CN112832830A - 一种矿用防冲双柱组合式墩柱结构、支护系统及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种矿用防冲双柱组合式墩柱结构，包括鞋板，顶部支撑板和两个墩柱；两个所述墩柱共用顶部支撑板和鞋板，一体固定实现刚性连接；所述墩柱包括支撑体和至少一个让压钢管；所述让压钢管管径不同，不同让压钢管之间套设；所述让压钢管的顶部与顶部支撑板固定连接，底部可滑动地插入支撑体内的腔体；所述支撑体和让压钢管联合组成墩柱结构，两柱并联式支护于巷道顶、底板之间。还涉及支护系统及施工方法。本发明结构简单，承载能力高、能保持墩柱承载力不降低，并可快速恒阻收缩，吸收冲击能量，保护巷道空间内的人员和设备安全。

Description

一种矿用防冲双柱组合式墩柱结构、支护系统及施工方法

技术领域

本发明属于煤矿巷道防冲支护领域，具体涉及一种矿用防冲双柱组合式墩柱结构、支护系统及施工方法。

背景技术

冲击地压是深部开采过程中，临空岩体发生突发式破坏的现象，当冲击地压发生时，岩体中会释放大量的冲击能，随着煤矿开采的深度与强度不断增加，冲击地压的发生频率和破坏程度也愈加强烈，是目前深井矿山面临的主要安全隐患之一。在实际巷道中，常通过高强度支护形式来保证巷道的安全，例如锚杆(锚索)支护、U型钢支护以及体液压墩柱支护等，都是按照准静态矿压下进行设计的，其承受静载的能力比较强，但在冲击荷载的作用下，并不能承受突发冲击地压所携带能量对支护体系的巨大冲击作用，往往由于部分支护体的突发损伤导致整个支护系统的冲击性失稳破坏，而超前液压支架虽然具有较高的的防护能力，采用液压墩柱也有了一定的让位能力，但是自身重量大，让位速度慢，没有吸收冲击能量的能力，常导致液压支架受到严重弯曲变形、甚至被破坏。

对比已有专利CN106285738A，通过释放乳化液实现恒组变压，但面对冲击地压时，难以及时泄压，且乳化液释放时间远大于冲击地压作用时间，无法吸收冲击能量。

CN107905825A，通过圆木实现让压，一方面圆木力学性能多变，无法保证墩柱正常使用时不被压缩变形，另一方面在突发荷载出现时，圆木在柱体外壳的约束下处于三向受力状态，随着被压缩，承载力提高，可缩空间小。因此提供一种结构简单、承受荷载大、反应迅速、吸能效率高的支护形式迫在眉睫。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种矿用防冲双柱组合式墩柱结构、支护系统及施工方法，本发明中防冲墩柱作为主要的承载结构，结构简单，承载能力大，正常使用时，能提供较高的工作阻力(4000-10000N/柱)；冲击地压发生时，能保持墩柱承载力不降低，并可快速恒阻收缩，吸收冲击能量，保护巷道空间内的人员和设备安全。

本发明的目的是这样实现的：

一种矿用防冲双柱组合式墩柱结构，包括鞋板，顶部支撑板和两个墩柱；两个所述墩柱共用顶部支撑板和鞋板，一体固定实现刚性连接；

所述墩柱包括支柱和让压装置；所述让压装置由多块钢板和让压柱组成，兼具顶升和可缩两个重要功能；所述让压装置的顶部与顶部支撑板固定连接，底部可滑动地插入支柱内的腔体；所述支柱和让压装置联合组成墩柱结构，两柱并联式支护于巷道顶、底板之间。

让压装置的阻力作用下能够起到前期支护的作用，在冲击地压发生的时候可以快速可缩，既提供了有效地支护，又实现了空间上的让压，保证了巷道完整和人员安全。双联柱共用顶部支撑板与鞋板，增大了与巷道的接触面积，提高了整体稳定性。

