矿井大松动圈巷道渐进式支护方法.pdf

本发明公开了一种矿井大松动圈巷道渐进式支护方法，包括以下步骤：(1)初喷；(2)挂设钢筋网和钢筋梯，然后打眼安装注浆锚杆；(3)根据巷道地质条件选择测定点，在测定点处打眼安装多点位移计、摄像系统或其它探测松动圈的系统，并安装断面收敛仪；(4)根据巷道断面监测情况，对巷道断面变形大的部位补充安装锚杆；(5)在松动圈的厚度大于注浆锚杆的长度后，打眼安装注浆锚索；(6)复喷；(7)围岩浅部注浆；(8)围岩深部注浆；本发明能够有针对性地根据巷道松动圈的发展状况，采用相应的支护手段以使巷道围岩形成稳定的支护结构，保证矿井的安全使用，降低支护成本。

1.  一种矿井大松动圈巷道渐进式支护方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)开挖后，对巷道进行初喷，初喷形成的混凝土喷浆层厚度不大于50mm；
(2)初喷后，在临时支护下挂设钢筋网和钢筋梯，然后打眼安装注浆锚杆，形成组合支护；
(3)根据巷道地质条件选择测定点，在测定点处打眼安装探测松动圈的系统，并安装断面收敛仪，以测定巷道松动圈的变化和巷道断面收敛情况；
(4)根据巷道断面监测情况，对巷道断面变形大的部位补充安装锚杆，使巷道均匀收敛；
(5)在松动圈的厚度大于注浆锚杆的长度后，打眼安装注浆锚索；
(6)当巷道断面变形稳定、松动圈不再扩大时进行复喷，复喷形成的混凝土喷浆层的厚度使得钢筋网和钢筋梯至少有20mm的保护层；
(7)复喷混凝土硬化后，利用步骤(2)中安装的注浆锚杆进行围岩浅部注浆；
(8)围岩浅部注浆后，利用步骤(5)中安装的注浆锚索进行围岩深部注浆。

2.  根据权利要求1所述的矿井大松动圈巷道渐进式支护方法，其特征在于：在步骤(2)中的所述注浆锚杆和/或步骤(5)中的所述注浆锚索包括锚体及设在锚体锚固段的延展机构，所述锚体的自由段设有注浆孔；所述延展机构包括膨胀套和引胀件，所述锚体膨胀套后与引胀件连接；岩体变形对锚体及引胀件产生轴向拉力时引胀件对膨胀套形成挤压，使得膨胀套产生径向变形而膨胀。

3.  根据权利要求2所述的矿井大松动圈巷道渐进式支护方法，其特征在于：所述注浆锚杆和/或所述注浆锚索还包括隔离筒，所述隔离筒的顶部封闭、底部设有开口，并且所述隔离筒套在膨胀套外。

4.  根据权利要求3所述的矿井大松动圈巷道渐进式支护方法，其特征在于： 所述引胀件呈上大下小的锥台状，并且所述引胀件的大部直径大于膨胀套的内径、小部直径小于膨胀套的内径；所述膨胀套的顶部和底部均设有开口，并且所述膨胀套的壁上设有从其顶部开口处开始延伸的变形缝。

5.  根据权利要求4所述的矿井大松动圈巷道渐进式支护方法，其特征在于：所述膨胀套的壁上设有至少两条沿其轴向延伸的变形缝，各所述变形缝沿膨胀套的周向均匀分布。

6.  根据权利要求5所述的矿井大松动圈巷道渐进式支护方法，其特征在于：所述注浆锚杆和/或所述注浆锚索还包括套装在锚体上用于密贴于岩面的托盘及用于调节预紧力的调节件，所述调节件对托盘形成轴向挤压。

7.  根据权利要求1所述的矿井大松动圈巷道渐进式支护方法，其特征在于：在步骤(1)中，初喷使用的混凝土为强度不低于C25的钢纤维混凝土；在步骤(6)中，复喷形成的混凝土喷浆层的厚度使得钢筋网和钢筋梯至少有20mm的保护层。

8.  根据权利要求1所述的矿井大松动圈巷道渐进式支护方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述钢筋网中钢筋直径为6mm-12mm，且所述钢筋网的钢筋间距不小于100mm,网孔形状为方形或菱形；所述钢筋梯为两根长度不小于2000mm、直径不小于18mm的钢筋采用高强度焊条焊接，梯子宽度50-100mm，梯子间距等于设计锚杆间距，并采用并排两根的焊接方法。

