CN105201535A - 一种控制底臌的让抗装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制底臌的让抗装置及其施工方法，它是由锚固系统和让抗系统构成；其中锚固系统由轨枕式锚固梁、预应力锚杆和预应力锚索组成，为让抗装置提供锚固力；所述的让抗系统由滑动组件、弧形弹性钢带和高强弹簧组成，其中滑动组件安置在隧道拱脚处，弧形弹性钢带底部与坑底贴合，两端插入滑动组件，高强弹簧设置在轨枕式锚固梁和弧形弹性钢带之间。本发明采用让抗系统与底板共同变形的思想，解决了软岩巷道底臌变形量大的问题，装置的抗力随变形量增加而增大，最终将底臌变形控制在让抗空间内，在高地应力软岩巷道中可有效控制底臌，应用前景广阔。

Description

一种控制底臌的让抗装置及其施工方法

技术领域

本发明公布了一种控制底臌的让抗装置，特别适用于底臌变形量大的煤矿等矿山高地应力软岩巷道底板的稳定性控制。

背景技术

底臌是煤矿巷道、金属矿山和交通隧道等地下工程中经常遇到的稳定性问题，在底板岩性较差的巷道尤其是高地应力软岩巷道中出现较多。底臌变形量大的巷道，会影响巷道正常使用，增加支护和维修成本，严重的底臌在煤矿生产中还会影响煤矿通风，导致瓦斯积聚。可见，控制底臌是保证巷道运输和使用安全的关键。

巷道底臌的防治措施可分为两种：一种是将巷道已底臌的部分清除，这是一种消极的治理底臌的措施；另一种是从降低巷道围岩应力和保持围岩强度两方面防治底臌，较成熟的方法有仰拱法、底板锚杆锚索法、底板注浆法、封闭式金属支架法、锚网索联合支护法和锚网注联合支护法。上述方法在实际运用过程中起到了一定的效果，但是针对高地应力软岩巷道，其治理效果不是很理想，巷道底板仍旧产生较大的位移。

在本发明之前，申请号为201210093811.1的发明公布了一种反底拱锚固梁控制底鼓的方法，其特征是将预应力锚固系统作用在施工巷道的反底拱梁上，形成底板梁和预应力锚固作用耦合的锚固梁，协同发挥主被动支护作用，但是其锚固梁为刚性结构，变形能力有限，不适用于底臌变形量大的软岩巷道的支护。

申请号为201420476275.8的实用新型公开了一种适用于软岩隧道的仰拱结构，包括预应力锚杆、自钻式中空注浆锚杆、双层刚拱架、泡沫混凝土、钢筋混凝土和箍具。特点是型钢与泡沫混凝土通过箍具搭接成拱，虽然泡沫混凝土混在高地应力条件下产生变形，但变形空间有限，上下层仍为刚性约束，对于高地应力软岩巷道的支护效果有待于提高。

针对以上方法对高地应力软岩巷道底臌治理的缺陷，需要发明一种具有让抗功能的支护装置，在让抗空间内使让抗装置与底板共同变形，当底板位移达到让抗空间的临界值时，装置发挥其刚性支护作用，将底臌控制。

发明内容

本发明针对现有支护方法的不足，提供一种控制底臌的让抗装置及其施工方法，通过该装置解决高地应力软岩巷道底鼓变形量大的问题，既可用于临时支护也可作为永久支护。

本发明一种控制底臌的让抗装置的构造是：由锚固系统和让抗系统构成，其特征在于，所述的锚固系统由轨枕式锚固梁、预应力锚杆和预应力锚索组成，所述的让抗系统由滑动组件、弧形弹性钢带和高强弹簧组成。

所述的轨枕式锚固梁是预制的钢筋混凝土梁，梁体上预留锚固孔道，在装置变形后期提供刚性支护，防止变形进一步发展；所述的预应力锚杆采用直径为18mm～25mm的带肋钢筋，锚固方式可采用端锚或全长锚固；所述的预应力锚索采用矿用锚索，预应力锚杆和预应力锚索锚固到轨枕式锚固梁上，为让抗装置提供锚固力，维持整个装置的稳定。

所述的滑动组件，由厚度为10mm的钢板焊接而成，安置在隧道拱脚处并用锚杆固定，为弧形弹性钢带两端提供较大的变形空间；所述的弧形弹性钢带用厚度为6mm～12mm且弹性变形良好的钢板经切割、弯曲加工制成，底部与巷道坑底贴合，端部插入滑动组件内并固定，钢带上预留直径为25mm～35mm的安装孔洞；所述的高强弹簧为压缩变形弹簧，设置在轨枕式锚固梁和弧形弹性钢带之间，锚索从高强弹簧中穿过。

