CN114438841A - 一种矿井路面铺设的预制板结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿井路面铺设的预制板结构及其施工方法，混凝土包裹矩形钢架形成预制混凝土板，矩形钢架的端部伸出混凝土外，且与相邻的矩形钢架铰接连接，左右相邻的预制混凝土板上下边平齐；所述矩形钢架多个由预制钢板组合而成；分属两个相邻矩形钢架的铰接孔上下交错对齐，通过销柱依次插入铰接孔中连接相邻的矩形钢架；从而使相邻的预制混凝土板相互铰接。预制板结构以钢板为骨架，以矿山固体废弃物为骨料预制钢筋混凝土，通过运用铰接预制板来达到克服矿井下复杂施工条件以及提高后期路面平整性、降低扬尘的效果。同时克服井下作业空间狭小的问题，减少了工作量，提高了施工效率。

Description

一种矿井路面铺设的预制板结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种路面铺设预制板结构及施工方法，具体是一种矿井路面铺设的预制板结构及其施工方法。属于矿业工程领域。

背景技术

矿井下路面包括沥青混凝土路面和水泥路面等。在井下公路施工过程中，大部分矿山路面往往都采用现浇的方式，由于井下施工条件复杂，施工工期长，导致路面很容易受到井下环境的影响，如渗水、气温过低等等因素。由于井下路面使用的频繁性，在养护方面本就很难达标，如再受到井下一些不确定因素影响，很可能导致井下路面路基下沉和产生裂缝，降低矿山公路的服务年限；除此之外，由于井下复杂条件的影响，很可能导致修筑的路面不平整，扬尘过大。同时，由于井下巷道作业空间狭小，一般只有不到5米的宽度，大型施工机械运输和拆装不方便，不能运用于井下路面的施工，采用人工浇筑路面的方式，劳动量大，作业效率低，作业周期长，从而影响整个井下作业的进程。

发明内容

本发明的目的是提供一种矿井路面铺设的预制板结构及施工方法，预制板结构以钢板为骨架，以矿山固体废弃物为骨料预制钢筋混凝土，通过运用铰接预制板来达到克服矿井下复杂施工条件以及提高后期路面平整性、降低扬尘的效果。同时克服井下作业空间狭小的问题，减少了工作量，提高了施工效率。

为实现上述目的，本发明采用的一种矿井路面铺设的预制板结构，包括多组矩形钢架、混凝土，混凝土包裹矩形钢架形成预制混凝土板，矩形钢架的端部伸出混凝土外，且与相邻的矩形钢架铰接连接，左右相邻的预制混凝土板上下边平齐；所述矩形钢架多个由预制钢板组合而成；

所述预制钢板的一侧设有N个均匀分布的卡槽，卡槽的深度为预制钢板宽度的二分之一，预制钢板的两端设有铰接孔；所述预制钢板包括上预制钢板、下预制钢板；N个下预制钢板横向排列，且卡槽向上；N个上预制钢板纵向排列，且卡槽向下；N个下预制钢板与N个上预制钢板卡槽位置对应，使上预制钢板及下预制钢板卡在一起，并焊接固定；所述N为大于2的自然数；

分属两个相邻矩形钢架的铰接孔上下交错对齐，通过销柱依次插入铰接孔中连接相邻的矩形钢架；且销柱上，相邻的两个铰接孔之间套装有定位套管，防止相邻的矩形钢架上下错动。

优选的，所述定位套管为橡胶或尼龙材质。

进一步的，所述预制钢板的两端为半圆形。

优选的，所述混凝土骨料采用矿山固体废弃物。

本发明采用的一种矿井路面铺设的预制板结构的施工方法，包括如下步骤：

步骤1，采用所述的预制钢板，相互卡扣在一起，形成多组所述的矩形钢架，预制钢板之间相互焊接；

步骤2：按照不同矿井路面所承受载荷，配合成符合相应规范要求的混凝土；

步骤3：打造混凝土板模具，将所述的矩形钢架放置在模具中，且保证预制钢板端部的铰接孔位于模具外，将上述混凝土浇筑在模具内，形成预制混凝土板，并置于适宜的温度和湿度环境下进行养护，养护周期为28天；