本发明一种优选的实施方式，两个所述支柱之间通过多个耳板和螺栓固定连接。

以上措施使两个墩柱固定连接，防止压杆失稳等面外变形。

本发明一种优选的实施方式，所述支柱为方形钢管结构，内部灌注浆液，所述方形钢管的下端设置有注浆孔，所述方形钢管的长边与围岩一侧垂直。

内部浆体约束下增加了管壁的稳定性，二者的共生现象，使墩柱的工作阻力可以达到4000KN以上；在矩形双柱结构中，长边承受侧帮传来的力，受力形式和梁相似，抗弯能力优于等边矩形，可以更好抵抗采空区垮落矸石的水平推力。

本发明一种优选的实施方式，所述让压小柱的顶部固定有第一方形钢板，所述第一方形钢板固定于顶部支撑板的下端；所述让压小柱的底部固定有第三方形钢板，所述第三方形钢板可滑动地设置于支柱的方形钢管内部；所述第二方形钢板与让压小柱焊接。

让压小柱端头紧贴顶部支撑板处加一方形钢板，避免荷载情况下上端与顶部支撑板的接触面钢管端头受力；底部固定方形钢板使得与支柱外壁配合更加紧密，提高整体支撑稳定性。

本发明一种优选的实施方式，还包括第二方形钢板，所述第二方形钢板套设于所述让压小柱上，并位于第一方形钢板和第三方形钢板之间，所述第二方形钢板的尺寸与柱体内尺寸相同，所述第二方形钢板中间开设有供让压小柱穿过的圆形开口。

第二钢板位于第一方形钢板和第三方形钢板之间，通过调节位置，从而一定程度地改变支护阻力。在初始位置时，第二方形钢板和第三方形钢板均位于支柱钢管的内部，在注浆压力下逐渐顶升。

本发明一种优选的实施方式，所述第三方形钢板与支柱的钢管之间设置有密封圈，所述密封圈固定于第三方形钢板的外周面。

通过密封设置使得方形钢板与支柱外壁配合更加紧密，可以提高顶升力，同时防止漏浆。

本发明一种优选的实施方式，所述顶部支撑板，第一方形钢板，第二方形钢板和第三方形钢板上开设有排气孔；

或者，所述让压装置中间贯通设置有排气管，所述排气管的上端穿过顶部支撑板，下端穿过第三方形钢板与支柱的钢管内部连通。

排气孔，用以排出注浆时支柱腔体内的气体，保证灌浆更加充分。排气孔内可以是钢管结构。

本发明一种优选的实施方式，所述支柱的钢管顶端外壁固定有一个锁紧箍。

在柱体与顶板的接触处加一环形圆箍，防止柱体端头受力使得柱体开口发生撕裂破坏。

本发明还涉及一种矿用防冲双柱组合式墩柱支护系统，包括沿巷道支护的组墩柱结构。

本发明还涉及一种矿用矿用防冲双柱组合式墩柱的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在地面加工制作支柱、让压小柱、方形钢板、顶部支撑板和鞋板，并在支柱上加工注浆孔和鞋板，再组装让压小柱、第一、二、三方形钢板和让压小柱成让压装置，将第一方形钢板焊接到顶部支撑板；

2)在组装后运输到巷道内部，平整墩柱预设场地，根据设计确定支护位置，墩柱一般靠侧帮放置，使用安装机或人工安装。为使矩形截面最大限度地承受弯矩荷载，在安装过程中，注意将矩形截面长边与围岩一侧垂直。

3)固定矩形墩柱，同时，相邻两根墩柱形成一墩柱组，柱间通过耳板螺栓连接，设置四组耳板连接，并在两柱之间均匀分布，并共用同一鞋板，增加了墩柱横向约束，增强墩柱组的稳定性。

4)干料投入制浆桶，并将水、早强剂、减水剂及GFRP纤维等按一定配比加入到浆体的拌制中，使制备的浆体达到预设的强度。

5)连接注浆管路，依次为：小型注浆泵-输送管-逆止阀-注浆孔，逆止阀开通，第一次使用注浆泵时应先泵送一罐水泥砂浆以润滑管路，然后正常灌注。

6)正式灌注时，浆体自流平免振捣，至浆体与柱体顶部平齐后，让压装置在浆体的顶升压力下逐渐抬高，直至墩柱达到预设的接顶压力后先停止注浆泵，关闭逆止阀，再拆卸管路，封堵注浆孔。连接下一空墩柱，继续灌注，直至预设的空墩柱全部灌注完毕。

