CN109578012A - 一种巷道支护结构及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及巷道支护技术领域，尤其涉及一种巷道支护结构及方法，其中巷道支护结构包括支撑部件和充气部件，支撑部件沿巷道的围岩表面设置，且支撑部件与巷道的围岩表面之间具有间隙，充气部件包括气囊，气囊设置于间隙中，气囊可充气膨胀充填间隙。本发明将支撑部件架设在巷道内，配合巷道内围岩的形状，在顶板和两帮的岩壁与支撑部件之间铺设充气部件的气囊，在支撑部件和围岩形成的空间限制下对气囊进行充气，气囊膨胀后充填支撑部件与围岩之间的间隙，能够对围岩施加主动作用力，有效提高成巷速度，避免采掘接续失调。在巷道围岩压力大时又可压缩气囊，进行柔性让压，支护效果好；具有气囊及支撑部件可回收重复利用，支护成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及巷道支护技术领域，尤其涉及一种巷道支护结构及方法。
背景技术
随着煤矿开采深度和强度的不断增加，巷道压力不断加大，巷道变形难以控制，巷道支护难度不断增加，且要求巷道支护速度不断提高。目前煤矿巷道主要采用两种支护方式：一是预应力锚杆索主动支护；二是架钢棚被动支护。预应力锚杆索支护为一种主动支护方式，可有效对围岩施加预应力，抑制围岩原生裂隙的张开，维护围岩自身结构的完整，保持围岩的自承能力，在复杂困难巷道条件下取得良好的应用效果。但是锚杆索支护施工过程包括打孔，输送、搅拌锚固剂，安装预紧锚杆索等环节，施工过程较为繁琐，用时长，成巷速度远远低于工作面回采速度，导致采掘接续紧张，不能满足煤矿高产高效的要求。架钢棚被动支护施工较为简便，成巷速度快。架钢棚为被动支护，钢棚与岩壁不能贴合，中间有空隙。待围岩发生变形，顶板下沉，两帮移近，岩壁与钢棚接触后，钢棚才能提供变形抗力，发挥支护作用。但围岩裂隙已经张开，完整性下降，自承能力丧失，其后期变形难以有效控制。支护效果较差限制架钢棚被动支护只能在地质条件简单，围岩压力较小的条件下应用。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是解决现有的巷道支护结构施工繁琐，用时长，成巷速度慢，支护效果不佳的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种巷道支护结构，包括支撑部件和充气部件，所述支撑部件沿巷道的围岩表面设置，且所述支撑部件与所述巷道的围岩表面之间具有间隙，所述充气部件包括气囊，所述气囊设置于所述间隙中，所述气囊可充气膨胀充填所述间隙。
其中，所述支撑部件包括钢拱架，所述钢拱架的形状与所述巷道的围岩表面相配合。
其中，所述支撑部件还包括钢筋网，所述钢筋网铺设于所述钢拱架与所述气囊之间。
其中，所述巷道支护结构还包括压力检测部件，所述压力检测部件设置于所述气囊与所述巷道的围岩表面之间。
其中，所述压力检测部件为压力表。
其中，所述气囊包括承载骨架和涂层，所述涂层附着于所述承载骨架的外侧形成所述气囊的腔壁。
其中，所述承载骨架由帘子布制成。
其中，所述充气部件还包括充气泵，所述充气泵与所述气囊连通，以为所述气囊充气。
其中，所述气囊上设有单向进气阀，所述充气泵与所述单向进气阀连通。
本发明还提供了一种巷道支护方法，包括以下步骤：
S1，巷道沿断面挖掘完成后，在围岩表面铺设可充气的气囊；
S2，在气囊的背向围岩表面的一侧铺设钢筋网；
S3，在钢筋网背向围岩表面的一侧架设钢拱架；
S4，通过充气泵向气囊内充气，气囊膨胀后充填钢拱架与围岩表面之间的间隙；
