CN111022086A - 一种巷道工程支护用单层拱架及其快速支护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种巷道工程支护用单层拱架及其快速支护方法，本发明首先对地下巷道的岩面进行初喷，用管缝锚杆将单层拱架和网片固定在岩面上，再施工预应力螺纹钢锚杆，最后通过喷射混凝土支护，使单层拱架与原岩成为一个整体，增强围岩稳定性。根据围岩条件判断是否进行注浆，选择锚杆注浆还是锚索注浆，从外向内逐排施工，每20m～30m进行一次注浆，注浆和掘进施工互不影响。这样最大限度地发挥围岩自身的承载能力，满足施工支护强度要求，支护效果好，而且施工便捷，速度快，劳动强度低，节省支护成本。

Description

一种巷道工程支护用单层拱架及其快速支护方法

技术领域：

本发明属于地下矿山、市政工程技术领域，主要涉及一种巷道工程支护用单层拱架及其快速支护方法，充分发挥围岩自身的承载能力，主要适用于岩石较为破碎和软岩岩体。

背景技术：

近年来，随着国家社会经济发展，基础建设和矿山开采不断增加，在矿山的巷道掘进和公路隧道工程的开挖过程中，经常遇到岩石破碎和软岩的情况，通常采用工字钢、双层拱架和混凝土支护，这种支护方法耗时大，成本高；采用喷射混凝土支护容易发生过大变形而屈服，不能满足其稳固性的要求，施工安全成为突出问题。为此，发明了一种单层拱架网喷射混凝土支护的方法。

中国专利号ZL201610779914.1《一种巷道支护装置》中，上拱形支撑钢板与下支撑钢板通过连接紧固组件连接固定，下支撑钢板的下端固定设置在固定底座，护网紧贴煤壁的波浪形弹性钢片，在上拱形支撑钢板和下支撑钢板的连接处设置连接锚杆进行锚固，保证巷道支护与锚固的一体性和稳定性，保证巷道的安全。虽然基本上能满足施工质量和安全的要求，但这种施工工艺繁琐，成本较高，施工时间长。

发明内容：

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，巧妙地利用钢筋柔韧性的特点，方便施工，提供一种地下巷道工程单层拱架快速支护方法，目的是发挥单层支护方法优势，最大限度地发挥围岩自身的承载能力，使支护拱架钢筋网混凝土与围岩成为一个有机整体，支护效果好，支护成本低，速度快。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种巷道工程支护用单层拱架，其特征在于：包括有与地下巷道截面形状和尺寸均对应的前、后拱形钢筋，前、后拱形钢筋之间通过口字型钢筋支架和Z字形钢筋支架焊接为一体的单层拱架，所述口字型钢筋支架和Z字形钢筋支架间隔交替分布；所述单层拱架包括有两侧竖直的支架腿部以及连接于支架腿部顶部之间并与支架腿部为一体的支架拱部，所述支架腿部上间隔分布有2-8个腿部锚固点，所述支架拱部上均间隔分布有3-10个拱部锚固点。

一种基于权利要求1所述的巷道工程支护用单层拱架的快速支护方法，其特征在于：依次按照以下步骤进行：

1)首先将地下巷道内浮石清干净，防止地下巷道的工作面围岩浮石下落，对地下巷道进行初喷射混凝土覆盖围岩岩面进行支护，支护厚度3mm～5mm。

2)根据地下巷道的净断面形状和尺寸，在地表加工制作单层拱架和网片：首先制作与地下巷道净断面形状和尺寸均对应的前、后拱形钢筋，前、后拱形钢筋之间利用口字形钢筋支架和Z字形钢筋支架焊接成一体的单层拱架，所述口字型钢筋支架和Z字形钢筋支架间隔交替分布；所述网片的长度为1200mm～2000mm，宽度为1000mm～2000mm，网片钢筋直径为6mm～10mm,网片网格为方形或菱形，相邻网片钢筋的搭接宽度为100mm～200mm，网片钢筋边延长不小于30mm。

