申请/专利权人：太原理工大学

申请日：2018-09-14

公开（公告）日：2020-09-15

公开（公告）号：CN109458127B

主分类号：E21B7/00(20060101)

分类号：E21B7/00(20060101);E21B33/13(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.09.15#授权;2019.04.05#实质审查的生效;2019.03.12#公开

摘要：本发明涉及软岩注浆加固领域，具体是一种三级爆破、多方向软岩注浆加固方法。包括以下步骤：步骤1：在需注浆地段挖一个半球形凹槽；步骤2：在半球形凹槽中确定钻孔的布置位置；步骤3：在步骤2中确定的钻孔位置进行打钻孔，当钻孔长度达到设计钻孔总长度的13时，暂时停止打钻孔，向钻孔中放入炸药进行一级爆破；当炸药爆破完全后，沿原来的钻孔方向继续打钻孔到设计钻孔总长度的23，再次停止钻孔进行二级爆破；然后再沿原来的钻孔方向继续打钻孔到设计钻孔的总长度，结束钻孔并进行三级爆破；步骤4：用注浆泵由注浆管向钻孔中注入浆液；步骤5：注浆结束后，用速凝浆液对半球形凹槽进行喷浆处理。本发明有效地提高注浆加固的效果。

主权项：1.一种三级爆破、多方向软岩注浆加固方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：在需注浆地段挖一个半球形凹槽；半球形凹槽的尺寸取决于钻孔的总长度，当钻孔的总长度小于等于40m时，半球形凹槽的直径为钻孔总长度的110；当钻孔的总长度大于40m时，半球形凹槽的直径为钻孔总长度的115；步骤2：在半球形凹槽中确定钻孔的布置位置；曲线在钻孔位置点处的切线与水平面的角度分别为0°、30°、60°、-30°、-60°，其中沿逆时针方向为正；所述曲线是指半球形凹槽上的既通过钻孔位置点又通过凹槽最深点的一条半圆曲线，在同一个半球形凹槽中，曲线在钻孔位置点处的切线与水平面角度是0°的钻孔为1个，其余每个角度上的钻孔数均为6个且均匀分布在半球形凹槽上；步骤3：在步骤2中确定的钻孔位置进行打钻孔，当钻孔长度达到设计钻孔总长度的13时，暂时停止打钻孔，向钻孔中放入炸药进行一级爆破；当炸药爆破完全后，沿原来的钻孔方向继续打钻孔到设计钻孔总长度的23，再次停止钻孔进行二级爆破；然后再沿原来的钻孔方向继续打钻孔到设计钻孔的总长度，结束钻孔并进行三级爆破；步骤4：用注浆泵由注浆管向钻孔中注入浆液；步骤5：注浆结束后，用速凝浆液对半球形凹槽进行喷浆处理。

