CN112196585B - 一种煤矿巷道用锚喷网壳支护系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤矿巷道用锚喷网壳支护系统，包括支撑在煤矿巷道内的钢筋网壳支架以及多根连接在所述钢筋网壳支架和煤矿巷道的岩壁之间的锚杆；所述钢筋网壳支架包括两片位于顶部的顶网壳体、两片位于底部的底网壳体以及两片侧网壳体；两片所述顶网壳体相互连接并呈倒U形，两片所述底网壳体相互连接并呈向下凹陷的弧形，两片所述顶网壳体、两片所述底网壳体和两片所述侧网壳体整体呈封闭的环状。本发明不仅加工工艺简单、井下施工方便快捷、可提高安装工效，而且是一种性能优良、高支撑力、低成本的支护结构，有利于充分发挥围岩的自身承载能力，増强支护结构的三向承载能力。
Description
技术领域
本发明涉及支护结构领域，具体地说涉及一种煤矿巷道用锚喷网壳支护系统。
背景技术
目前，随着浅部煤炭资源的逐渐减少甚至枯竭，地下开采的深度越来越大，国内外许多矿山相继进入深部开采状态，我国煤矿开采深度正以每年10～25m的速度增加，越来越多的矿井将面临严峻的深部开采问题。
深部开采地应力高、地质构造复杂，巷道开挖后端部承压，扰动范围与原岩应力成正比，因而深部岩巷的端部承压和扰动范围较大。在其扰动范围内，由于巷道围岩承受高应力作用，围岩很快由表及里发生大变形-破裂-碎裂-整体失稳，导致巷道变形剧烈和支护结构破坏等一系列复杂问题，不仅增加了修护成本，而且给煤矿生产带来很大的安全隐患。因此，深部高应力软岩巷道稳定控制与支护问题已成为许多矿井向深部发展的关键性技术之一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种加工工艺简单，具有高支撑力、较高整体稳定性的煤矿巷道用锚喷网壳支护系统。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种煤矿巷道用锚喷网壳支护系统，包括支撑在煤矿巷道内的钢筋网壳支架以及多根连接在所述钢筋网壳支架和煤矿巷道的岩壁之间的锚杆；
所述钢筋网壳支架包括两片位于顶部的顶网壳体、两片位于底部的底网壳体以及两片侧网壳体；两片所述顶网壳体相互连接并呈倒U形，两片所述底网壳体相互连接并呈向下凹陷的弧形，两片所述侧网壳体的上端分别与两片所述顶网壳体的外端相连接，两片所述侧网壳体的下端分别与两片所述底网壳体的外端相连接，两片所述顶网壳体、两片所述底网壳体和两片所述侧网壳体整体呈封闭的环状。
进一步地，还包括喷射在所述钢筋网壳支架上并完全覆盖所述钢筋网壳支架的混凝土喷层。
进一步地，所述混凝土喷层的原料包括砂子、水泥、石子和水，所述砂子、所述水泥、所述石子和所述水的质量比为2：1：2：0.45。
进一步地，所述顶网壳体、所述底网壳体和所述侧网壳体的横截面均呈梯形。
进一步地，所述顶网壳体、所述底网壳体和所述侧网壳体的结构相同，均由两根位于内围的主筋、六根位于外围的次筋以及连接在两根所述主筋和六根所述次筋之间的多个桥架钢筋构成。
进一步地，所述桥架钢筋包括连接在两根所述主筋上的第一连接筋、连接在六根所述次筋上的第二连接筋、两根分别连接在位于最外侧的两根所述次筋与两根所述主筋之间的第三连接筋、以及四根分别连接在剩余四根所述次筋与两根所述主筋之间的第四连接筋。
进一步地，所述第二连接筋上活动穿设有两个套环，且两个套环分别位于剩余四根所述次筋之间，两个所述套环上分别连接有所述锚杆。
进一步地，所述套环和相应侧的所述第三连接筋及其中一根所述第四连接筋之间分别连接有弹簧。
进一步地，两片所述顶网壳体之间、两片所述底网壳体之间、所述侧网壳体和所述顶网壳体之间以及所述侧网壳体和所述底网壳体之间均通过两个钢板可拆卸相连。
本发明的有益效果体现在：
本发明煤矿巷道用锚喷网壳支护系统不仅加工工艺简单、井下施工方便快捷、可提高安装工效，而且是一种性能优良、高支撑力、低成本的支护结构，有利于充分发挥围岩的自身承载能力，増强支护结构的三向承载能力，从而大大增强了支护结构整体稳定性，确保巷道安全长期使用。
