CN107387130A - 巷道支护结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种巷道支护结构,包括:用于对巷道进行第一次支护的主动支护;用于对所述巷道进行第二次支护的被动支护,所述被动支护支撑所述主动支护且包括多个钢管,每个所述钢管内填充混凝土。根据本发明的巷道支护结构,支护效果好、安全稳定性高,利于保证生产的安全性和连续性。
Description
技术领域
本发明涉及巷道支护技术领域,具体而言,涉及一种巷道支护结构。
背景技术
在高应力和极破碎的岩体中掘进巷道,巷道容易发生片帮冒顶及严重的收缩变形,影响正常生产,并带来安全隐患。
相关技术中的巷道支护结构,支护效果不佳,并且由于其抗弯刚度和承载能力有限,巷道经常发生顶板下沉、两帮收敛、底鼓等严重变形,需要经常返修,安全稳定性较差。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提出一种巷道支护结构,所述巷道支护结构具有支护效果好、安全稳定性高等优点。
根据本发明实施例的巷道支护结构,包括:用于对巷道进行第一次支护的主动支护;用于对所述巷道进行第二次支护的被动支护,所述被动支护支撑所述主动支护且包括多个钢管,每个所述钢管内填充混凝土。
根据本发明实施例的巷道支护结构,支护效果好、安全稳定性高,利于保证生产的安全性和连续性。
另外,根据本发明实施例的巷道支护结构还具有如下附加的技术特征:
根据本发明的一些实施例,所述主动支护包括:多个第一锚杆,多个所述第一锚杆插设于所述巷道的周壁且彼此间隔设置,每个所述第一锚杆的一部分从所述巷道的周壁露出;支护网,所述支护网挂设于所述第一锚杆,所述支护网与所述第一锚杆均埋设于第一层混凝土内,多个所述钢管支撑所述第一层混凝土。
根据本发明的一些实施例,所述被动支护还包括:多个第二锚杆,多个所述第二锚杆彼此间隔设置且分别将多个所述钢管锚固于所述巷道的周壁。
进一步地,每个所述钢管为闭环形,每个所述钢管设有沿其周向间隔开且贯通所述钢管的周壁的多个锚固孔,每个所述锚固孔内设有锚固管,所述第二锚杆穿设于所述锚固管。
根据本发明的一些实施例,每个所述钢管沿其周向分为多段子钢管,相邻两段所述子钢管通过接头套管相连。
进一步地,多个所述钢管沿所述巷道的轴向间隔设置,相邻两个所述钢管之间通过连接杆相连。
更进一步地,每个所述钢管上设有连接管,所述连接杆的两端分别设于相邻两个所述钢管上的所述连接管内。
根据本发明的一些实施例,所述巷道支护结构还包括:用于对所述巷道进行第三次支护的多个轴向钢筋和多个周向钢筋,多个所述轴向钢筋沿所述巷道的周向间隔设置且多个所述周向钢筋沿所述巷道的轴向间隔设置,多个所述轴向钢筋和多个所述周向钢筋均埋设于第二层混凝土内且支撑所述被动支护。
有利地,相邻两个所述钢管之间设有多个第三锚杆,多个所述第三锚杆插设于所述巷道的周壁且埋设于所述第二层混凝土。
可选地,所述第三锚杆为注浆锚杆且部分从所述第二层混凝土露出。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是根据本发明实施例的巷道支护结构的示意图;
图2是根据本发明实施例的巷道支护结构的被动支护的结构示意图;
图3是根据本发明实施例的巷道支护结构的被动支护的第一段子钢管的结构示意图;
图4是根据本发明实施例的巷道支护结构的被动支护的第一段子钢管的结构示意图;
图5是根据本发明实施例的巷道支护结构的被动支护的第二段子钢管(第四段子钢管)的结构示意图;
图6是根据本发明实施例的巷道支护结构的被动支护的第二段子钢管(第四段子钢管)的结构示意图;
图7是根据本发明实施例的巷道支护结构的被动支护的第三段子钢管的结构示意图;
图8是根据本发明实施例的巷道支护结构的被动支护的第三段子钢管的结构示意图;
图9是根据本发明实施例的巷道支护结构的被动支护的第一段子钢管的局部剖视图;
图10是根据本发明实施例的巷道支护结构的连接杆的结构示意图。
附图标记:
巷道支护结构1,
连接管110,
第一段子钢管111,第二段子钢管112,第三段子钢管113,第四段子钢管114,
接头套管115,挡环116,
锚固管117,混凝土灌注管118,预留孔119,
第二锚杆120,连接杆130,
轴向钢筋210,周向钢筋220,第三锚杆230,
碎石2,水沟3。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述根据本发明实施例的巷道支护结构1。
如图1-图10所示,根据本发明实施例的巷道支护结构1,包括主动支护(图中未示出)和被动支护。