将上述制作好的单层拱架沿着地下巷道延伸的方向间隔分布设置，相邻的单层拱架间距为800mm～1200mm，单层拱架和网片紧贴地下巷道的岩面分布；

4)单层拱架和网片紧贴围岩后，利用管缝锚杆和螺纹钢锚杆将各单层拱架固定在围岩上，每个单层拱架上的管缝锚杆和螺纹钢锚杆均间隔分布施工于各锚固点；具体操作步骤如下：

首先，施工最外侧的单层拱架，最外侧的单层拱架的具体固定步骤如下：按照自底部起再向上的顺序找出该单层拱架一侧腿部锚杆上倒数第三个口字形支架，把该口字形支架作为腿部锚固点，利用管缝锚杆对该腿部锚固点先进行施工锚固，并按照依次向上的顺序找出各口字形支架，并依次将各口字形支架部位作为锚固点，利用管缝锚杆对各个锚固点依次施工固定，一直施工到另一侧腿部锚杆的最底部的口字形支架部位，将该口字形支架部位作为腿部锚固点利用管缝锚杆锚固，再回头依次利用管缝锚杆锚固施工固定倒数第二个口字形支架和倒数第一个口字形支架部位，这样该单层拱架得到了初步锚固；

接着，用同样的施工顺序，按照地下巷道由外向里的方向依次初步锚固各单层拱架，直到施工到工作面；

然后，再将相邻的单层拱架之间均通过绑扎网片固定为一体；

最后，在每个单层拱架上，将各相邻的口字形支架之间的Z字形钢筋支架部位均作为锚固点用预应力螺纹钢锚杆进行锚固，完整最终锚固；

所述螺纹钢锚杆施工在单层拱架的Z字形钢筋支架处，利用螺栓和托盘预先给拱架和围岩施加预应力，预应力不大于50kN，该预应力将拱架与围岩成为一体，局部围岩不易垮落。口字形支架只穿管缝锚杆，这样施工速度快，拱架、网片容易快速固定。

5)、所述单层拱架和网片形成地下巷道表面的拱形支护架，拱形支护架紧贴在地下巷道的岩面；对拱形支护架采用喷射混凝土进行支护；喷射混凝土采用自下向上喷射，先喷支架腿部，最后喷支架拱部的拱顶部位；采用多遍喷射的方式，一次喷射混凝土厚度40～60mm，及时复喷，复喷间隔时间不得超过1个小时；最终，喷射混凝土厚度为80mm～120mm，强度不小于C20；其中网片部位混凝土保护层厚度不小于30mm,单层拱架部位混凝土保护层厚度不小于50mm。

6)、当支护强度难以抵抗围岩应力时，对支护后的地下巷道进行注浆，注浆后完成巷道工程支护用单层拱架的快速支护。注浆增强围岩自身承载能力，将注浆的岩体形成一个整体。

进一步的，步骤2)中，前、后拱形钢筋之间的间距为130mm～150mm，前、后拱形钢筋均为直径16mm～25mm的螺纹钢；口字型钢筋支架和Z字形钢筋支架均为直径16mm～25mm的螺纹钢，口字形钢筋支架的钢筋长为32mm～40mm，Z字形钢筋支架的钢筋长为24mm～30mm。

进一步的，步骤3)中，网片与单层拱架之间用铁丝绑扎，网片之间搭接采用铁丝绑扎，绑扎铁丝间距为200mm～400mm。

进一步的，步骤4)中，管缝锚杆为Φ33mm～43mm管缝锚杆，其长度为1600mm～2000mm，托盘为120mm～200mm*120mm～200mm*10mm，托盘紧贴岩面；螺纹钢锚杆为Φ18mm～32mm螺纹钢锚杆，其长度为1800mm～3000mm，托盘为120mm～200mm*120mm～200mm*10mm，托盘紧贴岩面，锚杆外露托盘30mm～50mm；施工螺纹钢锚杆时，螺纹钢锚杆端头锚固长度大于1000mm，端部外露螺母10mm～20mm，螺母紧贴托盘，螺母用扳手上紧，给螺纹钢锚杆施加预应力，预应力小于50kN。

进一步的，步骤5)中，所述混凝土配料的胶骨比为1:4～1:5,水胶为0.40～0.50,砂率为45％～60％,水泥标号不低于425，用量不小于400kg/m；喷射混凝土时喷头垂直受喷面，夹角不得小于70度；喷嘴与喷射面垂直，其间距为0.6m～1.8m，喷嘴连续、缓慢横向环形移动，喷射时，喷头运行轨迹呈螺旋形，按直径200～300mm,一圆压半圆的方法均匀缓慢移动。