7)注浆完成后第二天进行饱满度检查，采用敲击进行初步检查，对于敲击声音存在差异的防冲墩柱，通过超声波进行细致检测，检查发现浆体不密实的墩柱，采用小型泵机通过排气孔注入水灰比比较低的高稠度浆体进行补浆，或重新架设新墩柱。

8)在正常使用时，内部高强浆体和墩柱柱壳结合形成高强支护体；冲击地压来临时，巨大压力超过墩柱的额定承载值，让压装置的让压小柱被压缩变形，墩柱实现横阻变形，保证巷道稳定。

本发明至少具有以下有益效果：

1)让压装置的阻力作用下能够起到前期支护的作用，在冲击地压发生的时候可以快速可缩，既提供了有效地支护，又实现了空间上的让压，保证了巷道完整和人员安全。双联柱共用顶部支撑板与鞋板，增大了与巷道的接触面积，提高了整体稳定性。

2)内部浆体约束下增加了管壁的稳定性，二者的共生现象，使墩柱的工作阻力可以达到4000KN以上；在矩形双柱结构中，长边承受侧帮传来的力，受力形式和梁相似，抗弯能力优于等边矩形，可以更好抵抗采空区垮落矸石的水平推力。

3)让压小柱端头紧贴顶部支撑板处加一方形钢板，避免荷载情况下上端与顶部支撑板的接触面钢管端头受力；底部固定方形钢板使得与支柱外壁配合更加紧密，提高整体支撑稳定性。

4)第二钢板位于第一方形钢板和第三方形钢板之间，通过调节位置，从而一定程度地改变支护阻力。在初始位置时，第二方形钢板和第三方形钢板均位于支柱钢管的内部，在注浆压力下逐渐顶升。

5)通过密封设置使得方形钢板与支柱外壁配合更加紧密，可以提高顶升力，同时防止漏浆。

6)在柱体与顶板的接触处加一环形圆箍，防止柱体端头受力使得柱体开口发生撕裂破坏。

7)在无冲击荷载作用时，浆体在柱壳的约束下处于三向受压状态增加了承载力，柱壳在内部浆体约束下增加了管壁的稳定性，浆体和柱体的“共生现象”使墩柱的承载力和稳定性大幅度提高；

8)将让压装置置于腔体内，让压小柱力学性能固定，通过调整让压小柱直径和让压小柱数量可以提供不同墩柱抗冲击荷载能力，并且让压小柱的样式多样，可采用钢管、钢筋或其它可缩材料，并可以根据不同的工作环境和要求选择合适截面和数量的让压小柱。

9)在冲击荷载作用时，钢管在进入屈服阶段后依旧可以保持强度，可以充分压缩变形，实现恒阻可缩，保证了巷道稳定，在压缩到极限后，墩柱依旧能发挥支护效能，实现对顶板的高强支护，此墩柱结构简单、承载力高、拆卸安装方便，能有效缓冲和吸收冲击能，保护巷道人员设备安全。

10)在矩形双柱结构中，立柱截面采用矩形形式，长边承受侧帮传来的力，受力形式和梁相似，抗弯能力优于等边矩形，可以更好抵抗采空区垮落矸石的水平推力。

11)腔体也可注入水、矿用液压墩柱乳化油或其它液体，在保证承载力的前提下，节约成本。

12)采用双柱一组同时受力，并且加大了顶盖面积，增加了承载力面积，提高了承载能力，两墩柱中间采用耳板加螺栓连接并共用同一鞋板，增加了墩柱的横向约束，提高了墩柱承受荷载的稳定性。

附图说明

图1为本发明未顶起状态的支柱结构示意图；

图2为本发明顶起状态的支柱结构示意图；

图3为本发明快速让压后支柱结构示意图；

图4为本发明双柱组合式整体结构示意图；

图5为A处结构放大示意图；

图6为本发明横向截面示意图。

图中，1-顶部支撑板；2-第二方形钢板；3-第一方形钢板；4-让压小柱；5-第三方形钢板；6-注浆孔；7-鞋板；8-排气孔；9-第一密封圈；10-第二密封圈；11-支柱；12-浆体；13-被压溃的让压小柱；14-顶板；15-螺帽；16-螺栓；17-第一耳板；18-第二耳板；19-锁紧箍；20-围岩。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