主动支护采用喷锚网支护方式,主动支护随着掘进工作面的推进而实施,即,主动支护随掘随支;被动支护采用多个钢管混凝土支架,被动支护可以滞后主动支护架设,并且,被动支护在巷道的轴向上距离掘进工作面不超过10m。
具体而言,主动支护包括多个第一锚杆和支护网。多个第一锚杆插设在巷道的周壁上,并且多个第一锚杆沿巷道的轴向(即巷道的长度方向)排列成间隔开的多排,每排包括沿巷道的周向间隔设置的多个第一锚杆。每个第一锚杆的头部露出于巷道的周壁,支护网挂设在多个第一锚杆上,然后,对巷道的周壁进行喷射混凝土,使支护网与多个第一锚杆均埋设在第一层混凝土内。
其中,第一锚杆为砂浆锚杆,当然,第一锚杆还可以为药卷锚杆,例如,采用树脂药卷进行锚固。多个第一锚杆的排间距为1.0m×1.0m,这里,排间距指的是在巷道的轴向上相邻的两个第一锚杆之间的距离和在巷道的周向上相邻的两个第一锚杆之间的距离。每个第一锚杆的长度为2.25m,每个第一锚杆的杆体采用直径为22mm的二级螺纹钢筋制作而成,第一锚杆的紧固端采用辊轧直螺纹。第一锚杆的锚固垫板为厚度为10mm的钢板,锚固垫板的长×宽为200mm×200mm。
支护网为金属网,该金属网采用直径为6.5mm的钢筋制作而成,该金属网的网度为150mm×150mm,施工中金属网的网片之间要保证连接牢靠。喷射混凝土的厚度为100mm,强度等级为C30。
需要说明的是,主动支护要满足“三径配套”的要求:钻孔直径、第一锚杆的直径和锚固剂的直径应合理匹配。第一锚杆和喷射混凝土要严格遵守《锚杆喷射混凝土支护技术规范》,并根据规范要求进行备料。
钢管混凝土支架包括钢管和多个第二锚杆120。钢管为闭环形,钢管采用外直径为219mm的无缝钢管制作而成。安装钢管混凝土支架时,应保证钢管混凝土支架紧贴主动支护。钢管混凝土支架安装完毕后,采用多个第二锚杆120对钢管混凝土支架进行锚固,每个钢管对应16个第二锚杆120,16个第二锚杆120沿钢管的周向均匀间隔设置,相邻两个第二锚杆120沿钢管的轴向的间距为940mm。
其中,第二锚杆120为砂浆锚杆,当然,第二锚杆120还可以为药卷锚杆,例如,采用树脂药卷进行锚固。每个第二锚杆120的长度为2.25m,每个第二锚杆120的杆体采用直径为22mm的二级螺纹钢筋制作而成,第二锚杆120的紧固端采用辊轧直螺纹。第二锚杆120的锚固垫板为厚度为10mm的钢板,锚固垫板的长×宽为120mm×120mm。
多个钢管混凝土支架沿巷道的轴向间隔设置,相邻两个钢管混凝土支架之间的距离为750mm,相邻两个钢管混凝土支架之间通过多个连接杆130和多个连接管110连接。多个连接管110焊接在钢管上且沿钢管的周向间隔设置,焊缝的高度为8mm,每个连接管110为外直径为32mm、壁厚为2.5mm、长度为50mm的无缝钢管。连接杆130由直径为20mm的圆钢制作而成,相邻两个钢管混凝土支架之间通过8个连接杆130相连,每个连接杆130的两端分别配合在相邻两个钢管上的连接管110内。
钢管由四段弧形的子钢管围合而成,四段子钢管之间采用接头套管115连接。根据装配要求,接头套管115可以为弧形管或直管,施工时可以根据现场实际需要来选择。
具体地,上述四段子钢管沿钢管的周向由顶部开始依次为第一段子钢管111、第二段子钢管112、第三段子钢管113和第四段子钢管114。为了防止接头套管115向下滑动,第三段子钢管113的两端、第二段子钢管112的上端和第四段子钢管114的上端焊置挡环116,焊缝的高度为8mm。
每段子钢管上设有4个锚固孔,每个锚固孔内设有锚固管117,锚固管117的两端分别焊接在子钢管上,焊缝的高度为8mm。钢管混凝土支架井下安装完毕后,第二锚杆120穿过锚固管117对钢管混凝土支架进行锚固。其中,锚固管117为钢制管。
如图7所示,在第三段子钢管113上焊置混凝土灌注管118,焊缝的高度为8mm。混凝土灌注管118由无缝钢管制作,混凝土灌注管118的外直径为32mm、壁厚为2.5mm,混凝土灌注管118伸出第三段子钢管11380mm。如图9所示,在第一段子钢管111的锚固管117上设置预留孔119,钢管混凝土支架井下安装并锚固完毕后,使用混凝土输送泵通过混凝土灌注管118向钢管内灌注混凝土,预留孔119用于混凝土排气排浆。其中,灌注的混凝土的强度等级为C40,确保钢管内混凝土充满后方可停止灌注;预留孔119处的锚固垫板待混凝土灌注结束后安装。
由此,根据本发明实施例的巷道支护结构1,钢管混凝土支架中钢管的约束作用使钢管内的混凝土处于三向受压状态,从而使钢管内的混凝土具有更高的抗压强度;钢管与内填混凝土共同承受轴向压力,并且,钢管为圆柱体形,具有合理的截面形状,从而抗弯刚度大,无异向性,不易扭曲变形,提高了支护强度,能够有效减小高应力下的巷道变形。