9.  根据权利要求1所述的矿井大松动圈巷道渐进式支护方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述注浆锚杆的长度不小于2000mm,巷道围岩表面锚杆支护强度不低于0.15MP,并且锚杆的安装预应力不小于其锚杆屈服强度的一半。

10.  根据权利要求1所述的矿井大松动圈巷道渐进式支护方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述探测松动圈的系统包括多点位移计或钻孔摄像系统。

矿井大松动圈巷道渐进式支护方法
技术领域
本发明涉及一种围岩支护方法，特别涉及一种矿井大松动圈巷道渐进式支护方法。
背景技术
矿井巷道开挖后，其围岩由原来的三向应力状态变成了两向应力状态，围岩的强度(主要指长期强度)就会变低，而其所受应力会因周围应力重新分布而增大(产生集中应力)。如果围岩所受应力超过了其强度，围岩就会受到破坏产生松动，集中应力内移，继续破坏离巷道空间较远的围岩，直到围岩的强度高于集中应力为止。由此，在巷道围岩中产生了一定的松动范围，巷道围岩产生的松动范围就叫松动圈。巷道围岩松动范围愈大，因松动产生的体积膨胀愈大(碎胀)，巷道变形就越严重。换句话说，巷道的松动圈越大，支护越困难。一般来说，围岩松动圈厚度大于2.2米的矿井巷道就称为大松动圈巷道。随着地下资源开采向深部转移，由于地压增加，大松动圈巷道越来越多。由于目前大松动圈巷道施工方法不科学，破坏非常严重。例如，很多煤矿的开拓工程经过多次维修仍然不能安全使用，支护成本大幅度升高。为此，提出科学的大松动圈巷道支护方法是十分必要的，而这就需要先对巷道围岩大松动圈的形成过程有科学的认识。
巷道围岩大松动圈是从无到有、从小到大逐渐形成的。一般来说，厚度大于1.5m的松动圈要经过1-3个月的形成过程。巷道空间周围因受开挖影响而发生应力重新分布的岩体称为围岩，未受开挖影响的岩体称为原岩。围岩由四部分组成，应力升高弹性圈、塑性硬化圈、塑性软化圈和塑性流动圈。松动圈属 于围岩的一部分，一般由两部分组成：塑性软化圈和塑性流动圈。巷道大松动圈的形成过程包含三个相互联系的过程，一是随着应力升高弹性圈和塑性硬化圈(这两部分不属于松动圈的范围，并且随开挖后立即形成)的逐渐向围岩深部移动，塑性软化圈慢慢扩大，并最终形成一定厚度的塑性流动圈；二是围岩裂隙逐渐增大、增多并相互贯通形成裂隙网，应力升高弹性圈会出现一些微裂隙，塑性硬化圈时微裂隙不断发展扩大并最终形成滑移线，塑性软化圈时滑移线形成破裂面、裂隙发展和贯通速度快速提高、承载能力迅速下降，塑性流动圈时裂隙发展和贯通速度变慢、裂隙间岩块在稳定的应力下开始错动；三是围岩变形、破碎膨胀并向开挖空间拥挤，应力升高弹性圈和塑性硬化圈围岩体积基本不膨胀，塑性软化圈围岩体积开始膨胀，塑性流动圈体积继续快速增加。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种矿井大松动圈巷道渐进式支护方法，能够有针对性地根据巷道松动圈的发展状况，采用相应的支护手段以使巷道围岩形成稳定的支护结构，保证矿井的安全使用，降低支护成本。
本发明的矿井大松动圈巷道渐进式支护方法，包括以下步骤：
(1)开挖后，对巷道进行初喷，初喷形成的混凝土喷浆层厚度不大于50mm；
(2)初喷后，在临时支护下挂设钢筋网和钢筋梯，然后打眼安装注浆锚杆，形成组合支护；
(3)根据巷道地质条件选择测定点，在测定点处打眼安装探测松动圈的系统，并安装断面收敛仪，以测定巷道松动圈的变化和巷道断面收敛情况；
(4)根据巷道断面监测情况，对巷道断面变形大的部位补充安装锚杆，使巷道均匀收敛；
(5)在松动圈的厚度大于注浆锚杆的长度后，打眼安装注浆锚索；
(6)当巷道断面变形稳定、松动圈不再扩大时进行复喷，复喷形成的混凝土喷浆层的厚度使得钢筋网和钢筋梯至少有20mm的保护层；
(7)复喷混凝土硬化后，利用步骤(2)中安装的注浆锚杆进行围岩浅部注浆；