进一步的，步骤6)中，采用注浆锚杆进行注浆或采用钢绞索进行注浆,注浆时，先注浆底部，注满后再注浆巷道顶部。

进一步的，采用注浆锚杆进行注浆时，螺纹钢注浆锚杆选用中空螺纹钢，中空螺纹钢的直径为20mm～38mm,长度为2000mm～3500mm，托盘为120mm～200mm*120mm～200mm*10mm，托盘紧贴岩面，锚杆外露托盘30mm～50mm；中空螺纹钢注浆锚杆直径为20mm～38mm，杆身有两排对称小孔其间距为400mm～500mm，锚杆孔距为1000mm～1600mm，排距为1200mm～2000mm；螺纹钢注浆锚杆是预应力锚杆，利用螺栓和托盘预先给拱架和围岩施加预应力，预应力不大于50kN。

进一步的，采用钢绞索进行注浆时，钢绞索直径为9.53mm～17.8mm,长度为5000mm～12000mm，托盘为120mm～200mm*120mm～200mm*10mm，钢绞索卡卡住钢绞索使托盘紧贴岩面，钢绞索外露托盘300mm～500mm；钢绞索注浆锚杆孔距为2000mm～3200mm，排距为2000mm～4000mm；

进一步的，注浆锚杆、钢绞索孔不小于零度，采用锚杆或钢绞索进行注浆时，注浆的锚杆、钢绞索与排气小胶管绑在一起装进孔内，排气管口到达孔底，排气管正常漏浆时停止该孔注浆；注浆液水胶比为0.5～0.6，注浆液要充分搅拌均匀。

本发明首先对地下巷道的岩面进行初喷，将巷道支护拱架部位底板浮渣清干净，按照设计的位置施工单层拱架，用管缝锚杆按照孔位将拱架和网片穿好，在一侧倒数第三个孔的位置，将拱架和网片紧贴岩面，向上逐个锚固点施工，将其另一面的支架腿部施工完毕，再施工倒数第二、一孔，这样管缝锚杆施工完毕，整个拱架和网片紧贴岩石表面。按照同样的施工顺序施工第二的单层，由外向内依次施工直到巷道工作面。将网片搭接绑扎好，进行预应力螺纹钢锚杆的施工，施工完毕后进行喷射混凝土支护。通过喷射混凝土支护，使拱架与原岩成为一个整体，增强围岩稳定性。根据围岩条件判断是否进行注浆，选择锚杆注浆还是锚索注浆，从外向内逐排施工，每20m～30m进行一次注浆，注浆和掘进施工互不影响。这样最大限度地围岩自身的承载能力，施工便捷，速度快，劳动强度低，节省支护成本。

本发明的优点是：

本发明采用锚杆将单层拱架和网片固定在地下巷道的围岩上，施工预应力锚杆，再通过喷射混凝土支护，使支护用单层拱架、网片、混凝土与围岩成为一个有机整体，充分发挥围岩自身的承载能力。通过注浆增强围岩自身承载能力，满足施工支护强度要求，支护效果好，而且施工便捷，速度快，劳动强度低，节省支护成本。

附图说明：

图1为本发明中单层拱架的结构侧面示意图。

图2本发明中单层拱架的结构制作平面示意图。

图3为本发明钢筋网片的结构示意图。

附图标记：1－支架腿部、2－支架拱部、3－锚杆、4－口字形支架、5－Z字形支架、6－网片钢筋。

具体实施方式:

参见附图

具体实施例一：

某矿区矿岩火山岩发育，矿体下盘为玄武岩，上盘岩石为凝灰岩，开拓斜坡道部分在凝灰岩内掘进，采用工字钢支护后底部浇筑混凝土和双层拱架喷射混凝土支护，成本较高，施工时间长，采用本发明的单层拱架网喷射混凝土支护和注浆的方式，有效地利用了围岩自身的承载能力，提升其承载能力。

