一種半封閉鋼筋混凝土管片支護系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利屬于礦山災(zāi)害防治領(lǐng)域，具體涉及一種通過預(yù)制鋼筋混凝土管片閉環(huán)注漿支護控制煤礦松軟破碎底鼓巷道長期持續(xù)嚴(yán)重變形的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前隨著煤炭開采向深部發(fā)展，巷道所處的地應(yīng)力環(huán)境越來越復(fù)雜，尤其是在地質(zhì)構(gòu)造附近區(qū)域，圍巖松軟破碎，常規(guī)的支護形式難以控制該地區(qū)巷道圍巖變形破壞，給開采帶來了極大的困難，若處理不當(dāng)將造成井下冒頂和垮幫等事故，并可能造成人員傷亡，極大的增加了施工成本。因此，主被動聯(lián)合支護技術(shù)引起國內(nèi)外的重視。在借鑒國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，我國現(xiàn)場試驗了多種聯(lián)合支護方式，取得了一定的成果。但是目前的支護設(shè)計不能形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)，難以實現(xiàn)整體承載，且施工工藝復(fù)雜，很難從根本上有效防治軟弱破碎煤巖這種地質(zhì)條件所帶來的災(zāi)害，造成支護結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定和掘進速度緩慢，存在安全隱患。
[0003]因此，有必要設(shè)計一種閉環(huán)支護結(jié)構(gòu)來防治軟弱破碎煤巖地質(zhì)條件下井下冒頂、垮幫、底鼓等造成的事故。本發(fā)明采用半封閉鋼筋混凝土管片閉環(huán)支護，通過拼接預(yù)制鋼筋混凝土管片形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)，形成半封閉鋼筋混凝土管片閉環(huán)支護機構(gòu)。這種空間結(jié)構(gòu)允許巷道圍巖有一定的變形，釋放一定能量，隨著巷道變形的增大，該支護結(jié)構(gòu)對圍巖的支護作用逐漸增強，直至達到平衡穩(wěn)定。在鋼筋混凝土管片安裝好后，對淺部圍巖進行高壓注漿，提高破碎頂板的整體性和穩(wěn)定性，支護效果可靠，安全狀態(tài)良好。并且采用預(yù)制鋼筋混凝土管片拼接減輕了井下工人的勞動量，因其安裝工藝簡便，易施工，很大程度上提高了安全作業(yè)程度，節(jié)約鋼材，降低支護成本。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是為了解決松軟破碎底鼓巷道難支護、返修率高的問題，而設(shè)計了一種巷道半封閉鋼筋混凝土管片閉環(huán)支護結(jié)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明提供了一種有效的、低成本、易實施，井下作業(yè)安全程度高的一種松軟破碎底鼓巷道半封閉鋼筋混凝土管片閉環(huán)支護結(jié)構(gòu)。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，而設(shè)計了一種用于煤礦圍巖破碎底鼓巷道半封閉預(yù)制鋼筋混凝土管片閉環(huán)支護結(jié)構(gòu)，其主要操作方法是:
[0007]A)根據(jù)工程的實際情況掘進巷道；
[0008]B)底板架設(shè)預(yù)制鋼筋混凝土反拱結(jié)構(gòu)，并鋪設(shè)預(yù)制混凝土蓋板；
[0009]C)兩幫和頂板拼接預(yù)制鋼筋混凝土管片；
[0010]D)在兩幫和頂板分別打設(shè)注漿錨桿，并進行高壓注漿；
[0011]所述的掘進煤巷應(yīng)盡量保證其表面平整、光滑，避免凹凸不平，便于預(yù)制鋼筋混凝土管片與圍巖充分接觸。
[0012]所述的半封閉鋼筋混凝土管片閉環(huán)支護方式是指采用三塊混凝土管片和一塊混凝土骨架拼接，形成閉環(huán)的支護結(jié)構(gòu)，底板的混凝土反拱后期允許巷道底鼓，實現(xiàn)巷道長期穩(wěn)定使用。
[0013]所述的預(yù)制鋼筋混凝土管片采用礦渣娃酸鹽水泥制作，長度L2000mm?L2500mm，半徑為R2000mm?3000mm，內(nèi)部鋪設(shè)Φ 8mm?Φ 12mm的高強鋼筋，鋼筋排距為600mm?800mm，混凝土管片留設(shè)的打注漿錨桿的孔的直徑為Φ80πιπι?ΦΙΟΟπιπι，承載能力不低于30t。
[0014]所述的預(yù)制底板鋪設(shè)的混凝土板采用礦渣硅酸鹽水泥制作，長度L20 0 0mm?L2500mm，寬度為LlOOOmm?L 1500mm，內(nèi)部鋪設(shè)Φ 8mm?Φ 12mm的高強鋼筋，鋼筋排距為400mm?500mm，承載能力不低于20t。