(8)围岩浅部注浆后，利用步骤(5)中安装的注浆锚索进行围岩深部注浆。
进一步，在步骤(2)中的所述注浆锚杆和/或步骤(5)中的所述注浆锚索包括锚体及设在锚体锚固段的延展机构，所述锚体的自由段设有注浆孔；所述延展机构包括膨胀套和引胀件，所述锚体穿过膨胀套后与引胀件连接；岩体变形对锚体及引胀件产生轴向拉力时引胀件对膨胀套形成挤压，使得膨胀套产生径向变形而膨胀。
进一步，所述注浆锚杆和/或所述注浆锚索还包括隔离筒，所述隔离筒的顶部封闭、底部设有开口，并且所述隔离筒套在膨胀套外。
进一步，所述引胀件呈上大下小的锥台状，并且所述引胀件的大部直径大于膨胀套的内径、小部直径小于膨胀套的内径；所述膨胀套的顶部和底部均设有开口，并且所述膨胀套的壁上设有从其顶部开口处开始延伸的变形缝。
进一步，所述膨胀套的壁上设有至少两条沿其轴向延伸的变形缝，各所述变形缝沿膨胀套的周向均匀分布。
进一步，所述注浆锚杆和/或所述注浆锚索还包括套装在锚体上用于密贴于岩面的托盘及用于调节预紧力的调节件，所述调节件对托盘形成轴向挤压。
进一步，在步骤(1)中，并且初喷使用的混凝土为强度不低于C25的钢纤维混凝土；在步骤(6)中，复喷形成的混凝土喷浆层的厚度使得钢筋网和钢筋梯至少有20mm的保护层。
进一步，在步骤(2)中，所述钢筋网中钢筋直径为6mm-12mm，且所述钢筋网的钢筋间距不小于100mm,网孔形状为方形或菱形；所述钢筋梯为两根长度不小于2000mm、直径不小于18mm的钢筋采用高强度焊条焊接，梯子宽度50-100mm，梯子间距等于设计锚杆间距，并采用并排两根的焊接方法。
进一步，在步骤(2)中，所述注浆锚杆的长度不小于2000mm,巷道围岩表 面锚杆支护强度不低于0.15MP,并且锚杆的安装预应力不小于其锚杆屈服强度的一半。
进一步，在步骤(3)中，所述探测松动圈的系统包括多点位移计或钻孔摄像系统。
本发明的有益效果：本发明的矿井大松动圈巷道渐进式支护方法，在塑性软化圈的形成过程中，利用锚杆支护提高塑性软化圈的强度，减缓塑性流动圈出现的时间并减少塑性流动圈厚度；当松动圈厚度超过锚杆长度时，利用锚索把松动圈和大结构(主要指应力升高弹性圈和塑性硬化圈)连接起来；当松动圈基本稳定后，利用注浆把松动圈内破碎的岩块胶结起来，形成一个具有一定强度的整体；最终使巷道围岩形成一个双稳定结构，即由应力升高弹性圈、塑性硬化圈和塑性软化圈形成的自然支撑结构(大结构)和在松动圈内形成的人工支护结构(小结构)；从而能够有针对性地根据巷道松动圈的发展状况，采用相应的支护手段以使巷道围岩形成稳定的支护结构，保证矿井的安全使用，降低支护成本。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明实施例一中注浆锚杆和注浆锚索的结构示意图；
图2为本发明实施例二中注浆锚杆和注浆锚索的结构示意图；
图3为本发明实施例一、二中膨胀套的主视图；
图4为本发明实施例一、二中膨胀套的左视图；
图5为本发明实施例三中注浆锚杆和注浆锚索的结构示意图；
图6为本发明实施例三中膨胀套的主视图；
图7为本发明实施例三中膨胀套的左视图。
具体实施方式
本发明的矿井大松动圈巷道渐进式支护方法应遵守的支护原则：矿井大松动圈巷道支护遵守24字支护原则“宽断面、严治水，少扰动、及时控、强支护、协调变、勤量测、紧封闭”。“宽断面”，大松动圈巷道断面收缩变形是不可避免的，所以在巷道断面设计时要预留收缩空间，适当放大巷道断面。“严治水”，大松动圈巷道围岩极易受水的影响，要提前采用封堵、导水等方法治理水患，防止围岩受水影响。“少扰动”，尽量利用手镐、风镐或机械开挖方法；必须放炮时，要采用预裂爆破或光面爆破；适当减少循环进尺量。“及时控”，采用喷浆、先进的临时支护、立刻安装锚杆等方法及时控制顶板；锚杆预应力不低于锚杆强度的一半。“强支护”，适当增加支护强度，防止围岩产生有害变形。“协调变”，支护材料本身的变形要能适应巷道围岩的变形，支护材料具有延展性。“勤量测”，通过量测，及时了解巷道围岩的变形、离层、裂隙变化等情况，还要了解支护材料的工作阻力、变形量，并根据量测结果改变支护手段。“紧密闭”，及时封闭围岩，防止围岩风化和水的影响，特别要注意封闭底板和控制底板，要有封闭底板和控制底板的措施。