S5，通过压力表监测气囊对围岩的作用力，达到设计压力后停止充气。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明的巷道支护结构，将支撑部件架设在巷道内，配合巷道内围岩的形状，在顶板和两帮的岩壁与支撑部件之间铺设充气部件的气囊，在支撑部件和围岩形成的空间限制下对气囊进行充气，气囊膨胀后充填支撑部件与围岩之间的间隙，能够对围岩施加主动作用力，施工简单，能够有效提高成巷速度，避免采掘接续失调。通过气囊对围岩主动施加有效的护表力，恢复围岩的三向应力状态，抑制围岩裂隙的张开，维护围岩的完整性，保持围岩的自承能力。这种支护结构为主动柔性支护，在巷道围岩压力大时又可压缩气囊，进行柔性让压，支护效果好；具有施工迅速便捷，成巷速度快，气囊及支撑部件可回收重复利用，支护成本低等优点。
除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。
附图说明
图1是本发明实施例巷道支护结构的断面结构示意图；
图2是本发明实施例巷道支护结构的俯视结构示意图。
图中：1：支撑部件；2：充气部件；3：巷道；4：压力检测部件；11：钢拱架；12：钢筋网；21：气囊；22：充气泵；31：围岩；211：单向进气阀。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
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。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。
实施例一
如图1和图2所示，本发明实施例一提供的巷道支护结构，包括支撑部件1和充气部件2，支撑部件1沿巷道3的围岩31表面设置，且支撑部件1与巷道3的围岩31表面之间具有间隙，充气部件2包括气囊21，气囊21设置于间隙中，气囊21可充气膨胀充填间隙。
本发明的巷道支护结构，将支撑部件架设在巷道内，配合巷道内围岩的形状，在顶板和两帮的岩壁与支撑部件之间铺设充气部件的气囊，在支撑部件和围岩形成的空间限制下对气囊进行充气，气囊膨胀后充填支撑部件与围岩之间的间隙，能够对围岩施加主动作用力，施工简单，能够有效提高成巷速度，避免采掘接续失调。通过气囊对围岩主动施加有效的护表力，恢复围岩的三向应力状态，抑制围岩裂隙的张开，维护围岩的完整性，保持围岩的自承能力。这种支护结构为主动柔性支护，在巷道围岩压力大时又可压缩气囊，进行柔性让压，支护效果好；具有施工迅速便捷，成巷速度快，气囊及支撑部件可回收重复利用，支护成本低等优点。
其中，支撑部件1包括钢拱架11，钢拱架11的形状与巷道3的围岩31表面相配合。开挖巷道成型后，沿顶板和两帮铺设气囊，气囊下方架设钢拱架，对气囊进行支撑的同时，增加对围岩的支撑力。
其中，本发明巷道支护结构还包括压力检测部件4，压力检测部件4设置于气囊21与巷道3的围岩31表面之间。其中，压力检测部件4为压力表。在气囊与岩壁之间安装有压力检测部件，在不断向气囊内充气的过程中，可根据观察压力检测部件的示值，至压力检测部件显示压力达到设计压力后停止充气。本实施例的压力检测部件选用压力表，方便在气囊充气过程中可随时获取压力值，在其他实施例中也可以选用能够承受较大巷道压力，并便于及时获取压力值的压力检测部件。
其中，气囊21包括承载骨架和涂层，涂层附着于承载骨架的外侧形成气囊21的腔壁。其中，承载骨架由帘子布制成。本实施例采用橡胶材质的可充气气囊，气囊为空腔式囊状结构，其腔壁以帘子布为主要承载骨架，外附着橡胶涂层，起到密封和保护作用。