[0015]所述的巷幫及頂板注漿錨桿采用Φ30mm?Φ 45mm的管縫式注漿錨桿，長度LlOOOmm ?L1800mm，間排距800 X 2000mm ?1000 X 2000mm，注漿壓力 4MPa ?8MPa。
[0016]所述的底板反拱采用礦渣娃酸鹽水泥制作，深度800mm?1200mm，長度4000mm?5000mm，斷面矩形尺寸為200mm?300mm X 200mm?300mm，承載能力不低于30t。
[0017]所述的底板反拱橫梁采用礦渣娃酸鹽水泥制作，長度4000mm?5000mm，斷面矩形尺寸為200mm?300mm X 200mm?300mm，承載能力不低于20t。
[0018]本發(fā)明與以往圍巖破碎底鼓巷道支護方法相比，具有以下優(yōu)點:
[0019]第一，巷道半封閉預(yù)制鋼筋混凝土管片閉環(huán)支護結(jié)構(gòu)能夠形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)，將圍巖變形產(chǎn)生的擠壓力轉(zhuǎn)化為支護結(jié)構(gòu)的環(huán)向應(yīng)力，由于鋼筋混凝土抗壓能力非常強，能夠有效控制圍巖變形。第二，該支護技術(shù)在預(yù)制鋼筋混凝土管片拼接形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)后，進行滯后注漿，加固淺部圍巖，同時將混凝土管片與圍巖之間的孔隙充填滿，使支護與圍巖接觸更充分，避免出現(xiàn)局部應(yīng)力集中而破壞。第三，該支護技術(shù)能夠在保證煤礦規(guī)程中頂板及時支護的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)隧道施工中新奧法的支護機理，即初期允許圍巖有一定的變形，釋放一定的變性能，當(dāng)變形達到某一程度時，預(yù)制鋼筋混凝土管片開始發(fā)揮作用，并且支護作用力隨著變形的增大而增強，直至圍巖達到新的平衡狀態(tài)。第四，底板采用半封閉的反拱進行設(shè)計，而不是跟頂板一樣全封閉，有利于底鼓巷道釋放能量，維持巷道長期穩(wěn)定，避免反復(fù)修復(fù)，大大降低成本。
【附圖說明】
[0020]圖1巷道半封閉鋼筋混凝土管片閉環(huán)注漿支護結(jié)構(gòu)空間布置示意圖[0021 ]圖2巷道半封閉鋼筋混凝土管片閉環(huán)注漿支護結(jié)構(gòu)主視圖
[0022]圖3巷道半封閉鋼筋混凝土管片閉環(huán)注漿支護結(jié)構(gòu)主視圖俯視圖
[0023]圖中:1.底板反拱；2.橫梁；3.頂部預(yù)制鋼筋混凝土管片;4.兩幫預(yù)制鋼筋混凝土管片；5.立柱;6.鋼筋;7.軸向梁;8.鋼筋混凝土蓋板;9.混凝土管片防滑結(jié)構(gòu)；10.管縫式注楽銷桿。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0025](— )掘進煤巷。按設(shè)計毛斷面尺寸掘進成形，井筒斷面形狀為馬蹄形。盡量使巷道表面平整、光滑，避免凹凸不平，為半封閉預(yù)制鋼筋混凝土管片支護構(gòu)件的安裝創(chuàng)造良好的條件。
[0026](二)鋼筋混凝土管片拼接。巷道掘出后，先鋪設(shè)反拱(1)和立柱(5)，架設(shè)橫梁(2)和軸向梁(7)，然后鋪設(shè)預(yù)制鋼筋混凝土蓋板(8)，待蓋板鋪設(shè)好后，架設(shè)兩幫預(yù)制鋼筋混凝土管片(4)和頂板預(yù)制混凝土管片(3)。
[0027](三)滯后注漿加固。在預(yù)制鋼筋混凝土管片鋪設(shè)完畢后，在頂板和兩幫預(yù)制混凝土管片(3)(4)中預(yù)留的孔的位置，采用直徑為Φ30πιπι?Φ50πιπι錨桿鉆機打設(shè)鉆孔，并安設(shè)管縫式錨桿(10)，最后采用高壓注漿栗注射混凝土漿液，直到漿液從混凝土管片拼接位置流出時停止注漿。
[0028]以上將底板半封閉預(yù)制鋼筋混凝土反拱、兩幫以及頂板全封閉預(yù)制鋼筋混凝土管片拼接成一個整體，并進行滯后注漿，形成半封閉預(yù)制鋼筋混凝土管片閉環(huán)注漿支護結(jié)構(gòu)，對松軟破碎底鼓巷道圍巖進行整體支護。該支護技術(shù)能夠有效控制圍巖變形，同時提高了掘巷速度，降低了成本。
【主權(quán)項】