在进行开挖时，开挖方法遵守“少扰动”原则，选择对围岩破坏小的开挖方法，如手工开挖、机械开挖，必须放炮时，要采用光面爆破、预裂爆破；循环开挖进尺不宜超过1米。开挖时，还需要注意以下几点：(1)矿井永久巷道宜采用拱形、圆形或椭圆形断面，拱形断面时，底板宜用反拱；(2)断面设计要考虑围岩的收缩变形，即遵守“宽断面”原则；(3)工作面有水时，要利用注浆封阻、预排等方法提前治水；(4)岩石特别破碎没有自稳时间的巷道，要先支后挖。
实施例一
本实施例的矿井大松动圈巷道渐进式支护方法，包括以下步骤：
(1)在巷道掘进断面的围岩松动圈表面进行初喷，初喷形成的混凝土喷浆层厚度不大于50mm；开挖后，遵守“早支护”原则，立刻喷一层混凝土；混凝 土强度不低于C25,为钢纤维混凝土，以提高混凝土的抗拉强度；此外，还应遵守“紧封闭”的原则，尽快利用喷混凝土封闭底板。
(2)初喷后，立刻在强有力的临时支护下铺设钢筋网和钢筋梯，然后打眼安装锚杆，形成“钢筋网+钢筋梯+锚杆”的组合支护。先挂顶板中部钢筋网和钢筋梯，对称分布，安装顶板锚杆；并依此依次向两帮和底板进行。钢筋网钢筋直径为6-12mm，钢筋间距不小于100mm，网孔形状为方形或菱形。钢筋梯为两根长度不小于2000mm、直径不小于18mm的钢筋采用高强度焊条焊接，梯子宽度50-100mm，梯子间距等于设计锚杆间距，并采用并排两根(两根间距为20mm-40mm)的焊接方法。锚杆长度不低于2000mm,巷道围岩表面锚杆支护强度不低于0.15MP,安装预应力不小于锚杆屈服强度的一半。安装锚杆时，选取一定数量的锚杆安装锚杆测力计。该步骤的目的是形成一个能够控制产生有害变形的人工支护结构(小结构)。
(3)根据巷道地质条件选择测定点，在测定点处安装松动圈测定仪器和断面收敛监测仪器以监测两帮和顶板的松动圈的变化和断面变化；根据巷道地质条件，确定测定点间距，每个测定点至少要在两帮和顶板打三个眼，以测定两帮和顶板的松动圈厚度变化；当地质条件变化时，适当增加测定点；目的是随时了解巷道松动圈的发展和巷道断面的收敛情况，施工时间在安装注浆锚杆后立即进行；可利用多点位移计、钻孔摄像系统或其它松动圈测定系统随时了解松动圈的发展状况；测定顶底板移近量、两帮移近量和注浆锚杆(注浆锚索)的受力和伸展量也可以间接了解松动圈的发展。
(4)根据巷道断面监测，对巷道断面变形大的部位补打锚杆；该步骤为可选步骤，如果巷道断面收缩均匀，则不需要补打锚杆；目的是使巷道均匀收敛，施工时间根据断面收敛监测情况确定；至于“变形大”的标准，则需要技术人员结合施工标准根据具体情况而定，在此不做限制；该步骤中的锚杆可为普通锚杆，而不必为步骤(2)中具有特定结构的注浆锚杆。
(5)当松动圈厚度大于锚杆长度后，打眼安装锚索，锚索采用注浆锚索。 当预计松动圈厚度超过3米时，应使用内隐式大延伸中空注浆锚索；当松动圈厚度不足3米时，可以使用一般中空注浆锚索。该步骤的目的是通过锚索连接自然支撑结构和人工支撑结构。
(6)当巷道断面变形稳定、松动圈不再扩大时进行复喷，复喷形成的混凝土喷浆层的厚度使得钢筋网和钢筋梯至少有20mm的保护层；复喷使用的混凝土为强度不低于C25的混凝土；复喷能带来较好的支护效果，一是封闭巷道，二是防止后续注浆时向外跑浆液，三是确保巷道形成一个良好的断面形状。
(7)复喷混凝土硬化后，利用步骤(2)中安装的注浆锚杆进行围岩浅部注浆；
