CN107956491B - 一种基于“钢格栅-钢管混凝土”的软岩巷道支护方法 - Google Patents
一种基于“钢格栅-钢管混凝土”的软岩巷道支护方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107956491B CN107956491B CN201710785538.1A CN201710785538A CN107956491B CN 107956491 B CN107956491 B CN 107956491B CN 201710785538 A CN201710785538 A CN 201710785538A CN 107956491 B CN107956491 B CN 107956491B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- steel
- roadway
- support
- steel grating
- concrete
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 106
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 106
- 239000004567 concrete Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 230000008093 supporting effect Effects 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000011381 foam concrete Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910001294 Reinforcing steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 2
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 claims 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000000518 rheometry Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
- E21D11/14—Lining predominantly with metal
- E21D11/15—Plate linings; Laggings, i.e. linings designed for holding back formation material or for transmitting the load to main supporting members
- E21D11/152—Laggings made of grids or nettings
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
- E21D11/04—Lining with building materials
- E21D11/10—Lining with building materials with concrete cast in situ; Shuttering also lost shutterings, e.g. made of blocks, of metal plates or other equipment adapted therefor
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
- E21D11/04—Lining with building materials
- E21D11/10—Lining with building materials with concrete cast in situ; Shuttering also lost shutterings, e.g. made of blocks, of metal plates or other equipment adapted therefor
- E21D11/107—Reinforcing elements therefor; Holders for the reinforcing elements
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
- E21D11/14—Lining predominantly with metal
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Architecture (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Road Paving Structures (AREA)
- Lining And Supports For Tunnels (AREA)
Abstract
本发明属于软岩巷道加固支护技术领域,涉及用钢格栅支架和钢管混凝土支架联合支护软岩巷道的方法。其特征在于,施工时先在巷道围岩表面铺设钢筋网,然后增设钢格栅支架并喷射泡沫混凝土,形成巷道的初期柔性支护体系。待泡沫混凝土达到设计强度后,在钢格栅支架间增设钢管混凝土支架,形成巷道的后期刚性支护体系。本发明初期采用柔性支护,能有效释放围岩压力,后期采用刚性支护可有效控制围岩变形,能保证巷道施工及运营安全,并降低支护费用,具有质量可靠,支护强度高,施工便捷快速,安全可靠的优点。
Description
技术领域
