CN110259479A - 松散破碎软岩巷道围岩加固方法 - Google Patents

松散破碎软岩巷道围岩加固方法 Download PDF

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CN110259479A CN201910524831.1A CN201910524831A CN110259479A CN 110259479 A CN110259479 A CN 110259479A CN 201910524831 A CN201910524831 A CN 201910524831A CN 110259479 A CN110259479 A CN 110259479A
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Abstract

本发明涉及一种松散破碎软岩巷道围岩加固方法,包括如下步骤:掘出巷道毛断面;向巷道侧壁和顶部打锚孔、安装锚固浇筑一体杆;锚固浇筑一体杆的内段作为加固巷道围岩的锚固结构,外段作为钢筋混凝土棚的一部分横筋;使用全长树脂药卷进行粘接,并用托盘和紧固螺帽对松软围岩进行锚固;依次安装巷道帮部、肩部和顶部的网架和浇筑模板,使网架沿巷道周边内壁形成连续网架棚;在锚固浇筑一体杆外露端安装托盘和螺母;向网架内浇注混凝土,形成浇筑钢筋混凝土棚。本发明采用全粘结加长锚固加浇筑钢筋网架棚支护技术,一方面增强了围岩强度,另一方面钢筋网架棚承担了施加给围岩强度之外的多余载荷,浇筑棚可与巷道围岩结合紧密,能进行均匀、有效的载荷传递。