参数如下：开拓斜坡道在凝灰岩内掘进，其净断面为4.4m*4.3m(宽*高)，采用单层拱架网喷混凝土支护，支护前对掌子面喷射混凝土30mm。根据巷道稳固性的要求，选择采用直径为22mm螺纹钢，两根钢筋长度为15463mm,钢筋间距为122mm，两根钢筋之间由口字形和Z字形支架焊接起来，口字形和Z字形支架间隔分布，其间距为950mm。口字形支架直径为22mm螺纹钢，其长度为400mm，Z字形支架直径为22mm螺纹钢，其长度为300mm。每个单层拱架使用管缝锚杆8根固定，管缝锚杆从口字形中间穿过,其长度为2000mm，拱架间距为800mm。网片采用直径为6.5mm钢筋，其规格为1500mm*1500mm，网格为150mm*150mm。网片搭接重合度大于30mm，小于180mm，网片绑扎间距300mm。在两根管缝锚杆中间施工1根螺纹钢锚杆，共计7根，螺纹钢锚杆直径为22mm，长度为3000mm。管缝锚杆和螺纹钢锚杆托盘规格为150mm*150mm*10mm，管缝锚杆施工到底，锚杆端固定环紧贴托盘，托盘紧贴岩石表面。螺纹钢锚杆施工，其端部锚固长度大于1000mm，端部外露螺母10mm～20mm，螺母紧贴托盘，螺母用扳手上紧，给锚杆施加预应力，预应力小于50kN。喷射混凝土厚度为100mm,强度不小于C20。混凝土配料的胶骨比为1:4～1:5,水胶为0.40～0.50,砂率为45％～60％,水泥标号不低于425，用量不小于400kg/m。喷射混凝土采用自下向上喷射，先喷腿部，再喷拱顶部位。喷射时喷头尽可能垂直受喷面，夹角不得小于70度。采用多遍喷射，一次喷射混凝土厚度40～60mm，并要及时复喷，复喷间隔时间不得超过1个小时。喷嘴与喷射面垂直，其间距为0.6m～1.8m，喷嘴连续、缓慢横向环形移动，喷射时，喷头运行轨迹呈螺旋形，按直径200～300mm,一圆压半圆的方法均匀缓慢移动，喷层厚度均匀，混凝土面平整。采用直径17.8mm钢绞索注浆，其长度为6800mm,外露300mm。水胶比为0.5～0.6，注浆液要充分搅拌均匀，注浆钢绞索孔间距2500mm，排距为2000mm。注浆孔口安装直径为18mm注浆管，其长度为500mm。钢绞索与小塑料管绑扎在一起，小塑料管端部在孔底，注浆时发现小塑料管正常排浆即可停止注浆，用胶管将封闭注浆管口。注浆液凝固后，用绞索卡卡住，使托盘紧贴混凝土面。

具体步骤：掘进后地下巷道进行初喷砼覆盖岩面，喷射混凝土厚度为30mm,以免掉渣和脱落。地表制作的单层拱架运至施工现场，管缝锚杆穿过口字形支架时，穿过网片，网片与上次支护的网片搭接，网片紧贴岩石表面。从一端倒数第三个口字形支架向上逐个管缝锚杆施工，施工到另一边巷道最下部锚杆后，再施工倒数第二、第一根锚杆，这样整个拱架的管缝锚杆施工完毕，然后同样的施工顺序施工第二个拱架，由外向里依次施工，直到施工到工作面。把网片搭接好，绑扎好，然后在管缝锚杆之间施工螺纹钢锚杆。螺纹钢锚杆端部锚固长度大于1000mm，端部外露螺母10mm～20mm，螺母紧贴托盘，螺母用扳手上紧，给锚杆施加预应力，预应力小于50kN。喷射混凝土厚度为100mm,强度不小于C20。喷射混凝土采用自下向上喷射，先喷腿部，再喷拱顶部位。喷射时喷头尽可能垂直受喷面，夹角不得小于70度。喷嘴与喷射面垂直，其间距为0.6m～1.8m，喷嘴连续、缓慢横向环形移动，喷射时，喷头运行轨迹呈螺旋形，按直径200～300mm,一圆压半圆的方法均匀缓慢移动，喷层厚度均匀，混凝土面平整。采用直径17.8mm钢绞索注浆，水胶比为0.5～0.6，注浆液要充分搅拌均匀，注浆钢绞索孔间距2500mm，排距为2000mm。注浆孔口安装直径为18mm注浆管，水泥砂浆封闭孔口。钢绞索与小塑料管绑扎在一起，小塑料管端口在孔底，注浆时发现小塑料管正常排浆即可停止注浆，用胶管将封闭注浆管口。注浆液凝固后，用绞索卡卡住，使托盘紧贴混凝土面。

具体实施例二：

某矿区矿岩火山岩发育，矿体下盘为玄武岩，上盘岩石为凝灰岩，开拓下盘巷道部分在凝灰岩和破碎的玄武岩内掘进，采用工字钢支护后底部浇筑混凝土，和采用双层拱架喷射混凝土支护，成本较高，施工时间长。采用本发明的单层拱架网喷射混凝土支护和注浆的方式，有效地利用了围岩自身的承载能力，提升其承载能力。

