CN108180027A - 一种非均匀应力场环境下巷道转化均压支护结构 - Google Patents

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Abstract

本发明所提出的一种非均匀应力场环境下巷道转化均压支护结构能够有效地进行恒阻让压，允许原始巷道有一定的变形，从而减小巷道围岩对圆形刚性支护结构的压力，增大支护结构的稳定性；本发明能够将不平衡的围岩压力转化为均匀的压力作用于圆形刚性支护结构上，充分利用圆形刚性支护结构在均压条件下最稳定这一特性；本发明的施工方法为分段施工、分离安装，极大地减少施工和安装难度，降低了巷道运输的难度。充分利用圆形刚性支护结构在均压条件最稳定的特点，实现支护效率最佳。

Description

一种非均匀应力场环境下巷道转化均压支护结构
技术领域
本发明属于巷道围岩控制领域，具体涉及一种非均匀应力场环境下巷道转化均压支护结构。
背景技术
巷道掘进过程中，难免遇到不平衡应力场，支护体处于非均压受力状态，巷道容易产生强烈的非对称变形，非对称变形压力先使巷道产生局部的变形破坏，随后其它区域开始破坏，最后整个巷道的支护系统破坏失效，传统的支护技术难以满足该地质条件下巷道支护工程的需求，该条件下的巷道支护问题是目前巷道支护领域的一个技术难题，尤其是对于永久巷道的支护。目前现场大多技术人员从加大支护密度和强度的角度入手，但因为巷道围岩压力的非均匀性，不能较为有效地解决该难题，巷道冒顶事故频频发生，造成了巨大的经济损失和人员伤亡。
发明内容
本发明的目的是针对目前不平衡应力场环境下巷道支护方法贫乏的现状，提供一种非均匀应力场环境下巷道转化均压支护结构。
为实现上述目的，本发明的技术方案之一，一种非均匀应力场环境下巷道转化均压支护结构，包括巷道和设置在巷道内的圆形刚性支护结构；所述圆形刚性支护结构包括圆形刚性支架和管道，圆形刚性支架包括圆形钢圈和横梁，相邻的圆形钢圈通过横梁连接，横梁位于圆形钢圈的内侧；管道位于横梁内侧，横梁均匀分布在管道的外侧；圆形钢圈外侧均匀设置有恒阻液压装置。
优选的，所述圆形钢圈由弧形钢架拼装而成。
优选的，所述恒阻液压装置的两端安装有配套的柱鞋、柱帽。
优选的，所述恒阻液压装置为2~5级液压支柱。
本发明采用的技术方案之二，一种非均匀应力场环境下巷道转化均压支护结构，包括巷道和设置在巷道内的圆形刚性支护结构；所述圆形刚性支护结构包括刚性圆筒，刚性圆筒的两端砌有封闭墙，刚性圆筒、巷道和封闭墙围成的封闭空间内注有液态充填物，刚性圆筒筒壁上均匀布置有泄压阀。
所述液态充填物为黏度系数大于90mm2/s、无污染、可泵送、抗静电、阻燃液态材料。
本发明产生的有益效果是：本发明所提出的一种非均匀应力场环境下巷道转化均压支护结构能够有效地进行恒阻让压，允许原始巷道有一定的变形，从而减小巷道围岩对圆形刚性支护结构的压力，增大支护结构的稳定性；本发明能够将不平衡的围岩压力转化为均匀的压力作用于圆形刚性支护结构上，充分利用圆形刚性支护结构在均压条件下最稳定这一特性；本发明的施工方法为分段施工、分离安装，极大地减少施工和安装难度，降低了巷道运输的难度。充分利用圆形刚性支护结构在均压条件最稳定的特点，实现支护效率最佳。
附图说明
图1为本发明实施例1的支护结构的结构示意图；
图2为实施例1的支护结构的剖面示意图；
图3为实施例1中巷道非对称变形时支护结构的恒阻让压示意图；
图4为实施例1中弧形钢架的结构示意图；
图5为本发明实施例2的支护结构的结构示意图；
图6为实施例2的支护结构的剖面示意图；
图7为实施例2中巷道非对称变形时支护结构的恒阻让压示意图。
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
实施例1
如图1－4所示，一种非均匀应力场环境下巷道转化均压支护结构，包括巷道1和设置在巷道1内的圆形刚性支护结构；所述圆形刚性支护结构包括圆形刚性支架和管道5，圆形刚性支架包括圆形钢圈和横梁4，相邻的圆形钢圈通过横梁4连接，横梁4位于圆形钢圈的内侧；管道位于横梁4内侧，横梁4均匀分布在管道的外侧；圆形钢圈外侧均匀设置有恒阻液压装置3。
所述恒阻液压装置为2~5级液压支柱。
所述恒阻液压装置的两端安装有配套的柱鞋、柱帽，安装柱鞋的一端与巷道围岩连接，安装柱帽的一端与圆形刚性支架连接。
一种非均匀应力场环境下巷道转化均压支护方法，包括以下步骤：
（1）开挖原始巷道，并在巷道1内布置临时的支护系统；
（2）在巷道1中央位置布置圆形刚性支护结构，恒阻液压装置3安装时，先在巷道底板和两帮安装恒阻液压装置，最后在巷道顶部安装恒阻液压装置；
（3）注液升压，将各组恒阻液压装置3的柱体升高，并调整恒阻液压装置泄压阀的压力值一致，使其具有一定的初撑力，紧紧地支撑于圆形刚性支架2与巷道围岩之间；
（4）在相邻的圆形刚性支架2之间均匀架设若干根横梁4，并铺设管道5形成新的作业空间，管道5位于横梁内侧，横梁4均匀分布在管道5的外侧；
（5）分段安装，重复上述（2）~（4）的步骤，向前推进。
实施例2
如图5－7所示，一种非均匀应力场环境下巷道转化均压支护结构，包括巷道1和设置在巷道内的圆形刚性支护结构；所述圆形刚性支护结构包括刚性圆筒6，刚性圆筒6的两端砌有封闭墙13，刚性圆筒、巷道和封闭墙围成的封闭空间内注有液态充填物8，刚性圆筒筒壁上均匀布置有泄压阀7。
一种非均匀应力场环境下巷道转化均压支护方法，包括以下步骤：
（1）开挖原始巷道，在巷道1内布置临时的支护系统；
（2）在原始巷道内分段布置刚性圆筒6，并在每一段刚性圆筒6两端建立封闭墙13；
（3）向刚性圆筒、巷道和刚性圆筒两端的封闭墙所围成封闭空间内注入液态充填物8，并调节刚性圆筒筒壁上泄压阀7的压力值；
（4）分段施工，重复上述（2）~（3）的步骤，向前延伸筒式刚性结构。
所述液态充填物为黏度系数大于90mm2/s、无污染、可泵送、抗静电、阻燃的液态材料。
本发明依据压力转化的思想提出了一种巷道均压转化方法，将巷道围岩的不平衡压力转化为均匀、恒定的主动压力作用在圆形刚性支护结构上，该方法主要用于解决非均匀应力场环境下永久巷道的支护问题，实用性较强，能够取得较好的支护效果，丰富了非均匀应力场环境下巷道的支护方法。

