孔121内注入消波注浆材料130；钻孔121可以沿着巷道的周向方向间隔设置形成扇形结构。
77.例如，矿震传播方向x为与巷道延伸方向具有夹角，此时以矿震传播方向x为轴线，在巷道的侧壁上沿着该轴线的周向方向间隔设置钻孔121。
78.在本发明的一个示例中，所述钻孔121的直径范围为20mm～50mm；
79.上述钻孔121的直径范围可以使得钻孔121内注入消波注浆材料130后所能扩展的效果更加。
80.在本发明的一个示例中，所述钻孔121包括主体孔部1211和与之相连通的裂隙孔部1212，其中，所述裂隙孔部1212由所述主体孔部1211向四周延伸；
81.也就是说，主体钻孔部1211由钻孔设备进行钻取而获得，而裂隙孔部1212由向所述主体钻孔部1211内注入消波注浆材料130后在压力作用下产生的扩散孔，通过裂隙孔部1212可以增大消波注浆材料130的扩散面积，从而可以更好地阻断矿震的传播和冲击危害，从而可以削弱矿震(应力波)，有效防止冲击地压的发生。
82.在本发明的一个示例中，所述消波注浆材料130注入所述钻孔组120内的压力为40mpa～70mpa；
83.也就是说，根据不同的煤岩硬度选择不同的压力进行注浆，这样可以使得注浆效率在达到最佳的同时也能够节约资源。
84.在本发明的一个示例中，所述消波注浆材料130由高分子微型颗粒材料与注浆液
混合而成；
85.例如，高分子微型颗粒材料包括环氧树脂、聚丙乙烯、天然橡胶等；注浆液包括水泥浆液、化学浆液等；
86.高分子微型颗粒材料可以起到削弱矿震(应力波)的作用，与注浆液进行混合能够软化岩体，该消波注浆材料130在钻孔121中的扩散可以减少应力集中水平和能量积聚，最终有效地防止冲击地压的发生。
87.在本发明的一个示例中，所述高分子微型颗粒材料与注浆液的密度相当或者相等；
88.将高分子微型颗粒与注浆液密度相近或相等可以防止消波注浆材料130出现分层现象。
89.在本发明的一个示例中，所述高分子微型颗粒材料的直径小于1mm，这样便于高分子微型颗粒注入裂缝中，更好地起到消波作用。
90.上文中参照优选的实施例详细描述了本发明所提出的消波减震注浆支护方法的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本发明理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本发明提出的各种技术特征、结构进行多种组合，而不超出本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

技术特征：
1.一种消波减震注浆支护方法，其特征在于，包括如下步骤：s10：在冲击地压倾向性较高区域(110)的岩体中开设钻孔组(120)；s20：将高分子微型颗粒材料与注浆液混合形成消波注浆材料(130)；s30：向所述钻孔组(120)内注入消波注浆材料(130)并由所述钻孔组(120)内向外部岩体中外扩散形成支护体。2.根据权利要求1所述的消波减震注浆支护方法，其特征在于，在所述步骤s10中，所述冲击地压倾向性较高区域(110)为煤矿巷道或工作面附近。3.根据权利要求1所述的消波减震注浆支护方法，其特征在于，在所述步骤s10中，钻孔组(120)包括多个，且多个所述钻孔组(120)沿着矿震传播方向(x)间隔设置。4.根据权利要求3所述的消波减震注浆支护方法，其特征在于，相邻两个所述钻孔组(120)之间的间距为1m～2m。5.根据权利要求1所述的消波减震注浆支护方法，其特征在于，在所述步骤s10中，所述钻孔组(120)包括多个钻孔(121)，多个所述钻孔(121)沿着矿震传播方向(x)的周向方向间隔设置。6.根据权利要求1所述的消波减震注浆支护方法，其特征在于，在所述步骤s20中，所述高分子微型颗粒材料与所述注浆液的密度相近或相同。7.根据权利要求1所述的消波减震注浆支护方法，其特征在于，所述高分子微型颗粒的直径小于1mm。8.根据权利要求1所述的消波减震注浆支护方法，其特征在于，在所述步骤s30中，所述向所述钻孔组(120)内注入消波注浆材料(130)包括：在注入消波注浆材料(130)过程中，需要查看相邻钻孔(121)是否有消波注浆材料(130)的溢出，如果有，则停止向所述钻孔(121)内注入消波注浆材料(130)；否则，增大向所述钻孔(121)内注入消波注浆材料(130)的压力直至有消波注浆材料(130)溢出。9.根据权利要求1所述的消波减震注浆支护方法，其特征在于，在步骤s30中，向所述钻孔组(120)内注入消波注浆材料(130)的压力为40mpa～70mpa。10.根据权利要求1所述的消波减震注浆支护方法，其特征在于，在所述步骤s30之后，还包括：待消波注浆材料(130)凝固后，需要对钻孔(121)进行摄像或者声波测试，以确保钻孔(121)与消波注浆材料(130)在岩体中形成支护体。

技术总结
本发明公开了一种消波减震注浆支护方法，支护方法包括如下步骤：S10：在冲击地压倾向性较高区域(110)的岩体中开设钻孔组(120)；S20：将高分子微型颗粒材料与注浆液混合形成消波注浆材料(130)；S30：向所述钻孔组(120)内注入消波注浆材料(130)并由所述钻孔组(120)内向外部岩体中外扩散形成支护体。通过在冲击地压倾向性较高区域的岩体中的钻孔组内注入消波注浆材料，可以阻断矿震的传播和冲击危害，从而可以削弱矿震(应力波)，有效防止冲击地压的发生；而且消波注浆材料能够软化岩体以调控冲击地压，消波注浆材料通过扩散可以尽可能减少应力集中水平和能量积聚。应力集中水平和能量积聚。应力集中水平和能量积聚。


技术研发人员：李鹏翔 汪宗文 张博超 陈炳瑞 赵曰茂 李洪源
受保护的技术使用者：莱州市瑞海矿业有限公司
技术研发日：2023.03.29
技术公布日：2023/8/14