全文数据：一种三级爆破、多方向软岩注浆加固方法技术领域本发明涉及软岩注浆加固领域，具体是一种三级爆破、多方向软岩注浆加固方法。背景技术随着地下工程的不断发展，地下空间的开发利用成为了如今的主要趋势。无论是隧道的开挖过程还是煤炭资源的开采阶段，遇到软岩的概率不断增大，且软岩的强度较低，给隧道及矿井的正常运行带来了挑战，因此软岩加固成为了一项重要的任务。注浆是常用的一种软岩加固方法，传统的注浆方法是在水平面上打垂直钻孔或打斜孔，有时还会向钻孔深部放入炸药进行爆破，有效增加浆液的扩散范围。但是该方法没能解决下列问题，如：在平面上打斜孔相对垂直打钻孔而言，钻孔的方位及角度不易进行准确的控制；对钻孔深部进行爆破只能增加该区域内浆液的扩散范围，其余地段浆液的扩散情况并没有得到有效改善。因此，亟需一种既能准确打斜孔又能有效扩大浆液扩散范围的软岩注浆加固方法。发明内容本发明为了解决上述问题，提供一种三级爆破、多方向软岩注浆加固方法。本发明采取以下技术方案：一种三级爆破、多方向软岩注浆加固方法，包括以下步骤：步骤1：在需注浆地段挖一个半球形凹槽；步骤2：在半球形凹槽中确定钻孔的布置位置；步骤3：在步骤2中确定的钻孔位置进行打钻孔，当钻孔长度达到设计钻孔总长度的13时，暂时停止打钻孔，向钻孔中放入炸药进行一级爆破；当炸药爆破完全后，沿原来的钻孔方向继续打钻孔到设计钻孔总长度的23，再次停止钻孔进行二级爆破；然后再沿原来的钻孔方向继续打钻孔到设计钻孔的总长度，结束钻孔并进行三级爆破；步骤4：用注浆泵由注浆管向钻孔中注入浆液；步骤5：注浆结束后，用速凝浆液对半球形凹槽进行喷浆处理。进一步的，所述半球形凹槽的尺寸取决于钻孔的总长度，当钻孔的总长度小于等于40m时，半球形凹槽的直径为钻孔总长度的110；当钻孔的总长度大于40m时，半球形凹槽的直径为钻孔总长度的115。进一步的，步骤2中，曲线在钻孔位置点处的切线与水平面的角度分别为0°、30°、60°、-30°、-60°，其中沿逆时针方向为正；所述曲线是指半球形凹槽上的既通过钻孔位置点又通过凹槽最深点的一条半圆形曲线。进一步的，在同一个半球形凹槽中，曲线在钻孔位置点处的切线与水平面角度是0°的钻孔为1个，其余每个角度上的钻孔数均为6个且均匀分布在半球形凹槽上。进一步的，步骤3中，打钻孔时要在确定的钻孔位置点沿垂直凹槽切线的方向进行打钻。进一步的，步骤4中，当向钻孔中注入浆液时，注浆管伸入钻孔的长度不能超过5m。与现有技术相比，本发明的有益效果：（1）在一个曲面上垂直曲面切线打斜孔，相对于传统打斜孔方式的准确度更佳，钻孔的方位及角度更加容易控制；（2）利用三级爆破可以增加软岩间的裂隙，扩大浆液的扩散范围，有效地提高注浆加固的效果。附图说明图1是本发明中钻孔布置的俯视示意图；图2是本发明中钻孔位置点的布置示意图；图3是本发明软岩巷道底板一级爆破后的裂隙示意图；图4是本发明软岩巷道底板二级爆破后的裂隙示意图；图5是本发明软岩巷道底板三级爆破后的裂隙示意图；图6是本发明隧道边墙三级爆破后的裂隙示意图。具体实施方式下面结合附图，对本发明的技术方案进行进一步的描述：实施例1：如图1~4所示，一种三级爆破、多方向的软岩巷道底板注浆加固方法，包括以下步骤：步骤1：某煤矿的巷道断面为矩形，巷道宽为5.24m，高为3.8m，底板为软岩，微裂隙相对比较发育，在该巷道的底板挖一个直径为4m的半球形凹槽。步骤2：在半球形凹槽中确定钻孔的布置位置，其中钻孔所在凹槽上曲线的切线与水平面的角度分别为0°、30°、60°、-30°、-60°，沿逆时针方向为正，0°钻孔为1个，其余各个角度上的钻孔个数均为6个且均匀分布在半球形凹槽上。步骤3：在步骤2中确定的钻孔位置进行打钻孔，其中钻孔的孔径为100mm，设计钻孔的总长度为60m。当钻孔的长度达到20m时，暂时停止打钻孔，并向钻孔中放入炸药进行一级爆破，来增加软岩的裂隙。步骤4：当炸药一级爆破完全后，沿着原来的钻孔方向继续打钻孔，直至钻孔的长度达到40m后，再次停止打钻孔，并向钻孔中放入炸药进行二级爆破。步骤5：当炸药二级爆破完全后，沿着原来的钻孔方向继续打钻孔，直至钻孔的长度达到设计的钻孔总长度60m后，结束打钻孔，并再次向钻孔中放入炸药进行三级爆破。步骤6：当炸药三级爆破完全后，用注浆泵由注浆管向钻孔中注入水泥粉煤灰混合浆，其中注浆管伸入钻孔的长度为4m。步骤7：注浆结束后，用速凝水泥浆液对半球形凹槽进行喷浆。采用这种三级爆破、多方向注浆的方法对该软岩巷道底板加固时共消耗浆液96t，相对传统的注浆方法来说，节省了水泥粉煤灰浆液约13t，降低了注浆加固的成本。在注浆后的第28d，在该软岩巷道底板的注浆区域随机选取三点进行钻孔取样，每个钻孔中的取样个数均为4个，取样深度均为30、60、90、120m，并将试样制成φ50*100mm的标准试件，在压力试验机上测定12个试件的抗压强度，结果显示它们的抗压强度均能达到15MPa，满足巷道底板注浆加固的要求。实施例2：如图1、5所示，一种三级爆破、多方向的隧道边墙注浆加固方法，包括以下步骤：步骤1：某隧道的断面为拱形，隧道8.8m，高6.4m，边墙为软岩，微裂隙相对比较发育，在该隧道的边墙上挖一个直径为3.5m的半球形凹槽。步骤2：在半球形凹槽中确定钻孔的布置位置，其中钻孔所在凹槽上曲线的切线与水平面的角度分别为0°、30°、60°、-30°、-60°，沿逆时针方向为正，0°钻孔为1个，其余各个角度上的钻孔个数均为6个且均匀分布在半球形凹槽上。步骤3：在步骤2中确定的钻孔位置打钻孔，其中钻孔的孔径为90mm，设计钻孔的总长度为35m。当钻孔的长度达到12m时，暂时停止打钻孔，并向钻孔中放入炸药进行一级爆破。步骤4：当炸药一级爆破完全后，沿着原来的钻孔方向继续打钻孔，直至钻孔的长度达到24m后，再次停止打钻孔，并向钻孔中放入炸药进行二级爆破。步骤5：当炸药二级爆破完全后，沿着原来的钻孔方向继续打钻孔，直至钻孔的长度达到设计的钻孔总长度35m后，结束打钻孔，并再次向钻孔中放入炸药进行三级爆破。步骤6：当炸药三级爆破完全后，用注浆泵由注浆管向钻孔中注入水泥—水玻璃浆液，其中注浆管伸入钻孔的长度为3m。步骤7：注浆结束后，用速凝水泥浆液对半球形凹槽进行喷浆。该隧道边墙注浆加固工程共消耗水泥80t，水玻璃3.2t，相对于传统的注浆加固方法节省水泥15t，水玻璃0.6t，极大地降低了注浆加固的成本。在注浆后的第28d，在该隧道边墙上的注浆区域随机选取三点进行钻孔取样，每个钻孔中的取样个数均为4个，取样深度均为5、10、15、20m，并将试样制成φ50*100mm的标准试件，在压力试验机上测定12个试件的抗压强度，结果显示它们的抗压强度均能达到18MPa，满足隧道边墙注浆加固的要求。