Claims (5)

1.一种非均匀应力场环境下巷道转化均压支护结构，其特征在于：包括巷道和设置在巷道内的圆形刚性支护结构；所述圆形刚性支护结构包括圆形刚性支架和管道，圆形刚性支架包括圆形钢圈和横梁，相邻的圆形钢圈通过横梁连接，横梁位于圆形钢圈的内侧；管道位于横梁内侧，横梁均匀分布在管道的外侧；圆形钢圈外侧均匀设置有恒阻液压装置。
2.如权利要求1所述非均匀应力场环境下巷道转化均压支护结构，其特征在于：所述圆形钢圈由弧形钢架拼装而成。
3.如权利要求1所述非均匀应力场环境下巷道转化均压支护结构，其特征在于：所述恒阻液压装置的两端安装有配套的柱鞋、柱帽。
4.如权利要求1所述非均匀应力场环境下巷道转化均压支护结构，其特征在于：所述恒阻液压装置为2~5级液压支柱。
5.一种非均匀应力场环境下巷道转化均压支护结构，其特征在于：包括巷道和设置在巷道内的圆形刚性支护结构；所述圆形刚性支护结构包括刚性圆筒，刚性圆筒的两端砌有封闭墙，刚性圆筒、巷道和封闭墙围成的封闭空间内注有液态充填物，刚性圆筒筒壁上均匀布置有泄压阀。
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