步骤4：井下毛坯路面修葺平整；

步骤5：所述预制混凝土板放置在井下毛坯路面，每排至少两个预制混凝土板，前后相邻的预制混凝土板及左右相邻的预制混凝土板通过所述销柱相互铰接，且相邻的两个铰接孔之间套装有定位套管。

采用该方法，通过采用钢架为骨架的预制板，以矿山固体废弃物为粗细骨料预制钢筋混凝土铰接预制板结构，既增强了井下公路的强度，又能克服井下的不利的养护条件，使养护工作由井下转移到底面，解决井下路面养护困难的难题；又由于养护条件好，能保证预制板的平整性，同时混凝土中又有钢板作为支撑，增强了其强度，提高井下公路的服务年限，减少扬尘；由于预制板可在空间狭小的井下铺设，从而减少人工浇筑带来的工作量，提高了施工效率。还由于预制板采用铰接的方式连接，能够起到较好的减震作用，提高车辆运行的平稳性；且预制板能够随铺随用，不用等待井下养护时间，提高矿井生产效率；预制板的骨料采用了矿山固体废弃物，做到了变废为宝，减少了环境污染；最重要的是，预制板可拆卸，能够循环运用，从而有效地降低了生产成本，使得资源得到最大化地利用。

附图说明

图1为本发明的一个实施例中的预制钢板A；

图2为本发明的一个实施例中的预制钢板B；

图3为本发明的一个实施例中的矩形钢架A；

图4为图3的C-C向截图；

图5为本发明的一个实施例中的一种矿井路面铺设的预制板结构示意图；

图6为图5的区域D放大示意图；

图中：11.预制钢板A，12.预制钢板B；2.卡槽；3.铰接孔；4.混凝土；51.预制混凝土板A，52.预制混凝土板B；6.销柱；7.定位套管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

一种矿井路面铺设的预制板结构，包括多组矩形钢架、混凝土4，混凝土4包裹矩形钢架形成预制混凝土板，矩形钢架的端部伸出混凝土4外，且与相邻的矩形钢架铰接连接；即通过以矩形钢架为骨架，然后浇筑混凝土4，形成预制混凝土板，如图3至图5所示，多个预制混凝土板可以相互铰接连接。

左右相邻的预制混凝土板上下边平齐，使得相互铰接的预制混凝土板可以相互铰接；如图5所示，位于上方的两个预制混凝土板与位于下方的两个预制混凝土板铰接，可以相互旋转，同时，位于左侧的两个预制混凝土板与位于右侧的两个预制混凝土板铰接，可以相互旋转。

矩形钢架多个由预制钢板组合而成；为了使左右相邻的预制混凝土板上下边平齐，且能够使分属两个相邻矩形钢架的铰接孔3上下交错对齐，左右相邻、上下相邻的矩形钢架可以分别由不同数量的预制钢板组合而成；以图1至图6所给的实施例为例：

如图1及图2所示，预制钢板根据卡槽2数量不同，分为预制钢板A11和预制钢板B12；预制钢板左右两边是直径10cm的半圆，预制钢板的总长为52cm，宽10cm，厚1cm；预制钢板的一侧每隔5cm开10个等间距卡槽2，每个卡槽2深度5cm，宽度1cm，卡槽2两端的半圆左右象限点往内0.5cm处有半径为0.3cm的圆形小孔，作为铰接孔3；

图5中，左上方及右下方的矩形钢架A均采用10×10的预制钢板尺寸，即横向及纵向均布置10个预制钢板A11，如图1所示，其最边缘的卡槽2距离预制钢板A11侧端3.5cm；其安装过程如下：