参数如下：开拓巷道在凝灰岩和破碎的玄武岩内掘进，其净断面为4.1m*3.2m(宽*高)，采用单层拱架网喷混凝土支护，支护前对掌子面喷射混凝土30mm。根据巷道稳固性的要求，选择采用直径为22mm螺纹钢，两根钢筋长度为9411mm,钢筋间距为122mm，两根钢筋之间由口字形和Z字形支架焊接起来，口字形和Z字形支架间隔分布，其间距为633mm。口字形支架直径为22mm螺纹钢，其长度为400mm，Z字形支架直径为22mm螺纹钢，其长度为300mm。每个拱架使用管缝锚杆9根固定，管缝锚杆从口字形中间穿过,其长度为2000mm，拱架间距为800mm。网片采用直径为6.5mm钢筋，其规格为1500mm*1500mm，网格为150mm*150mm。网片搭接重合度大于30mm，小于180mm，网片绑扎间距300mm。在两根管缝锚杆中间施工1根螺纹钢锚杆，共计6根，拱架底部两个管缝锚杆不施工螺纹钢锚杆，螺纹钢锚杆直径为22mm，长度为3000mm。管缝锚杆和螺纹钢锚杆托盘规格为150mm*150mm*10mm，管缝锚杆施工到底，锚杆端固定环紧贴托盘，托盘紧贴岩石表面。螺纹钢锚杆施工，其端部锚固长度大于1000mm，端部外露螺母10mm～20mm，螺母紧贴托盘，螺母用扳手上紧，给锚杆施加预应力，预应力小于50kN。喷射混凝土厚度为100mm,强度不小于C20。混凝土配料的胶骨比为1:4～1:5,水胶为0.40～0.50,砂率为45％～60％,水泥标号不低于425，用量不小于400kg/m。喷射混凝土采用自下向上喷射，先喷腿部，再喷拱顶部位。喷射时喷头尽可能垂直受喷面，夹角不得小于70度。采用多遍喷射，一次喷射混凝土厚度40～60mm，并要及时复喷，复喷间隔时间不得超过1个小时。喷嘴与喷射面垂直，其间距为0.6m～1.8m，喷嘴连续、缓慢横向环形移动，喷射时，喷头运行轨迹呈螺旋形，按直径200～300mm,一圆压半圆的方法均匀缓慢移动，喷层厚度均匀，混凝土面平整。采用直径17.8mm钢绞索注浆，其长度为6800mm,外露300mm。水胶比为0.5～0.6，注浆液要充分搅拌均匀，注浆钢绞索孔间距2500mm，排距为2000mm。注浆孔口安装直径为18mm注浆管，其长度为500mm。钢绞索与小塑料管绑扎在一起，小塑料管端部在孔底，注浆时发现小塑料管正常排浆即可停止注浆，用胶管将封闭注浆管口。注浆液凝固后，用绞索卡卡住，使托盘紧贴混凝土面。

具体步骤：掘进后巷道进行初喷砼覆盖岩面，喷射混凝土厚度为30mm,以免掉渣和脱落。地表制作的拱架运至施工现场，管缝锚杆穿过口字形支架时，穿过网片，网片与上次支护的网片搭接，网片紧贴岩石表面。从一端倒数第三个口字形支架向上逐个管缝锚杆施工，施工到巷道另一边最下部锚杆后，再施工倒数第二、第一根锚杆，这样整个拱架的管缝锚杆施工完毕，然后同样的施工顺序施工第二个拱架，由外向里依次施工，直到施工到工作面。把网片搭接好，绑扎好，然后在管缝锚杆之间施工螺纹钢锚杆。螺纹钢锚杆端部锚固长度大于1000mm，端部外露螺母10mm～20mm，螺母紧贴托盘，螺母用扳手上紧，给锚杆施加预应力，预应力小于50kN。喷射混凝土厚度为100mm,强度不小于C20。喷射混凝土采用自下向上喷射，先喷腿部，再喷拱顶部位。喷射时喷头尽可能垂直受喷面，夹角不得小于70度。喷嘴与喷射面垂直，其间距为0.6m～1.8m，喷嘴连续、缓慢横向环形移动，喷射时，喷头运行轨迹呈螺旋形，按直径200～300mm,一圆压半圆的方法均匀缓慢移动，喷层厚度均匀，混凝土面平整。采用直径22mm中空锚杆注浆，长度为3000mm,水胶比为0.5～0.6，注浆液要充分搅拌均匀，注浆锚杆孔间距1500mm，排距为1800mm,水泥砂浆封闭孔口。小塑料管从锚杆中间穿过，端部与锚杆端部绑扎在一起，小塑料管端口在孔底，注浆时发现小塑料管正常排浆即可停止注浆，用胶管将封闭注浆管口。注浆液凝固后，剪去塑料管和封口的胶管，锚杆端部套上托盘，托盘紧贴混凝土面，用扳手上紧螺母施加预应力。注浆与巷道掘进同时施工，不影响掘进施工速度，支护后的巷道承载能力较大。能满足施工安全的要求。