根据本发明实施例的巷道支护结构1,通过将钢管混凝土支架的高强度被动支护和喷锚网的主动支护相结合,可以对高应力下的破碎岩体具有良好的支护效果,有利于破碎围岩巷道长期的安全稳定,可以减少巷道返修率,延长巷道的使用年限,降低矿山生产成本,保证生产的安全性和连续性。
有利地,可以根据具体实施情况对巷道进行第三次支护,包括单层钢筋混凝土支护和多个第三锚杆230。单层钢筋混凝土支护包括多个轴向钢筋210和多个周向钢筋220,多个轴向钢筋210沿巷道的周向间隔设置,多个周向钢筋220沿巷道的轴向间隔设置。例如,在巷道的周向上相邻两个轴向钢筋210之间的间距为300mm,在巷道的轴向上相邻两个周向钢筋220之间的间距为250mm。其中,轴向钢筋210的搭接长度为35d,d为轴向钢筋210的直径,例如,d=12mm,周向钢筋220的直径为18mm。
多个第三锚杆230插设于巷道的周壁,多个轴向钢筋210、多个周向钢筋220和多个第三锚杆230均埋设于第二层混凝土内。多个第三锚杆230沿巷道的轴向排列成多排,每排包括沿巷道的周向间隔分布的多个第三锚杆230,且每排第三锚杆230位于相邻两个钢管混凝土支架之间。多个第三锚杆230的排间距为1.5m×1.5m,这里,排间距指的是在巷道的轴向上相邻的两个第三锚杆230之间的距离和在巷道的周向上相邻的两个第三锚杆230之间的距离。
第三锚杆230为水灰比为(0.6-0.8):1的内注式注浆锚杆,每个第三锚杆230由外直径为32mm、壁厚为6mm的无缝钢管制作而成,每个第三锚杆230的长度为3m。第三锚杆230的锚固垫板由长×宽×厚为200mm×200mm×10mm的钢板制作而成。
值得注意的是,第三次支护需要在掘进后的1个月内进行,并且,第三次支护的支护体在巷道的轴向上距离掘进工作面不超过30m。其中,第二层混凝土的强度等级为C30,平均厚度为400mm。由此,砂浆锚杆、金属网、喷射混凝土、钢管混凝土支架、钢筋混凝土和注浆锚杆共同作用,形成一个联合支护体,从而支护效果更好。支护完成后,可以在巷道的底部填充碎石2,以形成路面,并且,可以构筑用于排水的水沟3。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种巷道支护结构,其特征在于,包括:
用于对巷道进行第一次支护的主动支护;
用于对所述巷道进行第二次支护的被动支护,所述被动支护支撑所述主动支护且包括多个钢管,每个所述钢管内填充混凝土。
2.根据权利要求1所述的巷道支护结构,其特征在于,所述主动支护包括:
多个第一锚杆,多个所述第一锚杆插设于所述巷道的周壁且彼此间隔设置,每个所述第一锚杆的一部分从所述巷道的周壁露出;
支护网,所述支护网挂设于所述第一锚杆,所述支护网与所述第一锚杆均埋设于第一层混凝土内,多个所述钢管支撑所述第一层混凝土。
3.根据权利要求1所述的巷道支护结构,其特征在于,所述被动支护还包括:
多个第二锚杆,多个所述第二锚杆彼此间隔设置且分别将多个所述钢管锚固于所述巷道的周壁。
4.根据权利要求3所述的巷道支护结构,其特征在于,每个所述钢管为闭环形,每个所述钢管设有沿其周向间隔开且贯通所述钢管的周壁的多个锚固孔,每个所述锚固孔内设有锚固管,所述第二锚杆穿设于所述锚固管。
5.根据权利要求1所述的巷道支护结构,其特征在于,每个所述钢管沿其周向分为多段子钢管,相邻两段所述子钢管通过接头套管相连。
6.根据权利要求5所述的巷道支护结构,其特征在于,多个所述钢管沿所述巷道的轴向间隔设置,相邻两个所述钢管之间通过连接杆相连。
7.根据权利要求6所述的巷道支护结构,其特征在于,每个所述钢管上设有连接管,所述连接杆的两端分别设于相邻两个所述钢管上的所述连接管内。
8.根据权利要求1所述的巷道支护结构,其特征在于,还包括:
用于对所述巷道进行第三次支护的多个轴向钢筋和多个周向钢筋,多个所述轴向钢筋沿所述巷道的周向间隔设置且多个所述周向钢筋沿所述巷道的轴向间隔设置,多个所述轴向钢筋和多个所述周向钢筋均埋设于第二层混凝土内且支撑所述被动支护。
9.根据权利要求8所述的巷道支护结构,其特征在于,相邻两个所述钢管之间设有多个第三锚杆,多个所述第三锚杆插设于所述巷道的周壁且埋设于所述第二层混凝土。
10.根据权利要求9所述的巷道支护结构,其特征在于,所述第三锚杆为注浆锚杆且部分从所述第二层混凝土露出。
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