(8)围岩浅部注浆后，利用步骤(5)中安装的注浆锚索进行围岩深部注浆；注浆体能使巷道的松动圈胶结为一个整体，提高松动圈岩体的内聚力、内摩擦角和弹性模量和残余强度；注浆体和锚固体一起，可以形成一个更有效组合拱，扩大了支护结构的有效承载范围，提高了支护结构的整体性和承载能力；注浆后的围岩整体性好，与原岩形成一个整体，从而在大构造应力作用下保持稳定而不易产生破坏；因而通过浅部注浆和深部注浆，能够增加支护结构的稳定性，防止围岩的风化。
如图1、3、4所示：本实施例中，在步骤(2)中的所述注浆锚杆和步骤(5)中的所述注浆锚索均为全封闭锚固段大延展锚固结构，即注浆锚杆和注浆锚索均包括锚体1及设在锚体1锚固段的延展机构；所述延展机构包括隔离筒2及设在隔离筒2内的膨胀套3和引胀件4，所述锚体1伸入隔离筒2并穿过膨胀套3后与引胀件4连接；岩体变形对锚体1及引胀件4产生轴向拉力时引胀件4对膨胀套3形成径向挤压，使得膨胀套3产生径向变形而膨胀；锚体1可为锚杆杆体或者锚索索体；膨胀套3的内壁在受到径向挤压时会被“撑”开，从而使膨胀套3产生膨胀效果；当岩体出现大变形时，锚体1带动引胀件4沿膨胀套3的轴向运动并挤压膨胀套3的内壁，膨胀套3产生径向变形而膨胀，使得锚体1可沿膨胀套3进一步运动，增加的变形量大(为大延展)，能够容许围岩大变形， 而且延展机构设于锚固段，不会减少地下工程的使用断面；隔离筒2可将膨胀套3与锚固剂有效隔离；膨胀套3设在隔离筒2内，为全封闭结构；所述膨胀套3的顶部和底部均设有开口，并且所述膨胀套3的壁上设有从其顶部开口处开始延伸的变形缝3a；膨胀套3的顶部靠近锚孔封闭端；变形缝3a将膨胀套3的壁分隔开，使得膨胀套3的内壁在受到引胀件4的挤压后能够变形而“撑”开，该结构简单、容易实现；所述膨胀套3的壁上设有至少两条沿其轴向延伸的变形缝3a，优选地，所述膨胀套3的壁上设有四条变形缝3a，并且各所述变形缝3a沿膨胀套3的周向均匀分布；变形缝3a的长度决定了延展长度，所述变形缝3a的长度可为膨胀套3长度的1/4-3/4，根据具体使用需求而定；所述引胀件4呈上大下小的锥台状，并且所述引胀件4的大部直径大于膨胀套3的内径、小部直径小于膨胀套3的内径；引胀件4可为圆锥，也可为方锥，只要能够引起膨胀套3变形即可；引胀件4可通过螺接或者焊接等方式与锚体1相连；上大下小指的是其横截面；引胀件4的大部直径即其横截面最大时所对应的直径，小部直径即其横截面最小时所对应的直径；引胀件4可为一独立构件，可可以是由多个构件组装而成；在初始状态时，引胀件4的外壁抵在胀套的顶部开口处；所述隔离筒2的顶部封闭、底部设有开口，所述延展机构还包括以可拆卸方式连接在隔离筒2底部的定位件41，所述定位件41上设有用于供锚体1穿过的锚体过孔；隔离筒2的顶部靠近锚孔封闭端；定位件41可通过螺接或者焊接方式与隔离筒2相连，一方面限制膨胀套3的移动，另一面防止锚固剂的不当溢出；锚体过孔优选设在定位件41的中心；本实施例中，所述隔离筒2采用弹性塑料制成，从而具有一定的形变，能够容许膨胀套3的变形；所述锚体1上套装有用于密贴于岩体岩面的托盘5及用于调节预紧力的调节件6，所述调节件6对托盘5形成轴向挤压；托盘5、调节件6均采用现有机构，其中调节件可为与锚体1螺纹配合的螺母，或者其它现有的锁具，在此不再赘述；所述锚体1为在自由段设有注浆孔(图中未示出)的锚杆杆体或者锚索索体；锚体1采用中空结构，利用注浆孔可进行注浆支护。
实施例二
本实施例的矿井大松动圈巷道渐进式支护方法，包括以下步骤：
(1)在巷道掘进断面的围岩松动圈表面进行初喷，初喷形成的混凝土喷浆层厚度不大于50mm；开挖后，遵守“早支护”原则，立刻喷一层混凝土；混凝土强度不低于C25,为钢纤维混凝土，以提高混凝土的抗拉强度；此外，还应遵守“紧封闭”的原则，尽快利用喷混凝土封闭底板。