附图说明
图1是本发明一实施例的结构示意图。
图2是本发明一实施例中钢筋网壳支架的结构示意图。
图3是图2的俯视图(省去底网壳体)。
图4是图2的立体图(省去底网壳体)。
图5是本发明一实施例中钢筋网壳支架的桥架钢筋的结构示意图。
附图中各部件的标记为：1钢筋网壳支架、11顶网壳体、12底网壳体、13侧网壳体、14钢板、15套环、16弹簧、101主筋、102次筋、103桥架钢筋、1031第一连接筋、1032第二连接筋、1033第三连接筋、1034第四连接筋、2锚杆、3混凝土喷层。
具体实施方式
下面将参考附图来详细说明本发明。
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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，“多个”指两个以上。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
参见图1至图5。
本发明煤矿巷道用锚喷网壳支护系统，包括支撑在煤矿巷道内的钢筋网壳支架1以及多根连接在所述钢筋网壳支架1和煤矿巷道的岩壁之间的锚杆2；
所述钢筋网壳支架1包括两片位于顶部的顶网壳体11、两片位于底部的底网壳体12以及两片侧网壳体13；两片所述顶网壳体11相互连接并呈倒U形，两片所述底网壳体12相互连接并呈向下凹陷的弧形，两片所述侧网壳体13的上端分别与两片所述顶网壳体11的外端相连接，两片所述侧网壳体13的下端分别与两片所述底网壳体12的外端相连接，两片所述顶网壳体11、两片所述底网壳体12和两片所述侧网壳体13整体呈封闭的环状。
本发明煤矿巷道用锚喷网壳支护系统不仅加工工艺简单、井下施工方便快捷、可提高安装工效，而且是一种性能优良、高支撑力、低成本的支护结构，有利于充分发挥围岩的自身承载能力，増强支护结构的三向承载能力，从而大大增强了支护结构整体稳定性，确保巷道安全长期使用。
在一实施例中，还包括喷射在所述钢筋网壳支架1上并完全覆盖所述钢筋网壳支架1的混凝土喷层3。这样设计，可以形成全封闭的支护结构，支撑更加稳定，而且能够防止渗水。
在一实施例中，所述混凝土喷层3的原料包括砂子、水泥、石子和水，所述砂子、所述水泥、所述石子和所述水的质量比为2：1：2：0.45。在实施本发明的过程中，发明人发现，采用这种配方的混凝土原料，流动性好，方便喷射，成型后的混凝土喷层强度高、结合力强，从而确保巷道安全长期使用。
在一实施例中，所述顶网壳体11、所述底网壳体12和所述侧网壳体13的横截面均呈梯形。梯形结构属于较稳定的结构，这样设计，钢筋网壳支架的稳定性更好。
在一实施例中，所述顶网壳体11、所述底网壳体12和所述侧网壳体13的结构相同，均由两根位于内围的主筋101、六根位于外围的次筋102以及连接在两根所述主筋101和六根所述次筋102之间的多个桥架钢筋103构成。这样设计，结构简单，容易拼装，主筋和次筋形成主框架，桥架钢筋起到加强作用，实用性更好。
在一实施例中，所述桥架钢筋103包括连接在两根所述主筋101上的第一连接筋1031、连接在六根所述次筋102上的第二连接筋1032、两根分别连接在位于最外侧的两根所述次筋102与两根所述主筋101之间的第三连接筋1033、以及四根分别连接在剩余四根所述次筋102与两根所述主筋101之间的第四连接筋1034。这样设计，各第一、二、三、四连接筋相互形成多组三角支撑结构，从而使得桥架钢筋的结构强度更高，更加稳定。
在一实施例中，所述第二连接筋1032上活动穿设有两个套环15，且两个套环15分别位于剩余四根所述次筋102之间，两个所述套环15上分别连接有所述锚杆2。这样设计，在安装锚杆时，锚杆通过套环能够适应性地调整位置，对安装精度要求不高，实用性更好。
在一实施例中，所述套环15和相应侧的所述第三连接筋1033及其中一根所述第四连接筋1034之间分别连接有弹簧16。这样设计，弹簧起到限位套环的作用，避免套环过大位移，不仅方便操作，而且能够增加安装效果。