实施例一

图1-6示出了本发明的料理组件的一种实施例示意图；

一种矿用防冲双柱组合式墩柱结构，包括鞋板7，顶部支撑板1和两个墩柱；两个所述墩柱共用顶部支撑板1和鞋板7，一体固定实现刚性连接；

所述墩柱包括支柱和至少一个让压小柱4；所述让压小柱4管径不同，不同让压小柱4之间套设；所述让压小柱4的顶部与顶部支撑板1固定连接，底部可滑动地插入支柱11内的腔体；所述支柱11和让压装置联合组成墩柱结构，两柱并联式支护于巷道顶板14、底板之间。

让压装置的阻力作用下能够起到前期支护的作用，在冲击地压发生的时候可以快速可缩，既提供了有效地支护，又实现了空间上的让压，保证了巷道完整和人员安全。双联柱共用顶部支撑板与鞋板，增大了与巷道的接触面积，提高了整体稳定性。

具体而言，两个所述支柱1之间通过多个耳板17、18和螺栓16固定连接。

以上措施使两个墩柱固定连接，防止压杆失稳等面外变形。

优选地，包括四组耳板，每组耳板为第一耳板17和第二耳板18，第一耳板位于第一支柱上，第二耳板位于第二支柱上，通过螺帽15和螺栓16拧紧。

具体而言，所述支柱11为方形钢管结构，内部灌注浆体12，所述方形钢管的下端设置有注浆孔6，所述方形钢管的长边与围岩一侧垂直。

内部浆体约束下增加了管壁的稳定性，二者的共生现象，使墩柱的工作阻力可以达到4000KN以上；在矩形双柱结构中，长边承受侧帮传来的力，受力形式和梁相似，抗弯能力优于等边矩形，可以更好抵抗采空区垮落矸石的水平推力。

具体而言，所述让压小柱4的顶部固定有第一方形钢板3，所述第一方形钢板3固定于顶部支撑板1的下端；所述让压小柱4的底部固定有第三方形钢板5，所述第三方形钢板5可滑动地设置于支柱11的方形钢管内部；所述第一方形钢板3与顶部支撑板焊接固定。

让压小柱端头紧贴顶部支撑板处加一方形钢板，避免荷载情况下上端与顶部支撑板的接触面钢管端头受力；底部固定方形钢板使得与支柱外壁配合更加紧密，提高整体支撑稳定性。

具体而言，还包括第二方形钢板2，所述第二方形钢板2套设于所述让压小柱4的外侧，并位于第一方形钢板3和第三方形钢板5之间，所述第二方形钢板5的尺寸与柱体内尺寸相同，所述第二方形钢板2中间开设有供让压小柱穿过的圆形孔道。

第二钢板位于第一方形钢板和第三方形钢板之间，通过调节位置，从而一定程度地改变支护阻力。在初始位置时，第二方形钢板和第三方形钢板均位于支柱钢管的内部，顶升过程中第二方形钢板固定，第三方形钢板逐渐上升。

具体而言，所述第三方形钢板5与支柱1的钢管之间设置有密封圈，所述密封圈固定于第三方形钢板的外周面。

通过密封设置使得方形钢板与支柱外壁配合更加紧密，可以提高顶升力，同时防止漏浆。

优选地，第三方形钢板5与支柱1的钢管之间设置有第一密封圈9；

具体而言，所述顶部支撑板1，第一方形钢板3，第二方形钢板2和第三方形钢板5上开设有排气孔8；

或者，所述让压装置中间贯通设置有排气管，所述排气管的上端穿过顶部支撑板，下端穿过第二方形钢管与支柱的钢管内部连通。

排气孔，用以排出注浆时支柱腔体内的气体，保证灌浆更加充分。排气孔内可以是钢管结构。

具体而言，所述支柱的钢管顶端外壁固定有一个锁紧箍19。

在柱体与顶板的接触处加一环形圆箍，防止柱体端头受力使得柱体开口发生撕裂破坏。

简而言之，墩柱结构主要包括三个方面：墩柱整体结构和墩柱的细部结构。

1、墩柱的整体结构

每两根墩柱组成一墩柱组，同一柱组墩柱共用鞋板，墩柱间通过耳板加螺栓连接。墩柱主要包括柱体和让压装置，让压装置焊接在柱体顶端，墩柱主体采用钢管或FRP管制作，根据在巷道传来力的形式，截面为矩形形式，矩形截面惯性矩大，更适合抵抗采空区垮落矸石的水平推力。

