CN109057831B - 一种用于地下大断面巷道的分区式支护装置及支护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于地下大断面巷道的分区式支护装置及支护方法，包括多个相互平行设置的圆环形体，每个圆环形体上沿轴向对称设有多个梁式连接器，构成多个圆环形体的连体结构。所述圆环形体中央设有小圆环固定圈，所述小圆环固定圈上固定有四根可伸缩锚杆，所述可伸缩锚杆另一端通过圆环形体锚固于巷道岩壁。本发明通过多个梁式连接器连接多个圆环形体，形成一个整体支架结构，从而加强了巷道支护效果。同时，圆环形体上的四根可收缩锚杆对巷道进行功能分区，不仅使巷道支护的力学效果得到优化，而且使一个巷道可以同时具备多个巷道的的功能，节省了人力物力，提高了开采效率。

Description

一种用于地下大断面巷道的分区式支护装置及支护方法
技术领域
本发明涉及地下工程领域，特别涉及一种用于地下大断面巷道的分区式支护装置及支护方法，可用于地下矿山巷道工程、地下空间各类用途的硐室及隧道工程中。
背景技术
我国是世界上地下空间可开发利用最多的国家之一。目前，随着地下空间的大幅度开发，其支护问题逐渐成为地下工程发展的难题。地下空间支护效果的好坏对于地下工程安全实施至关重要，尤其是各种地下大断面软岩巷道的开挖，普通的柔性支护和刚性支护都难以维持巷道稳定。在大断面软岩巷道支护过程中，由于受到矿井周围及顶部的压力，再加上多种因素的综合影响，对巷道支护的要求非常严格；要想达到预想支护效果，必将耗费大量人力物力，支护成本过高。经过深入研究发现，要解决地下大断面巷道的支护问题，需要一种力学效果好、安全性高、结构稳定并且能在巷道内进行功能分区、节约支护成本的支护结构。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种安全可靠、支护范围大、整体性好、结构稳定的地下大断面巷道分区式支护装置，并提供一种采用分区式支护装置进行支护的方法。
本发明解决上述问题的技术方案是：一种用于地下大断面巷道的分区式支护装置，包括多个相互平行设置的圆环形体，每个圆环形体上沿轴向对称设有多个梁式连接器，构成多个圆环形体的整体结构，所述圆环形体均匀布设四根可伸缩锚杆，可伸缩锚杆一端通过圆环形体与梁式连接器连接处打入巷道围岩内，用螺母固定，另一端固定于圆环形体中央的小圆环固定圈上，整体组成一个分区式支架，将圆环形体划分为四均等份。
上述的用于地下大断面巷道的分区式支护装置中，所述的圆环形体是由四根相同的1/4圆弧型钢搭接组成；所述1/4圆弧型钢两两错位搭接并首尾相连，构成圆环形体；在圆环形体1/4圆弧型钢搭接处预留椭圆形锚杆孔，并夹设第一可缩性高阻垫片。
上述的用于地下大断面巷道的分区式支护装置中，所述的小圆环固定圈采用圆形钢，预留锚杆孔。
上述的用于地下大断面巷道的分区式支护装置中，所述的四根可伸缩锚杆与竖直方向夹角均为45°，呈四角对称布设。
上述的用于地下大断面巷道的分区式支护装置中，所述的梁式连接器设于1/4圆弧型钢搭接部位处，沿巷道走向布设，所述梁式连接器采用有凹槽的第一型钢，两端预设椭圆形锚杆孔，中间均匀布设锚杆孔，梁式连接器两端分别用第二螺母固定于两个相邻圆环形体上对应位置处的1/4圆弧型钢连接处，所述两个相邻的圆环形体上对应位置处的梁式连接器夹设第二可缩性高阻垫片。
一种用于地下大断面巷道的分区式支护装置的支护方法包括以下步骤：