本发明属于软岩巷道支护领域,涉及用钢格栅支架和钢管混凝土支架联合支护软岩巷道的方法。
背景技术
为满足我国经济社会持续快速的发展需要,我国兴建了一大批矿井。随着煤炭资源开采深度的不断增加,巷道所处环境的地应力进一步增大,部分巷道围岩呈现出低强度、膨胀性、强流变性等特点,增大了开采作业难度,造成软岩巷道的支护与维护问题越来越突出。因此,研究高地应力软岩巷道有效支护方式是保证巷道稳定性和这类矿山持续稳定发展的关键。型钢+锚网喷联合支护方式是我国深部软岩巷道的常用支护方式,一度取得较好的支护成果,但是随着应用的推广逐渐暴露出许多缺点:支护强度不足、性价比不高、工作阻力低、受力结构不合理等。
针对软岩巷道难以支护的难题,不断有人在尝试新思路、新材料和新技术,其中以钢管混凝土支架最具突破性,具有承载力高、稳定性好、支护成本低等特点。钢管混凝土支架是在钢管中灌注混凝土形成的,充分利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中的相互作用,即钢管对其核心混凝土的约束作用,使混凝土处于复杂应力状态,从而使混凝土的强度得以提高,而由于混凝土的存在,可以延缓或避免钢管过早地发生局部屈曲。正是由于钢管混凝土的这些优点,其在一些煤矿中都得到了成功的应用。但是,钢管混凝土支架为刚性支护系统,单纯的用钢管混凝土支架进行巷道支护存在许多问题,如围岩应力得不到充分释放,不能定量让压,造成作用在钢管混凝土支架的压力过大,进而造成支护失效。
发明内容
本发明的目的是提出一种基于“钢格栅-钢管混凝土”的软岩巷道支护方法,该方法结合柔性支护和刚性支护的特点,不仅能充分释放巷道围岩压力而且能有效控制巷道围岩变形,提高软岩巷道的支护效果。
本发明通过以下技术方案实现:
基于“钢格栅-钢管混凝土”的软岩巷道支护方法具体包括以下步骤:
(1)沿着巷道围岩表面铺设钢筋网,钢筋直径为Φ6~12mm,环向钢筋和纵向钢筋正交布置,网格尺寸大小为10×10cm~30×30cm;
(2)增设钢格栅支架;每榀钢格栅支架由4根纵筋和系列箍筋构成,断面尺寸为20×20cm~40×40cm。纵筋直径为Φ16~32mm,箍筋直径为Φ8~12mm,箍筋间距为20~60cm。钢格栅支架间距为0.6~2.4m,支架间采用3~6道的Φ16~22mm的钢筋焊接连接。
(3)喷射强度为C20-C50的泡沫混凝土直至泡沫混凝土层的厚度高出钢格栅支架高度2-3cm,并养护至龄期;
(4)在钢格栅支架中间位置增设钢管混凝土支架,并采用双弧形顶杆支撑钢管混凝土支架。
所述在巷道围岩表面铺设的钢筋网,可将围岩压力有效传递至钢格栅支架和钢管混凝土支架上。
所述钢格栅支架间采用3~5道Φ16~22的钢筋焊接连接,可以有效防止钢格栅支架侧向倾斜或倾倒。
所述的泡沫混凝土为一种强度较高、变形能力大的材料,与钢格栅支架结合使用,可以实现有效释放围岩压力和保证巷道稳定的双重目的。
所述的钢管混凝土支架采用双弧形顶杆支撑,可以有效防止钢管混凝土支架侧向倾斜或倾倒,具有支顶速度快,施工便捷方便,可重复使用的特点。
所述的双弧形顶杆由左、右两件弧形顶杆和一螺纹套筒组成,通过螺纹套筒将左、右两件弧形顶杆连接成整体。弧形顶杆一端为半径与被支撑支架钢管管径相同的半圆形结构,一端为螺纹结构
由本发明的技术方案可见,基于“钢格栅-钢管混凝土”的软岩巷道支护方法利用巷道围岩表面铺设的钢筋网、钢格栅支架和喷射泡沫混凝土层所形成的巷道初期柔性支护体系充分释放围岩压力,利用增设在钢格栅支架间的钢管混凝土支架所形成的巷道后期刚性支护体系控制围岩变形,从而可有效提高支护效果,并有效降低支护费用,具有质量可靠,支护强度高,施工便捷快速,安全可靠等优点。
附图说明
图1为“钢格栅-钢管混凝土”的软岩巷道支护方法侧视图;
图2为“钢格栅-钢管混凝土”的软岩巷道支护方法正视图;
图3为钢格栅支架横断面图;
图4为钢格栅支架剖面图;
图5为钢格栅箍筋详图;
图6为双弧形顶杆示意图;
其中:1—钢筋网;2—钢格栅支架;3—钢格栅支架焊接连接钢筋;4—泡沫混凝土层;5—钢管混凝土支架;6—双弧形顶杆;7—钢格栅支架纵筋;8—钢格栅支架箍筋;9—左弧形顶杆;10—右弧形顶杆;11—螺纹套筒;12—半圆形结构;13—螺纹结构
具体实施方式
本发明提供一种基于“钢格栅-钢管混凝土”的软岩巷道支护方法,为使发明目的,技术方案及效果更加清楚、明确,以下对发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释发明,并不用于限定发明。具体实施方式如下:
煤巷开挖后,第一步进行钢格栅支架柔性支护,第二步进行钢管混凝土支架刚性支护。
(1)钢格栅支架柔性支护
巷道开挖后,在巷道表面铺设钢筋网1,钢筋网1选用Φ6mm钢筋正交布置,网格尺寸控制为10×10cm。
架设钢格栅支架的纵筋2,随后安装箍筋3,纵筋和箍筋采用14#铁丝固定,形成一榀钢格栅支架。重复上述步骤,可形成巷道支护用的系列钢格栅支架,支架间的间距为0.8m。纵筋选用Φ22mm的螺纹钢筋,支架断面尺寸为20×20cm,箍筋选用Φ6mm的光圆钢筋,箍筋间距为30cm。
采用4道直径为Φ22mm的螺纹钢筋焊接支顶钢格栅支架,4道直径为Φ22mm的螺纹钢筋沿巷道环向等间距布置。
喷射强度为C30的泡沫混凝土层,泡沫混凝土层厚度控制为22cm,保证将钢格栅支架有效包裹覆盖。
(2)钢管混凝土支架刚性支护
泡沫混凝土达到设计强度后,在钢格栅支架间铺设钢管混凝土支架。
采用4道双弧顶杆支撑连接两个临近的钢管混凝土支架,4道双弧顶杆沿巷道环向等间距布置。
基于“钢格栅-钢管混凝土”的软岩巷道支护方法,结合了柔性支护和刚性支护的特性,可以实现有效释放围岩压力并控制围岩变形的双重目的,减小巷道变形量,提高巷道整体稳定性,从而使煤巷支护效果得到大幅提高与改善,保证巷道在服务期内的安全性。
以上所述,仅为较佳的具体实施方式。本发明的保护范围不局限于此,任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (3)
