一種深部巷道緩沖-吸能高抗力耦合支護結構的制作方法
【技術領域】
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[0001]本實用新型涉及巷道支護領域，尤其適用于沖擊地壓強度小于30MPa的巖層巷道支護。
【背景技術】
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[0002]在我國，隨著開采深度的增加和開采范圍的不斷擴大，北京、撫順、棗莊、開溧、大同、北票、南桐等礦區的許多礦井，都先后有沖擊地壓現象發生。隨著開采深度的不斷增加，沖擊地壓的危害將更加突出，很多巷道掘出后1-2個月就會失穩破壞，嚴重影響煤礦生產和巷道的安全使用。我國煤炭資源豐富，目前已探明的煤炭儲量占全世界煤炭總資源的
11.1%，且煤炭儲量在深部居多，埋深在100m以下的煤炭資源約為2.5萬億噸，約占煤炭資源總量的53%。統計1985年至2010年以來，隨開采深度增加，沖擊地壓礦井數量變化規律可知，開采深度平均值由1985年為500m發展為2010年900m左右，沖擊地壓礦井數量由1982年的30個增加為2010年100多個。由此可知，隨著開采深度增加，煤礦動力災害頻度和強度明顯增加。隨著我國國民經濟的迅速發展，煤炭的需求量不斷增加，煤礦開采深度和難度逐漸加大，開采深度達100m左右，千米深井數量也迅速增加，沖擊地壓的發生越來越頻繁，給人民生命、財產和生產安全產生極大的威脅。沖擊地壓的發生具有瞬時性、突發性和破壞性，同時伴隨著大量能量釋放，釋放沖擊能大到103MJ。釋放沖擊能主要作用于兩部分，一部分作用于煤巖體，造成煤巖體的破碎；另一部分通過傳遞消耗作用于巷道圍巖和支護結構，其巨大沖擊能作用于煤巖體及巷道，造成煤巖體破碎和巷道及其支護結構破壞。隨著開采深度的增加，煤巖體內積聚的能量值也越高，也極易造成沖擊破壞。
[0003]而針對深部沖擊地壓的巷道支護關鍵要做到兩點:第一、支護結構必須要能夠控制巷道圍巖較大的變形，第二、在一定程度上必須要適應圍巖的適度變形，不能硬碰硬。而現有的一些傳統技術基本上都不能很好地同時滿足這兩點要求，如工字鋼或U型鋼支護、錨網索或錨注支護、一般的耦合支護。本實用新型一種深部巷道緩沖-吸能高抗力耦合支護結構由三層結構組成，特別是中間層具有緩沖和吸收能量的作用，可以很好地做到以上兩點，達到剛柔并存的效果。該實用新型對保障煤礦安全生產具有重要的實際應用價值。
【實用新型內容】:
[0004]本實用新型所要解決的問題是提供一種能夠適用于深部沖擊地壓強度小于30MPa的巖層巷道支護。
[0005]本實用新型所采用的技術方案是:一種深部巷道緩沖-吸能高抗力耦合支護結構由三層結構組成，最外層是錨噴支護、中間層是緩沖-吸能層、最內層是O型支護。本實用新型僅適用于承載沖擊地壓強度小于30MPa的巷道支護。
[0006]所述最外層是錨網噴支護由錨桿、錨索、混凝土聯合支護組成，所述錨桿長度為1.2?1.5m，間距為0.5m左右，預緊力為40?70kN ;所述錨索長度5?10m，具體長度根據工程條件選取，間距不小于錨索長度的三分之一，一般只布置在巷道的頂部圍巖中；所述混凝土噴射不少于200mm。最外層主要起到加固圍巖和初步支護作用。
[0007]所述中間層是緩沖-吸能層由矸石粒和紅粘土按照1:4的比例混合而成，所述矸石粒的粒徑為2?5mm，抗壓強度為20?50MKa，所述紅粘土為高塑限、低強度、低稠度的紅粘土，其鋪設的厚度為不少于300mm。中間層主要起到緩沖和吸能的隔震作用。
[0008]所述最內層是由鋼筋網，枕木，U型鋼和吸能材料組成的O型支架及連接構件組成，所述鋼筋網的鋼筋直徑為3mm，網的孔徑不小于2mm，所述枕木厚度為15?25mm，所述U型鋼強度至少使用型號為36U，其支護間距小于800mm，所述吸能材料使用多孔金屬材料。最內層主要起到支護的整體穩定和支撐抗力作用。