让压装置上面焊接顶部支撑板，让压装置包括排气孔、让压小柱、第一矩形钢板、第二矩形钢板和密封圈，柱体包括注浆孔、耳板和鞋板。柱体内部为腔体，腔体内注入浆体可以顶升让压装置，浆体凝固后和墩柱柱体结合形成高强支护体，当工作压力超过额定压力后，让压装置的让压小柱受力被压缩变形，墩柱实现横阻变形。

2、墩柱的细部结构

让压装置的第一矩形钢板与柱体外截面尺寸相同，可以通过焊接固定到柱体支撑板；第二矩形钢板与柱体内尺寸相同，可以焊接到柱体内部；第三矩形钢板尺寸小于柱体内截面尺寸，通过密封圈和柱体内截面接触，密封圈可以保证注浆时浆体不外溢。安装让压装置时，将第三矩形钢板与让压小柱一头焊接，进一步将让压小柱穿入第二矩形钢板，进一步将让压小柱另一头与第一矩形钢板焊接在一起，进一步组装完成后可将让压装置插入柱体内部，并将第一矩形钢板与柱体上端焊接固定。

此外，让压装置中心位置对应的让压小柱为钢管、钢筋或其它可缩材料，并在顶盖中心、第一矩形钢板和第三矩形钢板中心位置预留小孔，组装完墩柱结构时，顶盖中心小孔、中心位置钢管、第一矩形钢板和第三矩形钢板中心小孔可以共同组成让压装置的排气孔，往柱体内注入浆体时，可通过排气孔排出腔内气体。让压装置顶端焊接有顶盖与巷道顶板接触，顶盖为矩形形式，顶盖面积大于柱身，增大了与巷道的接触面积，此外顶盖通过柱爪增大与巷道的摩擦，增加墩柱承受侧向压力的能力。墩柱侧面焊有耳板，并预留螺栓孔，每墩柱组之间的墩柱可以通过耳板加螺栓固定，可增加墩柱间横向约束，防止压杆失稳等面外变形。柱体中部设置注浆孔用以注浆。柱体底部焊接连接鞋板，双柱共用鞋板，可以增加双柱间的横向约束，鞋板上布置四个柱爪，通过鞋板增加与地面的摩擦。此外，为了防止柱体端头受力使得柱体开口发生撕裂破坏，在柱体与顶板的接触处加一环形圆箍；为了避免荷载情况下上端与顶盖的接触面，让压小柱端头受力，应紧贴顶板处加一方形钢板，并使让压小柱从中穿过到达顶盖。

使用时，采用顶升法，通过注浆孔向空墩柱内部灌注高强浆体，浆体自流平免振捣，当浆体上升至让压装置底部时，让压装置在下部浆体的顶升压力下逐渐抬升，直至墩柱达到预设的接顶压力后停止注浆，封堵注浆孔，注浆过程中，腔内气体从顶部排气孔排出。

实施例二：

本发明还涉及一种矿用防冲双柱组合式墩柱支护系统，包括沿巷道支护的多组实施例一中的墩柱结构。

实施例三：

本发明还涉及一种矿用防冲双柱组合式墩柱结构的施工方法，以某煤矿巷道为例，按照需要，每次完成10-15墩柱组的施工，墩柱的施工工艺如下：

1、在地面加工制作墩柱柱体、让压小柱、矩形钢板、墩柱顶盖和墩柱鞋板，并在墩柱柱体加工注浆孔和鞋板，再组装让压小柱、第一、二、三矩形钢板和顶盖成让压装置，将第一矩形钢板焊接到柱体顶端。