1.一种基于“钢格栅-钢管混凝土”的软岩巷道支护方法,其特征在于:巷道围岩表面铺设的钢筋网、钢格栅支架和喷射泡沫混凝土层组成巷道初期柔性支护体系,增设在钢格栅支架间的钢管混凝土支架为巷道后期的刚性支护体系;
支护施工包括以下步骤:
(1)巷道开挖完成后,沿着巷道围岩表面铺设钢筋网;
(2)增设钢格栅支架,并采用钢筋焊接支顶钢格栅支架;
(3)喷射泡沫混凝土层,并养护至龄期;
(4)在钢格栅支架间增设钢管混凝土支架,并采用双弧形顶杆支撑钢管混凝土支架;
所述的钢筋网采用正交方式布置,网格尺寸大小为10×10cm~30×30cm,钢筋直径为Φ6~12mm;
所述钢格栅支架间距为0.6~2.4m,钢格栅支架间采用3~6道的Φ16~22mm的钢筋焊接连接;
双弧形顶杆由左、右两件弧形顶杆和一螺纹套筒组成,通过螺纹套筒将左、右两件弧形顶杆连接成整体;弧形顶杆一端为半径与被支撑支架钢管管径相同的半圆形结构,一端为螺纹结构,双弧形顶杆支撑连接两个相邻的钢管混凝土支架,并且沿巷道环向等间距布置。
2.根据权利要求1所述的一种基于“钢格栅-钢管混凝土”的软岩巷道支护方法,其特征在于每榀钢格栅支架断面尺寸为20×20cm~40×40cm,由4根纵筋和系列箍筋构成,纵筋直径为Φ12~32mm,箍筋直径为Φ8~12mm,箍筋间距为20~60cm。
3.根据权利要求1所述的一种基于“钢格栅-钢管混凝土”的软岩巷道支护方法,其特征在于喷射泡沫混凝土层将钢格栅支架有效包裹,包裹厚度为2~3cm,强度为C20~C50。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710785538.1A CN107956491B (zh) | 2017-10-11 | 2017-10-11 | 一种基于“钢格栅-钢管混凝土”的软岩巷道支护方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710785538.1A CN107956491B (zh) | 2017-10-11 | 2017-10-11 | 一种基于“钢格栅-钢管混凝土”的软岩巷道支护方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107956491A CN107956491A (zh) | 2018-04-24 |
CN107956491B true CN107956491B (zh) | 2020-05-12 |
Family
ID=61954454
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710785538.1A Expired - Fee Related CN107956491B (zh) | 2017-10-11 | 2017-10-11 | 一种基于“钢格栅-钢管混凝土”的软岩巷道支护方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107956491B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112593977A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-04-02 | 中煤科工集团北京华宇工程有限公司 | 巷道支护装置 |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004285711A (ja) * | 2003-03-24 | 2004-10-14 | Public Works Research Institute | 拡大トンネルの築造方法 |
CN101725362A (zh) * | 2009-12-09 | 2010-06-09 | 中国矿业大学(北京) | 动压软岩巷道基于钢管混凝土支架的复合支护装置 |
CN101852083A (zh) * | 2010-04-16 | 2010-10-06 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 大变形易冒落破碎松散巷道的快速支护方法及装置 |
CN102852533A (zh) * | 2012-10-18 | 2013-01-02 | 山东大学 | 让压型约束砼拱架高强立体支护体系 |
CN204024678U (zh) * | 2014-08-29 | 2014-12-17 | 中铁十六局集团有限公司 | 一种隧道支护设备 |
CN104265322A (zh) * | 2014-09-23 | 2015-01-07 | 山东科技大学 | 一种深井巷道围岩非对称变形的控制方法 |
CN105781574A (zh) * | 2016-04-19 | 2016-07-20 | 长安大学 | 一种隧道装配式支护体系及其施工方法 |
CN105781593A (zh) * | 2016-05-13 | 2016-07-20 | 中铁四局集团第三建设有限公司 | 一种钢格栅辅助引水隧洞初期支护结构及方法 |
CN106014452A (zh) * | 2016-07-08 | 2016-10-12 | 山东大学 | 一种适用于地下隧洞的高强约束混凝土支护体系 |
CN106593467A (zh) * | 2016-11-09 | 2017-04-26 | 大唐陇东能源有限公司 | 一种煤矿井下软岩巷道支护方法 |
CN206280080U (zh) * | 2016-12-08 | 2017-06-27 | 贵州省公路工程集团有限公司 | 隧道钢支撑初期支护喷射混凝土压模 |
CN107218061A (zh) * | 2017-07-04 | 2017-09-29 | 山东大学 | 一种刚柔耦合的隧道监测支护综合体系与方法 |