1.一種用于煤礦圍巖破碎底鼓巷道半封閉預(yù)制鋼筋混凝土管片閉環(huán)支護結(jié)構(gòu)，其主要操作方法是: A)根據(jù)工程的實際情況掘進巷道； B)底板架設(shè)預(yù)制鋼筋混凝土反拱結(jié)構(gòu)，并鋪設(shè)預(yù)制混凝土蓋板； C)兩幫和頂板拼接預(yù)制鋼筋混凝土管片； D)在兩幫和頂板分別打設(shè)注漿錨桿，并進行高壓注漿。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤礦圍巖破碎底鼓巷道半封閉預(yù)制鋼筋混凝土管片閉環(huán)支護結(jié)構(gòu)，其中所述的掘進煤巷應(yīng)盡量保證其表面平整、光滑，避免凹凸不平，便于預(yù)制鋼筋混凝土管片與圍巖充分接觸。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤礦圍巖破碎底鼓巷道半封閉預(yù)制鋼筋混凝土管片閉環(huán)支護結(jié)構(gòu)，其中所述的半封閉鋼筋混凝土管片閉環(huán)支護方式是指采用三塊混凝土管片和一塊混凝土骨架拼接，形成閉環(huán)的支護結(jié)構(gòu)，底板的混凝土反拱后期允許巷道底鼓，實現(xiàn)巷道長期穩(wěn)定使用。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤礦圍巖破碎底鼓巷道半封閉預(yù)制鋼筋混凝土管片閉環(huán)支護結(jié)構(gòu)，其中所述的預(yù)制鋼筋混凝土管片采用礦渣硅酸鹽水泥制作，長度L2000mm?L2500mm，半徑為R2000mm?3000mm，內(nèi)部鋪設(shè)Φ 8mm?Φ 12mm的高強鋼筋，鋼筋排距為600mm?800mm，混凝土管片留設(shè)的打注楽銷桿的孔的直徑為Φ 80mm?Φ 100mm，承載能力不低于30to5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤礦圍巖破碎底鼓巷道半封閉預(yù)制鋼筋混凝土管片閉環(huán)支護結(jié)構(gòu)，其中所述的預(yù)制底板鋪設(shè)的混凝土板采用礦渣硅酸鹽水泥制作，長度L2000mm?L2500mm，寬度為L 1000mm?L 1500mm，內(nèi)部鋪設(shè)Φ 8mm?Φ 12mm的高強鋼筋，鋼筋排距為400mm?500mm，承載能力不低于20t。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤礦圍巖破碎底鼓巷道半封閉預(yù)制鋼筋混凝土管片閉環(huán)支護結(jié)構(gòu)，其中所述的巷幫及頂板注漿錨桿采用Φ 30mm?Φ 45mm的管縫式注漿錨桿，長度LlOOOmm ?L1800mm，間排距800 X 2000mm ?1000 X 2000mm，注漿壓力 4MPa ?8MPa。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤礦圍巖破碎底鼓巷道半封閉預(yù)制鋼筋混凝土管片閉環(huán)支護結(jié)構(gòu)，其中所述的底板反拱采用礦渣硅酸鹽水泥制作，深度800mm?1200mm，長度4000mm?5000mm，斷面矩形尺寸為200mm?300_ X 200mm?300mm，承載能力不低于30t。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤礦圍巖破碎底鼓巷道半封閉預(yù)制鋼筋混凝土管片閉環(huán)支護結(jié)構(gòu)，其中所述的底板反拱橫梁采用礦渣娃酸鹽水泥制作，長度4000mm?5000mm，斷面矩形尺寸為200mm?300mm X 200mm?300mm，承載能力不低于20t。
【專利摘要】本發(fā)明屬于礦山災(zāi)害防治領(lǐng)域，具體涉及一種通過預(yù)制鋼筋混凝土管片閉環(huán)注漿支護控制松軟破碎底鼓巷道嚴(yán)重變形的方法。該支護結(jié)構(gòu)能夠形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)，將圍巖變形產(chǎn)生的擠壓力轉(zhuǎn)化為支護結(jié)構(gòu)的環(huán)向應(yīng)力。滯后注漿在加固淺部圍巖的同時，將混凝土管片與圍巖之間的孔隙充填滿，避免出現(xiàn)局部應(yīng)力集中而破壞。該支護技術(shù)能夠在保證煤礦規(guī)程中頂板及時支護的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)隧道施工中新奧法的支護機理，即初期允許圍巖有一定的變形，當(dāng)變形達到某一程度時，預(yù)制鋼筋混凝土管片發(fā)揮支護作用，并且支護作用力隨著變形的增大而增強，直至圍巖達到新的平衡狀態(tài)。底板采用半封閉反拱設(shè)計，有利于底鼓巷道釋放能量，避免反復(fù)修復(fù)，大大降低成本。
【IPC分類】E21D11/08, E21D20/02
【公開號】CN105484763
【申請?zhí)枴緾N201510880825
【發(fā)明人】左建平, 孫運江, 吳迪
【申請人】中國礦業(yè)大學(xué)(北京)
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年12月3日