[0009]本實用新型具有的優點和積極效果是:本實用新型一種深部巷道緩沖-吸能高抗力耦合支護結構由三層結構組成，特別是中間層采用矸石粒和紅粘土混合材料作為緩沖和吸收層，矸石粒是礦固有的資源，材料廉價，兩者混合可以起到很好的隔震作用，本實用新型結構可以很好地適用于沖擊地壓強度小于30MPa的巖層巷道支護，達到剛柔并存的支護效果。
【附圖說明】
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[0010]圖1是本實用新型結構布置示意圖；
[0011 ] 圖2是U型鋼連接構件結構圖。
[0012]其中:1-錨噴支護、2-錨桿、3-錨索、4-初次混凝土噴層、5-緩沖-吸能層、6_鋼筋網、7-枕木、8-U型鋼、9-吸能材料、10-連接構件、11-巷道路基。
【具體實施方式】
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[0013]下面結合附圖與具體實施例對本實用新型進行詳細說明。
[0014]如圖1所示，本實用新型所述的一種深部巷道緩沖-吸能高抗力耦合支護結構由三層結構組成，最外層是錨噴支護1、中間層是緩沖-吸能層5、最內層是O型支護。
[0015]首先是對開掘好的巷道進行錨噴支護1，即先將長度為1.2?1.5m的錨桿2以間距為0.5m左右布置在圍巖中，最后噴射混凝土 4，當錨噴支護I的巷道圍巖基本穩定后，再將錨索3布置在巷道的頂部圍巖中，對巖殼起到加固作用。
[0016]然后在巷道內布置一層鋼筋網6，使鋼筋網6與錨噴支護I之間間距至少保持300mmo
[0017]最后在鋼筋網6與錨噴支護I之間布置中間層5，即矸石粒和紅粘土按照1:4的比例混合物，填充滿后，再鋪設枕木7，如圖2所示，同時通過連接構件10將U型鋼8和吸能材料9組成的O型支架架設在巷道內。
【主權項】
1.一種深部巷道緩沖-吸能高抗力耦合支護結構，由三層結構組成，最外層是錨噴支護、中間層是緩沖-吸能層、最內層是O型支護，所述最外層是錨網噴支護由錨桿、錨索、混凝土聯合支護組成，所述錨桿長度為1.2?1.5m，間距為0.5m左右，預緊力為40?70kN ；所述錨索長度5?10m，間距不小于錨索長度的三分之一；所述混凝土噴射不少于200mm ;所述中間層是緩沖-吸能層由矸石粒和紅粘土按照1:4的比例混合而成，所述矸石粒的粒徑為2?5mm，抗壓強度為20?50MKa，所述紅粘土為高塑限、低強度、低稠度的紅粘土，其鋪設的厚度為不少于300_ ;其特征在于:所述最內層是由鋼筋網，枕木，U型鋼和吸能材料組成的O型支架及連接構件組成，所述鋼筋網的鋼筋直徑為3_，網的孔徑不小于2_，所述枕木厚度為15?25mm，所述U型鋼強度至少使用型號為36U，其支護間距小于800mm，所述吸能材料使用多孔金屬材料。2.如權利要求1所述深部巷道緩沖-吸能高抗力耦合支護結構，其特征是:該結構僅適用于承載沖擊地壓強度低于30MPa的巷道支護。
【專利摘要】本實用新型公開了一種深部巷道緩沖-吸能高抗力耦合支護結構由三層結構組成，最外層是錨噴支護、中間層是緩沖-吸能層、最內層是O型支護。所述最外層主要起到加固圍巖和初步支護作用；所述中間層采用矸石粒和紅粘土混合材料作為緩沖和吸收層，矸石粒是礦固有的資源，材料廉價，主要起到緩沖和吸能的隔震作用；所述最內層主要起到支護的整體穩定和支撐抗力作用。本實用新型結構僅適用于沖擊地壓強度低于30MPa的巖層巷道支護，達到剛柔并存的支護效果。
【IPC分類】E21D11/00
【公開號】CN204703919
【申請號】CN201520165052
【發明人】高盼軍, 章柳柳, 唐洪海, 鮑幫慶, 魏具良, 吳佳, 章冬, 任浩男
【申請人】安徽理工大學
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2015年3月23日