-
2017
- 2017-10-11 CN CN201710785538.1A patent/CN107956491B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004285711A (ja) * | 2003-03-24 | 2004-10-14 | Public Works Research Institute | 拡大トンネルの築造方法 |
CN101725362A (zh) * | 2009-12-09 | 2010-06-09 | 中国矿业大学(北京) | 动压软岩巷道基于钢管混凝土支架的复合支护装置 |
CN101852083A (zh) * | 2010-04-16 | 2010-10-06 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 大变形易冒落破碎松散巷道的快速支护方法及装置 |
CN102852533A (zh) * | 2012-10-18 | 2013-01-02 | 山东大学 | 让压型约束砼拱架高强立体支护体系 |
CN204024678U (zh) * | 2014-08-29 | 2014-12-17 | 中铁十六局集团有限公司 | 一种隧道支护设备 |
CN104265322A (zh) * | 2014-09-23 | 2015-01-07 | 山东科技大学 | 一种深井巷道围岩非对称变形的控制方法 |
CN105781574A (zh) * | 2016-04-19 | 2016-07-20 | 长安大学 | 一种隧道装配式支护体系及其施工方法 |
CN105781593A (zh) * | 2016-05-13 | 2016-07-20 | 中铁四局集团第三建设有限公司 | 一种钢格栅辅助引水隧洞初期支护结构及方法 |
CN106014452A (zh) * | 2016-07-08 | 2016-10-12 | 山东大学 | 一种适用于地下隧洞的高强约束混凝土支护体系 |
CN106593467A (zh) * | 2016-11-09 | 2017-04-26 | 大唐陇东能源有限公司 | 一种煤矿井下软岩巷道支护方法 |
CN206280080U (zh) * | 2016-12-08 | 2017-06-27 | 贵州省公路工程集团有限公司 | 隧道钢支撑初期支护喷射混凝土压模 |
CN107218061A (zh) * | 2017-07-04 | 2017-09-29 | 山东大学 | 一种刚柔耦合的隧道监测支护综合体系与方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107956491A (zh) | 2018-04-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10415387B2 (en) | High-strength confined concrete support system for underground tunnel | |
CN102839981B (zh) | 深部软岩巷道三维预应力钢绞线壁后充填支架支护体系 | |
CN104389628B (zh) | 滑坡地段隧道加固装置及加固施工方法 | |
CN106401614B (zh) | 一种用于大断面软弱围岩隧道施工支护结构及其施工方法 | |
CN103075165B (zh) | 煤巷纵向梁复合式支护方法 | |
CN204691789U (zh) | 一种可调节的隧道支护结构 | |
CN105756685B (zh) | 一种管片衬砌加强型联合支护结构 | |
CN104863615A (zh) | 跨大型活动断裂带隧道抗震型结构 | |
CN106677804B (zh) | 一种沿空留巷巷旁支护系统及其构筑方法 | |
CN203614107U (zh) | 马头门复合支护结构 | |
CN103670446B (zh) | 圆形引水隧洞2/3圆砼衬砌施工方法 | |
CN101899837A (zh) | 加固岩质边坡深部滑裂面的混凝土抗剪主动支护结构 | |
CN102720498A (zh) | 采煤工作面沿空留巷开采工艺方法 | |
CN104847381A (zh) | 一种深部巷道缓冲-吸能高抗力耦合支护方法 | |
CN109695452A (zh) | 一种能够轴向让压的单层井筒及其施工方法 | |
CN107956491B (zh) | 一种基于“钢格栅-钢管混凝土”的软岩巷道支护方法 | |
CN202882939U (zh) | 深部软岩巷道三维预应力钢绞线壁后充填支架支护体系 | |
CN109083660B (zh) | 基于钢筋混凝土底梁的软岩巷道或隧道底鼓治理支护结构及方法 | |
CN204941565U (zh) | 一种新型隧道仰拱结构 | |
JP6371244B2 (ja) | パイプルーフの連結構造 | |
WO2024027772A1 (zh) | 一种壁后模袋注浆与高强支架的复合支护结构与施工方法 | |
CN106640117A (zh) | 一种地下洞室顶拱结构、地下洞室及地下洞室施工方法 | |
CN105201529B (zh) | 一种沿空留巷横斜双拉纤维柔性模板及其充填方法 | |
CN113107536B (zh) | 用于断层破碎带引水隧洞边顶拱塌腔支护系统及其方法 | |
CN104832187B (zh) | 一种含金属网背板的高应力软岩巷道支护体系及施工方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200512 Termination date: 20211011 |