Description

松散破碎软岩巷道围岩加固方法
技术领域
本发明涉及巷道加固技术领域,尤其涉及到一种松散破碎软岩巷道围岩加固方法。
背景技术
受巷道围岩支承压力、岩层岩性以及其他因素的影响,破碎软岩巷道围岩的塑性圈厚度较大,巷道表层围岩所承受的支承压力往往会超过塑性圈范围围岩的强度,塑性圈围岩持续发生缓慢的破裂活动,因此,需要使用支护结构对其进行加固,将松散压力传递到支护结构上。目前,普遍使用的注浆、锚网加固方案是基于维护巷道围岩原有强度来实现支护的,不直接提供支撑强度。当塑性区域范围超出锚网支护结构范围,其围岩的承载强度较低,而支承压力较大的情况下,超出围岩强度之外的支承压力载荷未能得到注浆、锚网支护结构的承接,在其作用下塑性区域范围岩石变形加大,裂隙发育,碎胀加剧,破坏严重,为解决这些问题,需要增加锚杆数量和支护参数,成本高、施工时间长,尽管如此,在支承压力较大的条件下,仍会出现锚杆断裂,支护体系被破坏等情况。因此,在破碎软岩巷道支护中,超出巷道围岩强度之外的支承压力载荷需要注浆、锚杆支护体系之外的支护结构来承担。
发明内容
本发明针对现有技术的不足,提供一种松散破碎软岩巷道围岩加固方法,在巷道围岩采用全锚固增强围岩,同时叠加钢筋混凝土网架棚承载围岩,形成增强、承载一体化支护结构。利用支护结构的锚固段来增强巷道围岩的自身强度,用支护结构的承载段来承担施加给围岩的强度之外的多余载荷。其中支护结构的承载段使用浇筑钢筋混凝土棚可与巷道围岩结合紧密,能均匀、有效的进行载荷传递,提高了混凝土棚的支撑强度。
本发明是通过如下技术方案实现的,提供一种松散破碎软岩巷道围岩加固方法,包括如下步骤:
1、掘出巷道毛断面;
2、向巷道侧壁和顶部打锚孔、安装锚固浇筑一体杆;
3、锚固浇筑一体杆分为内段和外段,使用有一定强度的全螺纹钢材制作,内段作为加固巷道围岩的锚固结构,外段作为钢筋混凝土棚的一部分横筋,并作为钢筋混凝土棚架和浇筑模板的固定支杆,通过锚固浇筑一体杆将巷道围岩的锚固结构和钢筋混凝土棚浇筑结构联接成为一个整体;
4、在巷道围岩中安装锚固浇筑一体杆时,使用全长树脂药卷进行粘接,并用托盘和紧固螺帽对巷道松软破碎围岩进行锚固,托盘和紧固螺帽的螺纹与杆体螺纹配套;
5、以锚固浇筑一体杆外露段为固定点,依次安装巷道帮部、肩部和顶部的网架和浇筑模板,从而使网架沿巷道周边内壁形成连续网架棚,由于巷道顶部为拱形,因此顶部的网架也呈拱形,抗压能力更强;
6、安装好钢筋网架和浇筑模板后,在锚固浇筑一体杆外露端安装托盘和螺母,以固定钢筋混凝土网架棚和浇筑模板;
7、向网架内浇注混凝土,形成浇筑钢筋混凝土棚。
本方案通过掘出巷道毛断面为安装网架打好基础,方便施工,利用锚固浇筑一体杆进行围岩锚固,固定钢筋网架和模板,并作为钢筋网架浇筑后的混凝土横筋;通过浇注后的钢筋混凝土网架棚支承超过围岩支承能力的矿山压力,提高了巷道的支承强度;由于钢筋网架的设置,可以节省锚杆的使用数量,大幅降低了巷道的支护成本。
作为优化,钢筋网架包括若干沿巷道长度方向并行排列的网架单元,所述网架单元包括沿着巷道周边方向放置的若干纵筋和沿纵筋方向排布的若干梯形箍筋,所述梯形箍筋的长边贴于巷道岩面,短边远离巷道岩面为临空面,所述纵筋分别固接于梯形箍筋长边和短边的内侧。
本优化方案的网架单元中通过梯形箍筋将各纵筋固接为一体,起到绑扎内、外纵筋的作用,同时增加了浇筑棚梁的抗扭剪能力;梯形箍筋长边的设置,增大了钢筋混凝土棚与围岩的接触面积,传力均匀性更好,从而提高了网架抗压强度;纵筋设置于梯形箍筋内侧,方便浇筑模具的安装。
作为优化,各梯形箍筋还通过斜拉筋固接。本优化方案通过设置斜拉筋,提高了网架结构强度,起到了稳定网架的作用。
作为优化,所述纵筋的一端固接有短管,所述短管内径与相邻网架单元中的纵筋外径适配。在帮、肩、顶两两相邻的网架单元中纵筋间,其中一端固接有短管,方便相邻的另一端的纵筋插入链接,所述短管内径与网架单元中的纵筋外径适配。相邻网架纵筋插入短管连接和拆卸,降低了安装的施工难度,提高了施工效率。
作为优化,所述锚固浇筑一体杆为全螺纹钢结构。本优化方案将锚固浇筑一体杆设为全螺纹钢结构,便于安装紧固螺帽,有利于及时支护。
作为优化,锚固浇筑一体杆长度=维护增强塑性圈厚度+锚固浇筑一体杆穿过浇筑墙体厚度+外露长度。本优化方案锚固浇筑一体杆长度的计算方法充分考虑到了锚固长度以及与网架的连接长度,既能对巷道围岩起到了足够的锚固作用,同时也方便与网架连接,使网架、模板的固定更方便。
本发明的有益效果为:采用全粘结加长锚固加浇筑钢筋网架棚重叠支护,锚固主要增强围岩的强度,浇筑钢筋网架棚承担施加给围岩强度之外的多余载荷,浇筑棚可与巷道围岩结合紧密,能进行均匀、有效的进行载荷传递。
附图说明
图1为掘出毛断面示意图;
图2为打锚固浇筑一体杆示意图;
图3为安装帮部网架示意图;
图4为安装肩部网架示意图;
图5为安装顶部网架示意图;
图6为安装模具浇筑示意图;
图7为网架单元结构截面示意图;
图8为网架单元结构斜拉筋布置示意图;
图中所示:
1、锚固浇筑一体杆,2、箍筋长边,3、纵筋,4、箍筋短边,5、斜拉筋。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点,下面通过具体实施方式,对本方案进行阐述。本方案的加固机理是,通过本实施例的加固方案最终维护围岩保持原有强度,超出围岩强度之外的载荷由支护结构来承担,本实施例是通过浇筑钢筋网架棚承担施加给围岩的强度之外的多余载荷。
具体的松散破碎软岩巷道围岩加固方法,包括如下步骤:
1、按规定掘出巷道毛断面,给网架的安装打好基础,巷道底板水平,靠近巷道内壁的底面找平。
2、向巷道侧壁和顶部打锚孔、安装锚固浇筑一体杆1。锚固浇筑一体杆长度的计算方法为,锚固浇筑一体杆长度=维护增强塑性圈厚度+锚固浇筑一体杆穿过浇筑墙体厚度+外露长度。
3、锚固浇筑一体杆分为内段和外段,使用有一定强度的全螺纹钢材制作,内段作为加固巷道围岩的锚固结构,外段作为钢筋混凝土棚的横筋,并作为钢筋混凝土棚架和浇筑模板的固定支杆,通过锚固浇筑一体杆将巷道围岩的锚固结构和钢筋混凝土棚浇筑结构联接成为一个整体。
4、在巷道围岩中安装锚固浇筑一体杆时,使用全长树脂药卷进行粘接,并用托盘和紧固螺帽对巷道松软破碎围岩进行锚固,托盘和紧固螺帽的螺纹与杆体螺纹配套。
5、以锚固浇筑一体杆外露段为固定点,依次安装巷道帮部、肩部和顶部的钢筋网架和浇筑模板,从而使网架沿巷道周边内壁形成连续网架棚,由于巷道顶部为拱形,因此顶部的网架也呈拱形,抗压能力更强。
钢筋网架包括若干沿巷道长度方向并行排列的网架单元,所述网架单元包括沿着巷道周边方向放置的若干纵筋3和沿纵筋方向排布的若干梯形箍筋,所述梯形箍筋的箍筋长边2贴于巷道岩面,箍筋短边4远离巷道岩面为临空面,所述纵筋分别固接于梯形箍筋长边和短边的内侧。各梯形箍筋还通过斜拉筋5固接,且斜拉筋在网架结构的两侧,起稳定网架作用。纵筋的一端固接有短管,所述短管内径与相邻网架单元中的纵筋外径适配。
具体地,每个网架单元包括10根纵筋,37根梯形箍筋和74根斜拉筋,断面如图7所示。其中六根纵筋为内纵筋,内纵筋排成一排且紧贴巷道围岩的岩面,在施工时内纵筋与岩面间隙越小越好,四根纵筋为外纵筋,外纵筋远离巷道围岩岩面,相邻纵筋之间的间距0.1m,纵筋直径为0.025m。
梯形箍筋用于绑扎内外纵筋,同时增加浇筑棚梁的抗扭剪能力,箍筋的直径为0.015m,弯折成梯形状,与围岩相邻的一段为长边,长度为0.54m,与六根内纵筋垂直焊在一起;与巷道临空一侧的为短边,长度为0.34m,与四根外纵筋焊在一起,梯形箍筋的两侧面倾斜状,四面总体围城梯形状边框,箍筋的总长度为1.57m。
在巷道断面上,网架由沿巷道周边方向排布的五个网架单元联接而成,相邻网架单元通过短管联接,网架单元由若干纵筋、箍筋和斜拉筋焊接在一起,从下往上依次进行巷道帮部、肩部和顶部的网架安装固定。
6、安装好钢筋网架和浇筑模板后,在锚固浇筑一体杆外露端安装托盘和螺母,以固定钢筋混凝土网架棚和浇筑模板;
7、向网架内浇注混凝土,形成浇筑钢筋混凝土棚。浇筑混凝土为梯形断面,与巷道围岩相邻的为长边;与巷道临空一侧的为短边,有一定厚度,用模具浇筑成型。
本实施例采用全粘结加长锚固加浇筑钢筋网架棚重叠支护技术,增强了围岩的强度,浇筑钢筋网架棚承担施加给围岩的强度之外的多余载荷,浇筑棚与巷道围岩结合紧密,提高了载荷传递的均匀性。
当然,上述说明也并不仅限于上述举例,本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现,在此不再赘述;以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制,参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨,也应属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (6)