权利要求：1.一种三级爆破、多方向软岩注浆加固方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：在需注浆地段挖一个半球形凹槽；步骤2：在半球形凹槽中确定钻孔的布置位置；步骤3：在步骤2中确定的钻孔位置进行打钻孔，当钻孔长度达到设计钻孔总长度的13时，暂时停止打钻孔，向钻孔中放入炸药进行一级爆破；当炸药爆破完全后，沿原来的钻孔方向继续打钻孔到设计钻孔总长度的23，再次停止钻孔进行二级爆破；然后再沿原来的钻孔方向继续打钻孔到设计钻孔的总长度，结束钻孔并进行三级爆破；步骤4：用注浆泵由注浆管向钻孔中注入浆液；步骤5：注浆结束后，用速凝浆液对半球形凹槽进行喷浆处理。2.根据权利要求1所述的三级爆破、多方向软岩注浆加固方法，其特征在于：所述步骤1中，半球形凹槽的尺寸取决于钻孔的总长度，当钻孔的总长度小于等于40m时，半球形凹槽的直径为钻孔总长度的110；当钻孔的总长度大于40m时，半球形凹槽的直径为钻孔总长度的115。3.根据权利要求1或2所述的三级爆破、多方向软岩注浆加固方法，其特征在于：所述步骤2中，曲线在钻孔位置点处的切线与水平面的角度分别为0°、30°、60°、-30°、-60°，其中沿逆时针方向为正；所述曲线是指半球形凹槽上的既通过钻孔位置点又通过凹槽最深点的一条半圆曲线。4.根据权利要求或3所述的三级爆破、多方向软岩注浆加固方法，其特征在于：在同一个半球形凹槽中，曲线在钻孔位置点处的切线与水平面角度是0°的钻孔为1个，其余每个角度上的钻孔数均为6个且均匀分布在半球形凹槽上。5.根据权利要求4所述的三级爆破、多方向软岩注浆加固方法，其特征在于：所述步骤3中，打钻孔时要在确定的钻孔位置点沿垂直凹槽切线的方向进行打钻。6.根据权利要求1或5所述的一种三级爆破、多方向软岩注浆加固方法，其特征在于，所述步骤4中，当向钻孔中注入浆液时，注浆管伸入钻孔的长度不能超过5m。

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