具体实施例三：

某矿区矿岩火山岩发育，矿体下盘为玄武岩，上盘岩石为凝灰岩，开拓上盘巷道部分在凝灰岩内掘进，采用工字钢支护后底部浇筑混凝土，和采用双层拱架喷射混凝土支护，成本较高，施工时间长。采用本发明的单层拱架网喷射混凝土支护，有效地利用了围岩自身的承载能力，提升其承载能力。

参数如下：开拓巷道在凝灰岩内掘进，其净断面为3.0m*2.8m(宽*高)，采用单层拱架网喷混凝土支护，支护前对掌子面喷射混凝土30mm。根据巷道稳固性的要求，选择采用直径为22mm螺纹钢，两根钢筋长度为7776mm,钢筋间距为122mm，两根钢筋之间由口字形和Z字形支架焊接起来，口字形和Z字形支架间隔分布，其间距为849mm。口字形支架直径为22mm螺纹钢，其长度为400mm，Z字形支架直径为22mm螺纹钢，其长度为300mm。每个拱架使用管缝锚杆5根固定，管缝锚杆从口字形中间穿过,其长度为2000mm，拱架中间1根，距地面2050mm处1根，距地面150mm处1根，拱架间距为800mm。网片采用直径为6.5mm钢筋，其规格为1500mm*1500mm，网格为150mm*150mm。网片搭接重合度大于30mm，小于180mm，网片绑扎间距300mm。在两根管缝锚杆中间施工1根螺纹钢锚杆，共计4根，螺纹钢锚杆直径为22mm，长度为3000mm。管缝锚杆和螺纹钢锚杆托盘规格为150mm*150mm*10mm，管缝锚杆施工到底，锚杆端固定环紧贴托盘，托盘紧贴岩石表面。螺纹钢锚杆施工，其端部锚固长度大于1000mm，端部外露螺母10mm～20mm，螺母紧贴托盘，螺母用扳手上紧，给锚杆施加预应力，预应力小于50kN。喷射混凝土厚度为100mm,强度不小于C20。混凝土配料的胶骨比为1:4～1:5,水胶为0.40～0.50,砂率为45％～60％,水泥标号不低于425，用量不小于400kg/m。喷射混凝土采用自下向上喷射，先喷腿部，再喷拱顶部位。喷射时喷头尽可能垂直受喷面，夹角不得小于70度。采用多遍喷射，一次喷射混凝土厚度40～60mm，并要及时复喷，复喷间隔时间不得超过1个小时。喷嘴与喷射面垂直，其间距为0.6m～1.8m，喷嘴连续、缓慢横向环形移动，喷射时，喷头运行轨迹呈螺旋形，按直径200～300mm,一圆压半圆的方法均匀缓慢移动，喷层厚度均匀，混凝土面平整。

具体步骤：掘进后巷道进行初喷砼覆盖岩面，喷射混凝土厚度为30mm,以免掉渣和脱落。地表制作的拱架运至施工现场，管缝锚杆穿过口字形支架时，穿过网片，网片与上次支护的网片搭接，网片紧贴岩石表面。从一端倒数第二个口字形支架处施工管缝锚杆，向上逐个管缝锚杆施工，施工到巷道另一边最下部锚杆后，再施工倒数第一根锚杆，这样整个拱架的管缝锚杆施工完毕，然后同样的施工顺序施工第二个拱架，由外向里依次施工，直到施工到工作面。把网片搭接好，绑扎好，然后在管缝锚杆之间施工螺纹钢锚杆。螺纹钢锚杆端部锚固长度大于1000mm，端部外露螺母10mm～20mm，螺母紧贴托盘，螺母用扳手上紧，给锚杆施加预应力，预应力小于50kN。喷射混凝土厚度为100mm,强度不小于C20。喷射混凝土采用自下向上喷射，先喷腿部，再喷拱顶部位。喷射时喷头尽可能垂直受喷面，夹角不得小于70度。喷嘴与喷射面垂直，其间距为0.6m～1.8m，喷嘴连续、缓慢横向环形移动，喷射时，喷头运行轨迹呈螺旋形，按直径200～300mm,一圆压半圆的方法均匀缓慢移动，喷层厚度均匀，混凝土面平整。