取10个预制钢板A11作为下预制钢板A11，纵向放置，横向排列，间距为5cm，其卡槽2向上放置；再取10个预制钢板A11作为上预制钢板A11，横向放置，纵向排列，间距也为5cm，其卡槽2向下放置；使上下卡槽2位置对应，依此将下预制钢板A11与上预制钢板A11卡在一起，并将所有的预制钢板A11焊接在一起，从而完成了矩形钢架A的安装；浇筑混凝土4后，形成预制混凝土板A51；

左下方及右上方的矩形钢架B均采用9×9的预制钢板尺寸，即横向及纵向均布置9个预制钢板B12，如图2所示，预制钢板B12最边缘的卡槽2距离预制钢板B12侧端6cm；其安装过程同理，形成预制混凝土板B52。

当然，矩形钢架中的预制钢板数量也可以根据井下路面的宽度，以及其他情况进行调整，卡槽2间距、预制钢板尺寸均可以调。

如图5及图6所示，当矩形钢架A与矩形钢架B通过铰接孔3铰接时，同一排的预制混凝土板A51和预制混凝土板B52上下边平齐，此时，分属矩形钢架A与矩形钢架B的铰接孔3上下交错对齐，通过销柱6依次插入铰接孔3中，从而连接相邻的矩形钢架；且销柱6上，相邻的两个铰接孔3之间套装有定位套管7，防止相邻的矩形钢架上下错动。同时，预制钢板的两端为半圆形，方便铰接状态下旋转。

也即：矩形钢架完成后，放进模具中，浇筑混凝土4，制成预制混凝土板，同时，使预制钢板上的铰接孔3位于混凝土4外部，制成的预制混凝土板每一个侧面有多个铰接孔3，如图5及图6所示，将两个预制混凝土板并列放置，使两个预制混凝土板上的铰接孔3对齐，然后将销柱6依此将铰接孔3串起来，过程中，两个铰接孔3之间放置定位套管7，销柱6将定位套管7也串起来。定位套管7可以防止两个铰接的矩形钢架上下错动；也能够起到一定的缓冲作用。优选的，定位套管7为橡胶或尼龙材质。

优选的，混凝土4骨料采用矿山固体废弃物，能够进行资源回收利用，解决了井下排废问题。

以上文的实施例，对本发明一种矿井路面铺设的预制板结构的施工方法进行说明，方法包括如下步骤：

步骤1，矩形钢架A采用10×10的预制钢板尺寸，即横向及纵向均布置10个预制钢板A11，相互通过卡槽2卡扣在一起，然后焊接加固；

矩形钢架B采用9×9的预制钢板尺寸，即横向及纵向均布置9个预制钢板A11，相互通过卡槽2卡扣在一起，然后焊接加固；

步骤2：按照不同矿井路面所承受载荷，配合成符合相应规范要求的混凝土；

步骤3：打造相同尺寸的混凝土板模具，将的矩形钢架放置在模具中，且保证预制钢板A11及预制钢板B12端部的铰接孔3位于模具外，将上述混凝土浇筑在模具内，形成预制混凝土板A51及预制混凝土板B52，并置于适宜的温度和湿度环境下进行养护，养护周期为28天；

步骤4：井下毛坯路面修葺平整；将井下毛坯路面平整，有凸起的部分要铲平，有凹陷的部分也要填平，保证混凝土预制板铺设后的路面相对平整。

步骤5：预制混凝土板A51及预制混凝土板B52交错放置在井下毛坯路面，如图5及图6所示，每排至少两个预制混凝土板，前后相邻的预制混凝土板及左右相邻的预制混凝土板通过销柱6相互铰接，且相邻的两个铰接孔3之间套装有定位套管7；同时需要保证左右相邻的预制混凝土板上下边平齐。

预制混凝土板之间设置铰接连接的目的是为了增强车辆运行的平稳性，在车辆每经过一块铰接的预制混凝土板时，预制混凝土板都可以旋转一定的幅度以适应车轮带来的压力，并将压力传到下一块预制混凝土板，依此往复；最终形成的效果就是路适应车辆，而不是车辆适应路面，较少了车轮的磨损，降低了运输成本，提高了生产效率。