(2)初喷后，立刻在强有力的临时支护下铺设钢筋网和钢筋梯，然后打眼安装锚杆，形成“钢筋网+钢筋梯+锚杆”的组合支护。先挂顶板中部钢筋网和钢筋梯，对称分布，安装顶板锚杆；并依此依次向两帮和底板进行。钢筋网钢筋直径为6～12mm，钢筋间距不小于100mm，网孔形状为方形或菱形。钢筋梯为两根长度不小于2000mm、直径不小于18mm的钢筋采用高强度焊条焊接，梯子宽度50～100mm，梯子间距等于设计锚杆间距，并采用并排两根(两根间距为20mm～40mm)的焊接方法。锚杆长度不低于2000mm,巷道围岩表面锚杆支护强度不低于0.15MP,安装预应力不小于锚杆屈服强度的一半。安装锚杆时，选取一定数量的锚杆安装锚杆测力计。该步骤的目的是形成一个能够控制产生有害变形的人工支护结构(小结构)。
(3)根据巷道地质条件选择测定点，在测定点处安装松动圈测定仪器和断面收敛监测仪器以监测两帮和顶板的松动圈的变化和断面变化；根据巷道地质条件，确定测定点间距，每个测定点至少要在两帮和顶板打三个眼，以测定两帮和顶板的松动圈厚度变化；当地质条件变化时，适当增加测定点；目的是随时了解巷道松动圈的发展和巷道断面的收敛情况，施工时间在安装注浆锚杆后立即进行；可利用多点位移计、钻孔摄像系统或其它松动圈测定系统随时了解松动圈的发展状况；测定顶底板移近量、两帮移近量和注浆锚杆(注浆锚索)的受力和伸展量也可以间接了解松动圈的发展。
(4)根据巷道断面监测，对巷道断面变形大的部位补打锚杆。该步骤为可选步骤，如果巷道断面收缩均匀，不需要补打锚杆。目的是使巷道均匀收敛， 施工时间根据断面收敛监测情况确定；至于“变形大”的标准，则需要技术人员结合施工标准根据具体情况而定，在此不做限制；该步骤中的锚杆可为普通锚杆，而不必为步骤(2)中具有特定结构的注浆锚杆。
(5)当松动圈厚度大于锚杆长度后，打眼安装锚索，锚索采用注浆锚索。当预计松动圈厚度超过3米时，应使用内隐式大延伸中空注浆锚索；当松动圈厚度不足3米时，可以使用一般中空注浆锚索。该步骤的目的是通过锚索连接自然支撑结构和人工支撑结构。
(6)当巷道断面变形稳定、松动圈不再扩大时进行复喷，复喷形成的混凝土喷浆层的厚度使得钢筋网和钢筋梯至少有20mm的保护层；复喷使用的混凝土为强度不低于C25的混凝土；复喷能带来较好的支护效果，一是封闭巷道，二是防止后续注浆时向外跑浆液，三是确保巷道形成一个良好的断面形状。
(7)复喷混凝土硬化后，利用步骤(2)中安装的注浆锚杆进行围岩浅部注浆。
(8)围岩浅部注浆后，利用步骤(5)中安装的注浆锚索进行围岩深部注浆；注浆体能使巷道的松动圈胶结为一个整体，提高松动圈岩体的内聚力、内摩擦角和弹性模量和残余强度；注浆体和锚固体一起，可以形成一个更有效组合拱，扩大了支护结构的有效承载范围，提高了支护结构的整体性和承载能力；注浆后的围岩整体性好，与原岩形成一个整体，从而在大构造应力作用下保持稳定而不易产生破坏；因而通过浅部注浆和深部注浆，能够增加支护结构的稳定性，防止围岩的风化。
如图2、3、4所示：本实施例中，在步骤(2)中的所述注浆锚杆和步骤(5)中的所述注浆锚索均为半封闭锚固段大延展锚固结构，即注浆锚杆和注浆锚索均包括锚体1及设在锚体1锚固段的延展机构；所述延展机构包括隔离筒2、膨胀套3、引胀件4和用于防止锚固剂流出的密封套51，所述隔离筒2套在膨胀套3外，所述锚体1依次穿过密封套51及膨胀套3后与引胀件4连接；岩体变形对锚体1及引胀件4产生轴向拉力时引胀件4对膨胀套3形成挤压，使得膨 胀套3产生径向变形而膨胀；锚体1可为锚杆杆体或者锚索索体；膨胀套3的内壁在受到径向挤压时会被“撑”开，从而使膨胀套3产生膨胀效果；当岩体出现大变形时，锚体1带动引胀件4沿膨胀套3的轴向运动并挤压膨胀套3的内壁，膨胀套3产生径向变形而膨胀，使得锚体1可沿膨胀套3进一步运动，增加的变形量大，能够容许围岩大变形(为大延展)，而且延展机构设于锚固段，不会减少地下工程的使用断面；密封套51能够保证粘合质量同时减少锚固剂的浪费；膨胀套3部分位于隔离筒2内，为半封闭结构；所述膨胀套3的顶部和底部均设有开口，并且所述膨胀套3的壁上设有从其顶部开口处开始延伸的变形缝3a；膨胀套3的顶部靠近锚孔封闭端；变形缝3a将膨胀