其中，充气部件1还包括充气泵12，充气泵12与气囊21连通，以为气囊21充气。其中，气囊21上设有单向进气阀211，充气泵12与单向进气211阀连通。气囊上安装有单向进气阀，使用高压充气泵向气囊内充气，充填钢拱架与岩壁之间空隙。
实施例二
本发明实施例二提供的巷道支护结构与上述实施例一基本相同，不同之处在于，支撑部件1还包括钢筋网12，钢筋网12铺设于钢拱架11与气囊21之间。开挖巷道成型后，沿顶板和两帮铺设气囊，气囊下方铺设钢筋网，钢筋网下方架设钢拱架。钢筋网增大气囊与钢拱架的接触面，分散受力，保证受力均匀。
实施例三
本发明实施例三还提供了巷道支护方法，包括以下步骤：
S1，巷道沿断面挖掘完成后，在围岩表面铺设可充气的气囊，使气囊紧贴围岩岩壁；
S2，在气囊的背向围岩表面的一侧铺设钢筋网；
S3，在钢筋网背向围岩表面的一侧架设钢拱架；
S4，通过充气泵向气囊内充气，气囊膨胀后充填钢拱架与围岩表面之间的间隙；
S5，通过压力表监测气囊对围岩的作用力，达到设计压力后停止充气。
综上所述，本发明的巷道支护结构，将支撑部件架设在巷道内，配合巷道内围岩的形状，在顶板和两帮的岩壁与支撑部件之间铺设充气部件的气囊，在支撑部件和围岩形成的空间限制下对气囊进行充气，气囊膨胀后充填支撑部件与围岩之间的间隙，能够对围岩施加主动作用力，施工简单，能够有效提高成巷速度，避免采掘接续失调。通过气囊对围岩主动施加有效的护表力，恢复围岩的三向应力状态，抑制围岩裂隙的张开，维护围岩的完整性，保持围岩的自承能力。这种支护结构为主动柔性支护，在巷道围岩压力大时又可压缩气囊，进行柔性让压，支护效果好；具有施工迅速便捷，成巷速度快，气囊及支撑部件可回收重复利用，支护成本低等优点。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种巷道支护结构，其特征在于：包括支撑部件和充气部件，所述支撑部件沿巷道的围岩表面设置，且所述支撑部件与所述巷道的围岩表面之间具有间隙，所述充气部件包括气囊，所述气囊设置于所述间隙中，所述气囊可充气膨胀充填所述间隙。
2.根据权利要求1所述的巷道支护结构，其特征在于：所述支撑部件包括钢拱架，所述钢拱架的形状与所述巷道的围岩表面相配合。
3.根据权利要求2所述的巷道支护结构，其特征在于：所述支撑部件还包括钢筋网，所述钢筋网铺设于所述钢拱架与所述气囊之间。
4.根据权利要求1所述的巷道支护结构，其特征在于：还包括压力检测部件，所述压力检测部件设置于所述气囊与所述巷道的围岩表面之间。
5.根据权利要求4所述的巷道支护结构，其特征在于：所述压力检测部件为压力表。
6.根据权利要求1所述的巷道支护结构，其特征在于：所述气囊包括承载骨架和涂层，所述涂层附着于所述承载骨架的外侧形成所述气囊的腔壁。
7.根据权利要求6所述的巷道支护结构，其特征在于：所述承载骨架由帘子布制成。
8.根据权利要求1所述的巷道支护结构，其特征在于：所述充气部件还包括充气泵，所述充气泵与所述气囊连通，以为所述气囊充气。
9.根据权利要求8所述的巷道支护结构，其特征在于：所述气囊上设有单向进气阀，所述充气泵与所述单向进气阀连通。
10.一种巷道支护方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1，巷道沿断面挖掘完成后，在围岩表面铺设可充气的气囊；
S2，在气囊的背向围岩表面的一侧铺设钢筋网；
S3，在钢筋网背向围岩表面的一侧架设钢拱架；
S4，通过充气泵向气囊内充气，气囊膨胀后充填钢拱架与围岩表面之间的间隙；
S5，通过压力表监测气囊对围岩的作用力，达到设计压力后停止充气。
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