本发明一种控制底臌的让抗装置的施工方法，具体包括以下步骤：

（1）按照设计要求开挖巷道断面，在指定位置安设预应力锚杆和预应力锚索；

（2）在巷道底板沿开挖轮廓喷射一层30mm～50mm厚的混凝土并保持底板弧面圆顺，待混凝土达到一定强度之后，在边墙底部安装滑动组件并固定；

（3）将弧形弹性钢带按照预留孔洞位置穿过预应力锚杆和预应力锚索安放就位，并固定到滑动组件上，将高强弹簧套在预应力锚索上；

（4）将轨枕式锚固梁穿过预应力锚杆安放在滑动组件上并固定，将预应力锚索穿过轨枕式锚固梁的预留孔，对预应力锚杆和预应力锚索进行锚固和施加预应力。

本发明一种控制底臌的让抗装置，通过装置的让抗变形功能和刚性支护作用解决高地应力软岩巷道底臌变形量大的问题，其优点为：

（1）采用装配式结构，施工速度快，安装过程方便快捷，可在巷道开拓完成之后及早对底板进行支护；

（2）让抗系统与底板共同变形，随着变形量的增加，弧形弹性钢带和高强弹簧的抗力也逐渐变大，当底臌变形量达到让抗变形空间的临界值时，装置上部的轨枕式锚固梁发挥其刚性支护作用，控制底板变形；

（3）让抗变形空间大，弧形弹性钢带和高强弹簧可根据现场底鼓实测变形量灵活选取；

（4）对于临时支护的巷道，其轨枕式锚固梁和让抗系统可以回收利用，节约了支护成本；

（5）根据运输需要可在轨枕式锚固梁上安设运输钢轨，同时也增加了各装置之间的整体性。

附图说明

图1为本发明一种控制底臌的让抗装置在巷道断面空间内的布置图。

图例说明：1-轨枕式锚固梁；2-预应力锚杆；3-预应力锚索；4-滑动组件；5-弧形弹性钢带；6-高强弹簧。

具体实施方式

本发明提供了一种控制底臌的让抗装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

如图1所示，本发明一种控制底臌的让抗装置，主要由轨枕式锚固梁1、预应力锚杆2、预应力锚索3、滑动组件4、弧形弹性钢带5和高强弹簧6组成。

所述的轨枕式锚固梁1是预制的钢筋混凝土梁，梁体上预留锚固孔道；所述的预应力锚杆2采用带肋钢筋，锚固方式可采用端锚或者是全长锚固；所述的预应力锚索3采用矿用锚索。

所述的滑动组件4为容纳弧形弹性钢带两端变形的扁平组件，由钢板焊接而成，安置在隧道拱脚处并用锚杆固定；所述的弧形弹性钢带5用弹性变形良好的钢板经切割、弯曲加工制成，底部与巷道坑底贴合，端部插入滑动组件内并固定；所述的高强弹簧6为压缩变形弹簧，放置在轨枕式锚固梁和弧形弹性钢带之间，锚索从高强弹簧中穿过。

本发明一种控制底臌的让抗装置的施工方法，具体包括以下步骤：

（1）按照设计要求开挖巷道断面，在指定位置安设预应力锚杆2和预应力锚索3；

（2）在巷道底板沿开挖轮廓喷射一层30mm～50mm厚的混凝土并保持底板弧面圆顺，待混凝土达到一定强度之后，在边墙底部安装滑动组件4并固定；

（3）将弧形弹性钢带5按照预留孔洞位置穿过预应力锚杆2和预应力锚索3安放就位，并固定到滑动组件4上，将高强弹簧6套在预应力锚索3上；

（4）将轨枕式锚固梁1穿过预应力锚杆2安放在滑动组件4上并固定，将预应力锚索3穿过轨枕式锚固梁1的预留孔，对预应力锚杆2和预应力锚索3进行锚固和施加预应力。

Claims (2)

1.一种控制底臌的让抗装置，其特征在于，它由锚固系统和让抗系统构成；所述的锚固系统由轨枕式锚固梁、预应力锚杆和预应力锚索组成，其中，轨枕式锚固梁是预制的钢筋混凝土梁，梁体上预留锚固孔道，在装置变形后期提供刚性支护，预应力锚杆和预应力锚索锚固到轨枕式锚固梁上，为让抗装置提供锚固力；所述的让抗系统由滑动组件、弧形弹性钢带和高强弹簧组成，所述的滑动组件，由厚度为10mm的钢板焊接而成，安置在隧道拱脚处并用锚杆固定，为弧形弹性钢带两端提供较大的变形空间，弧形弹性钢带用厚度为6mm～12mm且弹性变形良好的钢板经切割、弯曲加工制成，底部与巷道坑底贴合，端部插入滑动组件内并固定，钢带上预留直径为25mm～35mm的安装孔洞，高强弹簧为压缩变形弹簧，放置在轨枕式锚固梁和弧形弹性钢带之间，锚索从高强弹簧中穿过。

2.如权利要求1所述的一种控制底臌的让抗装置的施工方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

（1）按照设计要求开挖巷道断面，在指定位置安设预应力锚杆和预应力锚索；

（2）在巷道底板沿开挖轮廓喷射一层30mm～50mm厚的混凝土并保持底板弧面圆顺，待混凝土达到一定强度之后，在边墙底部安装滑动组件并固定；

（3）将弧形弹性钢带按照预留孔洞位置穿过预应力锚杆和预应力锚索安放就位，并固定到滑动组件上，将高强弹簧套在预应力锚索上；

（4）将轨枕式锚固梁穿过预应力锚杆安放在滑动组件上并固定，将预应力锚索穿过轨枕式锚固梁的预留孔，对预应力锚杆和预应力锚索进行锚固和施加预应力。