套3的壁分隔开，使得膨胀套3的内壁在受到引胀件4的挤压后能够变形而“撑”开，该结构简单、容易实现；所述膨胀套3的壁上设有至少两条沿其轴向延伸的变形缝3a，优选地，所述膨胀套3的壁上设有四条变形缝3a，并且各所述变形缝3a沿膨胀套3的周向均匀分布；变形缝3a的长度决定了延展长度，所述变形缝3a的长度可为膨胀套3长度的1/4-3/4，根据具体使用需求而定；所述引胀件4呈上大下小的锥台状，并且所述引胀件4的大部直径大于膨胀套3的内径、小部直径小于膨胀套3的内径；引胀件4可为圆锥，也可为方锥，只要能够引起膨胀套3变形即可；引胀件4可通过螺接、焊接或者一体成型等方式与锚体1相连；上大下小指的是其横截面；引胀件4的大部直径即其横截面最大时所对应的直径，小部直径即其横截面最小时所对应的直径；引胀件4可为一独立构件，可可以是由多个构件组装而成；在初始状态时，引胀件4的外壁抵在胀套的顶部开口处；所述隔离筒2的顶部封闭、底部设有开口，并且所述隔离筒2套在变形缝3a外；隔离筒2的顶部靠近锚孔封闭端；本实施例中，所述隔离筒2采用弹性塑料制成，从而具有一定的形变，能够容许膨胀套3的变形；所述锚体1上套装有用于密贴于岩体岩面的托盘5及用于调节预紧力的调节件6，所述调节件6对托盘5形成轴向挤压；托盘5、调节件6均采用现有机构，其中调节件6可为与锚体1螺纹配合的螺母，或者其它现有的锁具，在此不再赘述；所述锚体1 为在自由段设有注浆孔(图中未示出)的锚杆杆体或者锚索索体；锚体1采用中空结构，利用注浆孔可进行注浆支护。
实施例三
本实施例的矿井大松动圈巷道渐进式支护方法，包括以下步骤：
(1)在巷道掘进断面的围岩松动圈表面进行初喷，初喷形成的混凝土喷浆层厚度不大于50mm；开挖后，遵守“早支护”原则，立刻喷一层混凝土；混凝土强度不低于C25,为钢纤维混凝土，以提高混凝土的抗拉强度；此外，还应遵守“紧封闭”的原则，尽快利用喷混凝土封闭底板。
(2)初喷后，立刻在强有力的临时支护下铺设钢筋网和钢筋梯，然后打眼安装锚杆，形成“钢筋网+钢筋梯+锚杆”的组合支护。先挂顶板中部钢筋网和钢筋梯，对称分布，安装顶板锚杆；并依此依次向两帮和底板进行。钢筋网钢筋直径为6～12mm，钢筋间距不小于100mm，网孔形状为方形或菱形。钢筋梯为两根长度不小于2000mm、直径不小于18mm的钢筋采用高强度焊条焊接，梯子宽度50～100mm，梯子间距等于设计锚杆间距，并采用并排两根(两根间距为20mm～40mm)的焊接方法。锚杆长度不低于2000mm,巷道围岩表面锚杆支护强度不低于0.15MP,安装预应力不小于锚杆屈服强度的一半。安装锚杆时，选取一定数量的锚杆安装锚杆测力计。该步骤的目的是形成一个能够控制产生有害变形的人工支护结构(小结构)。
(3)根据巷道地质条件选择测定点，在测定点处安装松动圈测定仪器和断面收敛监测仪器以监测两帮和顶板的松动圈的变化和断面变化；根据巷道地质条件，确定测定点间距，每个测定点至少要在两帮和顶板打三个眼，以测定两帮和顶板的松动圈厚度变化；当地质条件变化时，适当增加测定点；目的是随时了解巷道松动圈的发展和巷道断面的收敛情况，施工时间在安装注浆锚杆后立即进行；可利用多点位移计、钻孔摄像系统或其它松动圈测定系统随时了解松动圈的发展状况；测定顶底板移近量、两帮移近量和注浆锚杆(注浆锚索)的受力和伸展量也可以间接了解松动圈的发展。
(4)根据巷道断面监测，对巷道断面变形大的部位补打锚杆。该步骤为可选步骤，如果巷道断面收缩均匀，则不需要补打锚杆。目的是使巷道均匀收敛，施工时间根据断面收敛监测情况确定；至于“变形大”的标准，则需要技术人员结合施工标准根据具体情况而定，在此不做限制；该步骤中的锚杆可为普通锚杆，而不必为步骤(2)中具有特定结构的注浆锚杆。
(5)当松动圈厚度大于锚杆长度后，打眼安装锚索，锚索采用注浆锚索。当预计松动圈厚度超过3米时，应使用内隐式大延伸中空注浆锚索；当松动圈厚度不足3米时，可以使用一般中空注浆锚索。该步骤的目的是通过锚索连接自然支撑结构和人工支撑结构；