2、在组装后运输到巷道内部，平整墩柱预设场地，根据设计确定支护位置，墩柱一般靠侧帮放置，使用专用安装机或人工(2-3人)安装。为使矩形截面最大限度地承受弯矩荷载，在安装过程中，注意将矩形截面长边与围岩一侧垂直。

3、固定矩形墩柱，同时，相邻两根墩柱形成一墩柱组，柱间通过耳板螺栓连接，设置四道螺杆连接，并在两柱之间均匀分布，并共用同一鞋板，增加了墩柱横向约束，增强墩柱组的稳定性。

4、干料投入制浆桶，并将水、早强剂、减水剂及GFRP纤维等按一定配比加入到浆体的拌制中，使制备的浆体达到预设的强度。

5、连接注浆管路，依次为：小型注浆泵--输送管--逆止阀--注浆孔，逆止阀开通，第一次使用注浆泵时应先泵送一罐水泥砂浆以润滑管路，然后正常灌注。

6、正式灌注时，浆体自流平免振捣，至浆体与柱体顶部平齐后，上节柱在下部浆体的顶升压力下逐渐抬高，直至墩柱达到预设的接顶压力后先停止注浆泵，关闭逆止阀，再拆卸管路，封堵注浆孔。连接下一空墩柱，继续灌注，直至预设的空墩柱全部灌注完毕。

7、注浆完成后第二天进行饱满度检查，采用敲击进行初步检查，对于敲击声音存在差异的防冲墩柱，通过超声波进行细致检测，检查发现浆体不密实的墩柱，采用小型泵机通过排气孔注入水灰比比较低的高稠度浆体进行补浆，或重新架设新墩柱。

8、在正常使用时，内部高强浆体和墩柱柱壳结合形成高强支护体；冲击地压来临时，巨大压力超过墩柱的额定承载值，让压装置的让压小柱被压缩变形，墩柱实现横阻变形，保证巷道稳定。

本发明的技术关键点：

1、本发明在无冲击荷载作用时，浆体在柱壳的约束下处于三向受压状态增加了承载力，柱壳在内部浆体约束下增加了管壁的稳定性，浆体和柱体的“共生现象”使墩柱的承载力和稳定性大幅度提高；

2、本发明将让压装置采用让压小柱，让压小柱力学性能固定，通过调整让压小柱直径和让压小柱数量可以提供不同墩柱抗冲击荷载能力，并且让压小柱的样式并不局限于钢管和钢筋，可采用不同的可缩材料。可以根据不同的工作环境和要求选择合适截面和数量的让压小柱。

3、本发明在冲击荷载作用时，让压小柱在进入屈服阶段后依旧可以保持强度，可以充分压缩变形，实现横阻可缩，保证了巷道稳定，在压缩到极限后，墩柱依旧能发挥支护效能，实现对顶板的高强支护，此墩柱结构简单、承载力高、拆卸安装方便，能有效缓冲和吸收冲击能，保护巷道人员设备安全。

4、在矩形双柱结构中，本发明立柱截面采用矩形形式，长边承受侧帮传来的力，受力形式和梁相似，抗弯能力优于等边矩形，可以更好抵抗采空区垮落矸石的水平推力。

5、本发明下腔体也可注入水、矿用液压墩柱乳化油或其它液体，在保证承载力的前提下，节约成本。

6、本发明采用双柱一组同时受力，并且加大了顶盖面积，增加了承载力面积，提高了承载能力，两墩柱中间采用耳板加螺栓连接并共用同一鞋板，增加了墩柱的横向约束，提高了墩柱承受荷载的稳定性。

以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改和完善，这些修改和完善也应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种矿用防冲双柱组合式墩柱结构，其特征在于，包括鞋板，顶部支撑板和两个墩柱；两个所述墩柱共用顶部支撑板和鞋板，一体固定实现刚性连接；

所述墩柱包括支柱和让压装置；让压装置由多块钢板和让压小柱组成；所述让压装置的顶部与顶部支撑板固定连接，底部可滑动地插入支柱内的腔体；所述支柱和让压装置联合组成墩柱结构，两柱并联式支护于巷道顶、底板之间。