在一实施例中，两片所述顶网壳体11之间、两片所述底网壳体12之间、所述侧网壳体13和所述顶网壳体11之间以及所述侧网壳体13和所述底网壳体12之间均通过两个钢板14可拆卸相连。这样设计，结构简单，容易制作安装，具体实施中，两个钢板分别连接在相应两个需要连接的部件上，两个钢板之间通过螺栓可拆卸相连。
本发明在安装时，网架锚喷支架是一架紧接一架进行安装的，架间不留间隔，钢筋网壳支架安设好2～3架后，应对其断面尺寸进行检查，看是否满足设计要求，如果有异常要进行调整，若检查没有问题时进行混凝土喷射，将钢筋网壳支架的各小跨双向钢筋拱壳全部覆盖，喷层厚150mm，这样锚杆、钢筋网壳支架和混凝土喷层就组成了高强全封闭锚喷网壳支架结构，作为巷道的永久支护。
钢筋网壳支架的片与片之间用四个螺栓连接，螺栓全部必须上紧来确保网壳支架的连接强度，要按照设计尺寸进行井下架设，钢筋网壳支架的外侧(六根次筋)要与围岩表面保持良好接触，不能出现架空现象，架设时保证不扭曲，架设后平整度偏差要在l 0mm之内。开挖后，检查断面尺寸符合设计要求时，先喷一薄层混凝土封闭围岩，然后进行钢筋网壳支架的架设，规格可选用主筋Φ22、次筋Φ20、各连接筋Φ12，钢筋网壳支架由这些钢筋焊接而成，为保证端部连接强度，每片支架两端要焊接带螺栓孔的连接钢板，钢筋与端部钢板连接的筋板厚度为l0mm的钢板制作。
本发明可以根据具体条件采用不同型号的锚杆，也可以和注浆锚杆、锚索结合使用，形成锚杆(索)喷网壳支架注浆的联合支护方式。具体实施中，也可以先施工固定锚杆，锚杆距岩壁表面留一定的长度，能确保钢筋网壳支架的固定，锚杆要可与钢筋网壳支架的主筋紧密固定。
应当理解本文所述的例子和实施方式仅为了说明，并不用于限制本发明，本领域技术人员可根据它做出各种修改或变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种煤矿巷道用锚喷网壳支护系统，其特征在于：包括支撑在煤矿巷道内的钢筋网壳支架以及多根连接在所述钢筋网壳支架和煤矿巷道的岩壁之间的锚杆；所述钢筋网壳支架包括两片位于顶部的顶网壳体、两片位于底部的底网壳体以及两片侧网壳体；两片所述顶网壳体相互连接并呈倒U形，两片所述底网壳体相互连接并呈向下凹陷的弧形，两片所述侧网壳体的上端分别与两片所述顶网壳体的外端相连接，两片所述侧网壳体的下端分别与两片所述底网壳体的外端相连接，两片所述顶网壳体、两片所述底网壳体和两片所述侧网壳体整体呈封闭的环状；
所述顶网壳体、所述底网壳体和所述侧网壳体的结构相同，均由两根位于内围的主筋、六根位于外围的次筋以及连接在两根所述主筋和六根所述次筋之间的多个桥架钢筋构成；
所述桥架钢筋包括连接在两根所述主筋上的第一连接筋、连接在六根所述次筋上的第二连接筋、两根分别连接在位于最外侧的两根所述次筋与两根所述主筋之间的第三连接筋、以及四根分别连接在剩余四根所述次筋与两根所述主筋之间的第四连接筋，第一连接筋为直线形杆结构；
所述第二连接筋上活动穿设有两个套环，且两个套环分别位于剩余四根所述次筋之间，两个所述套环上分别连接有所述锚杆，所述套环和相应侧的所述第三连接筋及其中一根所述第四连接筋之间分别连接有弹簧。
2.如权利要求1所述的煤矿巷道用锚喷网壳支护系统，其特征在于：还包括喷射在所述钢筋网壳支架上并完全覆盖所述钢筋网壳支架的混凝土喷层。
3.如权利要求2所述的煤矿巷道用锚喷网壳支护系统，其特征在于：所述混凝土喷层的原料包括砂子、水泥、石子和水，所述砂子、所述水泥、所述石子和所述水的质量比为2：1：2：0.45。
4.如权利要求1或2或3所述的煤矿巷道用锚喷网壳支护系统，其特征在于：所述顶网壳体、所述底网壳体和所述侧网壳体的横截面均呈梯形。
5.如权利要求1或2或3所述的煤矿巷道用锚喷网壳支护系统，其特征在于：两片所述顶网壳体之间、两片所述底网壳体之间、所述侧网壳体和所述顶网壳体之间以及所述侧网壳体和所述底网壳体之间均通过两个钢板可拆卸相连。
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