(6)当巷道断面变形稳定、松动圈不再扩大时进行复喷，复喷形成的混凝土喷浆层的厚度使得钢筋网和钢筋梯至少有20mm的保护层；复喷使用的混凝土为强度不低于C25的混凝土；复喷能带来较好的支护效果，一是封闭巷道，二是防止后续注浆时向外跑浆液，三是确保巷道形成一个良好的断面形状。
(7)复喷混凝土硬化后，利用步骤(2)中安装的注浆锚杆进行围岩浅部注浆；
(8)围岩浅部注浆后，利用步骤(5)中安装的注浆锚索进行围岩深部注浆；注浆体能使巷道的松动圈胶结为一个整体，提高松动圈岩体的内聚力、内摩擦角和弹性模量和残余强度；注浆体和锚固体一起，可以形成一个更有效组合拱，扩大了支护结构的有效承载范围，提高了支护结构的整体性和承载能力；注浆后的围岩整体性好，与原岩形成一个整体，从而在大构造应力作用下保持稳定而不易产生破坏；因而通过浅部注浆和深部注浆，能够增加支护结构的稳定性，防止围岩的风化。
如图5、6、7所示：本实施例中，在步骤(2)中的所述注浆锚杆和步骤(5)中的所述注浆锚索均为全裸锚固段大延展锚固结构，即注浆锚杆和注浆锚索均包括锚体1及设在锚体1锚固段的延展机构；所述延展机构包括膨胀套2、引胀件3和用于防止锚固剂流出的密封套51，所述锚体1依次穿过密封套51及膨胀 套3后与引胀件4连接；岩体变形对锚体1及引胀件4产生轴向拉力时引胀件4对膨胀套3形成挤压，使得膨胀套3产生径向变形而膨胀；锚体1可为锚杆杆体或者锚索索体；膨胀套3的内壁在受到径向挤压时会被“撑”开，从而使膨胀套3产生膨胀效果；当岩体出现大变形时，锚体1带动引胀件4沿膨胀套3的轴向运动并挤压膨胀套3的内壁，膨胀套3产生径向变形而膨胀，使得锚体1可沿膨胀套3进一步运动，增加的变形量大，能够容许围岩大变形(为大延展)，而且延展机构设于锚固段，不会减少地下工程的使用断面；密封套51能够保证粘合质量同时减少锚固剂的浪费；膨胀套3与锚固剂接触，中间无隔离部件，为全裸结构；所述膨胀套3的顶部和底部均设有开口，并且所述膨胀套3的壁上设有从其顶部开口处开始延伸的变形缝3a；膨胀套3的顶部靠近锚孔封闭端；变形缝3a将膨胀套3的壁分隔开，使得膨胀套3的内壁在受到引胀件4的挤压后能够变形而“撑”开，该结构简单、容易实现；所述变形缝3a为从膨胀套3的内壁向外壁凹陷所形成的凹槽结构；由于膨胀套3外壁与锚固剂相接触，这一结构有利于避免锚固剂流入膨胀套3，同时不影响膨胀的实现；所述膨胀套3的壁上设有至少两条沿其轴向延伸的变形缝3a，优选地，所述膨胀套3的壁上设有四条变形缝3a，并且各所述变形缝3a沿膨胀套3的周向均匀分布；变形缝3a的长度决定了延展长度，所述变形缝3a的长度可为膨胀套3长度的1/5-4/5，根据具体使用需求而定；所述引胀件4呈上大下小的锥台状，并且所述引胀件4的大部直径大于膨胀套3的内径、小部直径小于膨胀套3的内径；引胀件4可为圆锥，也可为方锥，只要能够引起膨胀套3变形即可；引胀件4可通过螺接、焊接或者一体成型等方式与锚体1相连；上大下小指的是其横截面；引胀件4的大部直径即其横截面最大时所对应的直径，小部直径即其横截面最小时所对应的直径；引胀件4可为一独立构件，可可以是由多个构件组装而成；在初始状态时，引胀件4的外壁抵在胀套的顶部开口处；所述引胀件4上设有用于将其与锚固剂分隔开的隔离膜(图中未示出)，防止引胀件4被锚固剂所黏结；所述锚体1上套装有用于密贴于岩体岩面的托盘5及用于调节预紧力的调节件6， 所述调节件6对托盘5形成轴向挤压；托盘5、调节件6均采用现有机构，其中调节件6可为与锚体1螺纹配合的螺母，或者其它现有的锁具，在此不再赘述；所述锚体1为在自由段设有注浆孔(图中未示出)的锚杆杆体或者锚索索体；锚体1采用中空结构，利用注浆孔可进行注浆支护。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。