Claims (10)

1.一种巷道工程支护用单层拱架，其特征在于：包括有与地下巷道截面形状和尺寸均对应的前、后拱形钢筋，前、后拱形钢筋之间通过口字型钢筋支架和Z字形钢筋支架焊接为一体的单层拱架，所述口字型钢筋支架和Z字形钢筋支架间隔交替分布；所述单层拱架包括有两侧竖直的支架腿部以及连接于支架腿部顶部之间并与支架腿部形成一体的支架拱部，所述支架腿部上间隔分布有2-8个腿部锚固点，所述支架拱部上均间隔分布有3-10个拱部锚固点。

2.一种基于权利要求1所述的巷道工程支护用单层拱架的快速支护方法，其特征在于：依次按照以下步骤进行：

1)首先将地下巷道内浮石清干净，防止地下巷道的工作面围岩浮石下落，对地下巷道进行初喷射混凝土覆盖围岩岩面进行支护，支护厚度3mm～5mm；

2)根据地下巷道的净断面形状和尺寸，在地表加工制作单层拱架和网片：首先制作与地下巷道净断面形状和尺寸均对应的前、后拱形钢筋，前、后拱形钢筋之间利用口字形钢筋支架和Z字形钢筋支架焊接成一体的单层拱架，所述口字型钢筋支架和Z字形钢筋支架间隔交替分布；所述网片的长度为1200mm～2000mm，宽度为1000mm～2000mm，网片钢筋直径为6mm～10mm,网片网格为方形或菱形，相邻网片钢筋的搭接宽度为100mm～200mm，网片钢筋边延长不小于30mm；

3)、将上述制作好的单层拱架沿着地下巷道延伸的方向间隔分布设置，相邻的单层拱架间距为800mm～1200mm，单层拱架和网片紧贴地下巷道的岩面分布；

4)单层拱架和网片紧贴围岩后，利用管缝锚杆和螺纹钢锚杆将各单层拱架固定在围岩上，每个单层拱架上的管缝锚杆和螺纹钢锚杆均间隔分布施工于各锚固点；具体操作步骤如下：

首先，施工最外侧的单层拱架，最外侧的单层拱架的具体固定步骤如下：按照自底部起再向上的顺序找出该单层拱架一侧腿部锚杆上倒数第三个口字形支架，把该口字形支架作为腿部锚固点，利用管缝锚杆对该腿部锚固点先进行施工锚固，并按照依次向上的顺序找出各口字形支架，并依次将各口字形支架部位作为锚固点，利用管缝锚杆对各个锚固点依次施工固定，一直施工到另一侧腿部锚杆的最底部的口字形支架部位，将该口字形支架部位作为腿部锚固点利用管缝锚杆锚固，再回头依次利用管缝锚杆锚固施工固定倒数第二个口字形支架和倒数第一个口字形支架部位，这样该单层拱架得到了初步锚固；

接着，用同样的施工顺序，按照地下巷道由外向里的方向依次初步锚固各单层拱架，直到施工到工作面；

然后，再将相邻的单层拱架之间均通过绑扎网片固定为一体；

最后，在每个单层拱架上，将各相邻的口字形支架之间的Z字形钢筋支架部位均作为锚固点用螺纹钢锚杆进行锚固，完整最终锚固；

5)、所述单层拱架和网片形成地下巷道表面的拱形支护架，拱形支护架紧贴在地下巷道的岩面；对拱形支护架采用喷射混凝土进行支护；喷射混凝土采用自下向上喷射，先喷支架腿部，最后喷支架拱部的拱顶部位；采用多遍喷射的方式，一次喷射混凝土厚度40～60mm，及时复喷，复喷间隔时间不得超过1个小时；最终，喷射混凝土厚度为80mm～120mm，强度不小于C20；其中网片部位混凝土保护层厚度不小于30mm,单层拱架部位混凝土保护层厚度不小于50mm；