1.一种松散破碎软岩巷道围岩加固方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)掘出巷道毛断面;
(2)向巷道侧壁和顶部打锚孔、安装锚固浇筑一体杆(1);
(3)锚固浇筑一体杆(1)分为内段和外段,使用全螺纹钢材制作,内段作为加固巷道围岩的锚固结构,外段作为钢筋混凝土棚的一部分横筋,并作为钢筋混凝土棚架和浇筑模板的固定支杆,通过锚固浇筑一体杆将巷道围岩的锚固结构和钢筋混凝土棚浇筑结构联接成为一个整体;
(4)在巷道围岩中安装锚固浇筑一体杆(1)时,使用全长树脂药卷进行粘接,并用托盘和紧固螺帽对巷道松软破碎围岩进行锚固;
(5)以锚固浇筑一体杆(1)外露段为固定点,依次安装巷道帮部、肩部和顶部的网架和浇筑模板,使网架沿巷道周边内壁形成连续网架棚,顶部的网架呈拱形;
(6)安装好钢筋网架和浇筑模板后,在锚固浇筑一体杆外露端安装托盘和螺母,以固定钢筋混凝土网架棚和浇筑模板;
(7)向网架内浇注混凝土,形成浇筑钢筋混凝土棚。
2.根据权利要求1所述的松散破碎软岩巷道围岩加固方法,其特征在于:钢筋网架包括若干沿巷道长度方向并行排列的网架单元,所述网架单元包括沿着巷道周边方向放置的若干纵筋(3)和沿纵筋方向排布的若干梯形箍筋,所述梯形箍筋的箍筋长边(2)贴于巷道岩面,箍筋短边(4)远离巷道岩面为临空面,所述纵筋分别固接于梯形箍筋长边和短边的内侧。
3.根据权利要求2所述的松散破碎软岩巷道围岩加固方法,其特征在于:各梯形箍筋还通过斜拉筋(5)固接。
4.根据权利要求2所述的松散破碎软岩巷道围岩加固方法,其特征在于:所述纵筋的一端固接有短管,所述短管内径与相邻网架单元中的纵筋外径适配。
5.根据权利要求1所述的松散破碎软岩巷道围岩加固方法,其特征在于:所述锚固浇筑一体杆为全螺纹钢结构。
6.根据权利要求1所述的松散破碎软岩巷道围岩加固方法,其特征在于:锚固浇筑一体杆长度=维护增强塑性圈厚度+锚固浇筑一体杆穿过浇筑墙体厚度+外露长度。
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