2.如权利要求1所述的矿用防冲双柱组合式墩柱结构，其特征在于，两个所述支柱之间通过多个耳板和螺栓固定连接。

3.如权利要求2所述的矿用防冲双柱组合式墩柱结构，其特征在于，所述支柱为方形钢管结构，内部灌注浆液，所述方形钢管的下端设置有注浆孔，所述方形钢管的长边与围岩一侧垂直。

4.如权利要求3所述的矿用防冲双柱组合式墩柱结构，其特征在于，所述让压装置的顶部固定有第一方形钢板，所述第一方形钢板固定于顶部支撑板的下端；所述让压装置的底部固定有第三方形钢板，所述第三方形钢板可滑动地设置于支柱的方形钢管内部。

5.如权利要求4所述的矿用防冲双柱组合式墩柱结构，其特征在于，还包括第二方形钢板，所述第二方形钢板套设于所述让压小柱上，并位于第一方形钢板和第三方形钢板之间，所述第二方形钢板的尺寸与支柱内尺寸相同，所述第一方形钢板、第三方形钢板可与让压小柱焊接。

6.如权利要求5所述的矿用防冲双柱组合式墩柱结构，其特征在于，所述第三方形钢板与支柱的钢管之间设置有密封圈，所述密封圈固定于第三方形钢板的外周面。

7.如权利要求4或5或6所述的矿用防冲双柱组合式墩柱结构，其特征在于，所述顶部支撑板，第一方形钢板，第二方形钢板和第三方形钢板上开设有排气孔；

或者，所述让压装置中间贯通设置有排气管，所述排气管的上端穿过顶部支撑板，下端穿过第二方形钢管与支柱的钢管内部连通。

8.如权利要求6所述的矿用防冲双柱组合式墩柱结构，其特征在于，所述支柱的钢管顶端外壁固定有一个锁紧箍。

9.一种矿用矿用防冲双柱组合式墩柱支护系统，其特征在于，包括沿巷道支护的多组如权利要求1-8任一项所述的墩柱结构。

10.一种矿用防冲双柱组合式墩柱结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在地面加工制作支柱、让压小柱、方形钢板、顶部支撑板和鞋板，并在支柱上加工注浆孔和鞋板，再组装让压装置、第一、二、三方形钢板和顶部支撑板成让压装置，将第一方形钢板焊接到顶部支撑板；

2)在组装后运输到巷道内部，平整墩柱预设场地，根据设计确定支护位置，墩柱一般靠侧帮放置，使用安装机或人工安装。为使矩形截面最大限度地承受弯矩荷载，在安装过程中，注意将矩形截面长边与围岩一侧垂直。

3)固定矩形墩柱，同时，相邻两根墩柱形成一墩柱组，柱间通过耳板螺栓连接，设置四组耳板连接，并在两柱之间均匀分布，并共用同一鞋板，增加了墩柱横向约束，增强墩柱组的稳定性。

4)干料投入制浆桶，并将水、早强剂、减水剂及GFRP纤维等按一定配比加入到浆体的拌制中，使制备的浆体达到预设的强度。

5)连接注浆管路，依次为：小型注浆泵-输送管-逆止阀-注浆孔，逆止阀开通，第一次使用注浆泵时应先泵送一罐水泥砂浆以润滑管路，然后正常灌注。

6)正式灌注时，浆体自流平免振捣，至浆体与柱体顶部平齐后，让压装置在浆体的顶升压力下逐渐抬高，直至墩柱达到预设的接顶压力后先停止注浆泵，关闭逆止阀，再拆卸管路，封堵注浆孔。连接下一空墩柱，继续灌注，直至预设的空墩柱全部灌注完毕。

7)注浆完成后第二天进行饱满度检查，采用敲击进行初步检查，对于敲击声音存在差异的防冲墩柱，通过超声波进行细致检测，检查发现浆体不密实的墩柱，采用小型泵机通过排气孔注入水灰比比较低的高稠度浆体进行补浆，或重新架设新墩柱。

8)在正常使用时，内部高强浆体和墩柱柱壳结合形成高强支护体；冲击地压来临时，巨大压力超过墩柱的额定承载值，让压装置的让压小柱被压缩变形，墩柱实现横阻变形，保证巷道稳定。

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