1)将第一个圆环形体安放于巷道的一个断面上，在4根1/4圆弧型钢搭接处夹置可塑性高阻垫片；
2)将圆环形体的1/4圆弧型钢搭接处夹置梁式连接器；
3)重复步骤1)和步骤2)，间隔一定的距离将第二个圆环形体安装好，将第二个圆环形体的梁式连接器和第一个圆环形体对应位置处的梁式连接器错位搭接好，并在相邻两个圆环形体上对应位置处的梁式连接器搭接处放置可塑性高阻垫片，将四根可伸缩锚杆的一端通过1/4圆弧型钢搭接处与梁式连接器预留锚杆孔打入巷道围岩内，并用螺母固定好，这样就完成了两个相邻的圆环形体之间的连接；
4)若需要连接的圆形环体多于两个，则重复步骤3)；
5)将可伸缩锚杆另一端通过小圆环固定圈预留锚杆孔，并固定；
6)在各圆环形体上预设的锚杆孔处安装锚杆，在梁式连接器预设的锚杆孔处安装锚杆，将圆环形体和梁式连接器紧固于巷道围岩。
本发明结果有益效果在于：
1、本发明的圆环形体采用凹凸相间的型钢，实现巷道与圆环形体协同变形，同时圆环形体的支架结构受力均匀，具有良好的力学效果；
2、本发明针对地下大断面巷道的特点，采用分区式支架对巷道进行功能分区，合理利用可伸缩锚杆将巷道划分为照明区、运输区、通风区、行人区，分工明确，节约成本，安全可靠；
3、本发明采用小圆环固定圈将四根可收缩锚杆固定，使巷道变形的支撑力集中在圆环形体的中心位置，而且四根可收缩锚杆对巷道岩壁均匀受力的同时具有一定可缩性，能实现柔性支护；
4、本发明采用梁式连接器将圆环形体连接成多连体支架，在巷道走向上扩大了支护范围，整体性好，结构稳定，方便实用；
5、本发明在圆环形体和梁式连接器上设有锚杆，增加了整个支架结构的稳定性，加强了支护效果。
附图说明
图1为本发明实施例的整体结构示意图。
图2为本发明实施例的主视图。
图3为本发明实施例的侧视图。
图4为本发明实施例中可收缩锚杆的结构示意图。
图5为本发明实施例中1/4圆弧型钢搭接处的结构示意图。
图6为本发明实施例中圆环形体与梁式连接器连接处的锚杆孔示意图。
图7为本发明实施例中相邻两个梁式连接器的连接结构图。
图8为本发明实施例中小圆环固定圈的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1、图2、图3所示，本发明的分区式支护装置包括多个相互平行设置的圆环形体，所述圆环形体沿轴向对称设有多个梁式连接器8，相邻圆环形体通过梁式连接器8连接，形成一个多圆环形体的连体结构，所述圆环形体上均匀布设四根可伸缩锚杆7以及多根锚杆14。如图4所示，所述可伸缩锚杆7一端通过圆环形体锚固于巷道岩壁，另一端固定于圆环形体中央的小圆环固定圈6，所述梁式连接器8上均布设多根锚杆14，锚杆14将圆环形体和梁式连接器8固定在岩壁上，可伸缩锚杆7将圆环形体划分为四个功能区。
上述用于地下大断面巷道的分区式支护装置，所述圆环形体是由四根相同的1/4圆弧型钢1组成。各1/4圆弧型钢1错位连接，并且首尾相连，构成圆环形体。如图5、图6所示，在1/4圆弧型钢1连接处夹设有第一可缩性高阻垫片9，所述圆环形体布设四根可伸缩锚杆7并预留椭圆形锚杆孔11。
上述用于地下大断面巷道的分区式支护装置，所述四根可伸缩锚杆7与竖直方向夹角均呈45°，其一端用第一螺母12固定于小圆环固定圈6，如图8所示，另一端通过圆环形体上1/4圆弧型钢1连接处预留椭圆形锚杆孔11打入巷道围岩内，并用第二螺母13使可伸缩锚杆7固定圆环形体于岩壁上。四根可伸缩锚杆7将圆环形体空间分为上下左右四个区域，其中上区域为照明区2，下区域为运输区3，左区域为行人区5，右区域为通风区4，且运输区3与行人区5均铺垫为水平地面。