6)、当支护强度难以抵抗围岩应力时，对支护后的地下巷道进行注浆，注浆后完成巷道工程支护用单层拱架的快速支护。

3.根据权利要求2所述的巷道工程支护用单层拱架的快速支护方法，其特征在于：步骤2)中，前、后拱形钢筋之间的间距为130mm～150mm，前、后拱形钢筋均为直径16mm～25mm的螺纹钢；口字型钢筋支架和Z字形钢筋支架均为直径16mm～25mm的螺纹钢，口字形钢筋支架的钢筋长为32mm～40mm，Z字形钢筋支架的钢筋长为24mm～30mm。

4.根据权利要求2所述的巷道工程支护用单层拱架的快速支护方法，其特征在于：步骤3)中，网片与单层拱架之间用铁丝绑扎，网片之间搭接采用铁丝绑扎，绑扎铁丝间距为200mm～400mm。

5.根据权利要求2所述的巷道工程支护用单层拱架的快速支护方法，其特征在于：步骤4)中，管缝锚杆为Φ33mm～43mm管缝锚杆，其长度为1600mm～2000mm，托盘为120mm～200mm*120mm～200mm*10mm，托盘紧贴岩面；螺纹钢锚杆为Φ18mm～32mm螺纹钢锚杆，其长度为1800mm～3000mm，托盘为120mm～200mm*120mm～200mm*10mm，托盘紧贴岩面，锚杆外露托盘30mm～50mm；施工螺纹钢锚杆时，螺纹钢锚杆端头锚固长度大于1000mm，端部外露螺母10mm～20mm，螺母紧贴托盘，螺母用扳手上紧，给螺纹钢锚杆施加预应力，预应力小于50kN。

6.根据权利要求2所述的巷道工程支护用单层拱架的快速支护方法，其特征在于：步骤5)中，所述混凝土配料的胶骨比为1:4～1:5,水胶为0.40～0.50,砂率为45％～60％,水泥标号不低于425，用量不小于400kg/m；喷射混凝土时喷头垂直受喷面，夹角不得小于70度；喷嘴与喷射面垂直，其间距为0.6m～1.8m，喷嘴连续、缓慢横向环形移动，喷射时，喷头运行轨迹呈螺旋形，按直径200～300mm,一圆压半圆的方法均匀缓慢移动。

7.根据权利要求2所述的巷道工程支护用单层拱架的快速支护方法，其特征在于：步骤6)中，采用注浆锚杆进行注浆或采用钢绞索进行注浆,注浆时，按顺序施工，先注浆底部，注满后再注浆巷道顶部。

8.根据权利要求7所述的巷道工程支护用单层拱架的快速支护方法，其特征在于：采用注浆锚杆进行注浆时，螺纹钢注浆锚杆选用中空螺纹钢，中空螺纹钢的直径为20mm～38mm,长度为2000mm～3500mm，托盘为120mm～200mm*120mm～200mm*10mm，托盘紧贴岩面，锚杆外露托盘30mm～50mm；中空螺纹钢注浆锚杆直径为20mm～38mm，杆身有两排对称小孔其间距为400mm～500mm，锚杆孔距为1000mm～1600mm，排距为1200mm～2000mm；螺纹钢注浆锚杆是预应力锚杆，利用螺栓和托盘预先给拱架和围岩施加预应力，预应力不大于50kN。

9.根据权利要求7所述的巷道工程支护用单层拱架的快速支护方法，其特征在于：采用钢绞索进行注浆时，钢绞索直径为9.53mm～17.8mm,长度为5000mm～12000mm，托盘为120mm～200mm*120mm～200mm*10mm，钢绞索卡卡住钢绞索使托盘紧贴岩面，钢绞索外露托盘300mm～500mm；钢绞索注浆锚杆孔距为2000mm～3200mm，排距为2000mm～4000mm。

10.根据权利要求7所述的巷道工程支护用单层拱架的快速支护方法，其特征在于：锚杆、钢绞索孔不小于零度，采用锚杆和钢绞索进行同时注浆时，注浆的锚杆、钢绞索与排气小胶管绑在一起装进孔内，排气管口到达孔底，排气管正常漏浆时停止该孔注浆；注浆液水胶比为0.5～0.6，注浆液要充分搅拌均匀。

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