上述用于地下大断面巷道的分区式支护装置，所述梁式连接器8夹置于在1/4圆弧型钢1搭接部位处，如图7所示，在两个相邻的圆环形体上对应位置处的梁式连接器8搭接处夹设第二可塑性高阻垫片。每个圆环形体上连接有四个梁式连接器8，梁式连接器8两端分别和与其相邻的圆环形体上对应位置处的1/4圆弧型钢1连接处相连接，并用第二螺母13通过可伸缩锚杆7将圆环形体和梁式连接器8锚固于岩壁。从而形成一个整体。
一种用于地下大断面巷道的分区式支护装置进行支护的方法包括以下步骤：
1)将第一个圆环形体安放于巷道的一个断面上，在4根1/4圆弧型钢1搭接处均夹置第一可塑性高阻垫片9；
2)将梁式连接器8一端放置于1/4圆弧型钢1搭接处，这样就完成了一个断面上的圆环形体的安装；
3)重复步骤1)和步骤2)，间隔一定的距离将第二个圆环形体安装好，将第二个圆环形体的梁式连接器8和第一个圆环形体对应位置处的梁式连接器8错位搭接好，并在两个相邻的圆环形体上对应位置处的梁式连接器8搭接处夹设第二可塑性高阻垫片10，这样就完成了两个相邻圆环形体之间的连接；
4)若需要连接的圆形环体1多于两个，则重复步骤3)，完成多个圆环形体结构安装；
5)将可收缩锚杆7一端通过圆环形体上1/4圆弧型钢1搭接处与梁式连接器8一端预留的椭圆形锚杆孔11打入巷道岩壁，另一端与小圆环固定圈6连接，并用第一螺母12固定，可收缩锚杆7通过第二螺母13将圆环形体和梁式连接器8一起锚固于巷道岩壁；
6)在各圆环形体和梁式连接器8预设的锚杆孔处安装锚杆14，锚杆14将圆环形体和梁式连接器8紧固于巷道岩壁上。

Claims (2)

1.一种用于地下大断面巷道的分区式支护装置，其特征在于：包括多个相互平行设置的圆形环体，每个圆形环体上沿轴向对称设有多个梁式连接器，构成多个圆形环体的整体结构，所述圆形环体均匀布设四根可伸缩锚杆，可伸缩锚杆固定于圆形环体中心的小圆环固定圈，整体组成一个分区式支架，将圆形环体划分为四均等份； 所述圆形环体是由四根相同的1/4圆弧型钢搭接组成，所述1/4圆弧型钢两两错位搭接并首尾相连，构成圆形环体，在圆形环体1/4圆弧型钢搭接处预留椭圆形锚杆孔，并夹设第一可缩性高阻垫片；所述小圆环固定圈采用圆形钢，预留锚杆孔；四根所述可伸缩锚杆与竖直方向夹角均为45°，呈四角对称布设，所述可伸缩锚杆一端用第一螺母固定于小圆环固定圈，另一端通过圆形环体上1/4圆弧型钢连接处与梁式连接器打入巷道围岩内，用第二螺母固定，起到锚固作用； 四根所述可伸缩锚杆将圆形环体和净空断面划分为四个区域，其中上区域为照明区，下区域为运输区，左区域为行人区，右区域为通风区，且运输区与行人区均铺垫成水平地面。
2.根据权利要求1所述的用于地下大断面巷道的分区式支护装置，其特征在于：所述梁式连接器设于1/4圆弧型钢搭接部位处，沿巷道走向布设，所述梁式连接器采用有凹槽的第一型钢，两端预设椭圆形锚杆孔，中间均匀布设锚杆孔，梁式连接器两端分别用第二螺母固定于两个相邻圆形环体上对应位置处的1/4圆弧型钢连接处，所述两个相邻圆形环体上对应位置处的梁式连接器夹设第二可缩性高阻垫片。
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