采用该方法，通过采用钢架为骨架的预制板，以矿山固体废弃物为粗细骨料预制钢筋混凝土铰接预制板结构，既增强了井下公路的强度，又能克服井下的不利的养护条件，使养护工作由井下转移到底面，解决井下路面养护困难的难题；又由于养护条件好，能保证预制板的平整性，同时混凝土中又有钢板作为支撑，增强了其强度，提高井下公路的服务年限，减少扬尘；由于预制板可在空间狭小的井下铺设，从而减少人工浇筑带来的工作量，提高了施工效率。还由于预制板采用铰接的方式连接，能够起到较好的减震作用，提高车辆运行的平稳性；且预制板能够随铺随用，不用等待井下养护时间，提高矿井生产效率；预制板的骨料采用了矿山固体废弃物，做到了变废为宝，减少了环境污染；最重要的是，预制板可拆卸，能够循环运用，从而有效地降低了生产成本，使得资源得到最大化地利用。

不仅如此，将混凝土路面由现浇改成预制混凝土板，预制混凝土板还具有如下优势：

(1)养护时间短。预制板路面的面板成型是在预制场，在确定面板施工尺寸后即可在混凝土面板预制场集中制备，在需要安装的路段按照要求分别安装。单一面板的安装时间通常在夜间施工后白天即可放行交通，整个现场修复的时间可不大于2h，规模性预制混凝土板修复速率更高。

(2)环保，废弃物较少。与传统现场拌合修复方式相比，装配式路面修复技术在现场无需产生废渣﹑废水，因混凝土面板切割、破损而产生的少量残渣在换填面板之前已经清理回收干净，过程中对空气的污染可降至最低。

(3)不受气候的影响。降雨、低温等极端天气对施工影响较小，预制混凝土板无需看天气安装。

(4)成本低。装配式路面修复技术制备的混凝土面板所采用的原材料为普通水泥和钢筋，与快速修复用各种早强水泥相比，价格更低。且板块的重复利用率更高，一般可重复利用2～3次，经济价值显著。

Claims (5)

1.一种矿井路面铺设的预制板结构，其特征在于，包括多组矩形钢架、混凝土，混凝土包裹矩形钢架形成预制混凝土板，矩形钢架的端部伸出混凝土外，且与相邻的矩形钢架铰接连接，左右相邻的预制混凝土板上下边平齐；所述矩形钢架多个由预制钢板组合而成；

所述预制钢板的一侧设有N个均匀分布的卡槽，卡槽的深度为预制钢板宽度的二分之一，预制钢板的两端设有铰接孔；所述预制钢板包括上预制钢板、下预制钢板；N个下预制钢板横向排列，且卡槽向上；N个上预制钢板纵向排列，且卡槽向下；N个下预制钢板与N个上预制钢板卡槽位置对应，使上预制钢板及下预制钢板卡在一起，并焊接固定；所述N为大于2的自然数；

分属两个相邻矩形钢架的铰接孔上下交错对齐，通过销柱依次插入铰接孔中，从而连接相邻的矩形钢架；且销柱上，相邻的两个铰接孔之间套装有定位套管。

2.根据权利要求1所述的一种矿井路面铺设的预制板结构，其特征在于，所述定位套管为橡胶或尼龙材质。

3.根据权利要求1所述的一种矿井路面铺设的预制板结构，其特征在于，所述预制钢板的两端为半圆形。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种矿井路面铺设的预制板结构，其特征在于，所述混凝土骨料采用矿山固体废弃物。

5.一种矿井路面铺设的预制板结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，采用所述的预制钢板，相互卡扣在一起，形成多组所述的矩形钢架，预制钢板之间相互焊接；

步骤2：按照不同矿井路面所承受载荷，配合成符合相应规范要求的混凝土；

步骤3：打造混凝土板模具，将所述的矩形钢架放置在模具中，且保证预制钢板端部的铰接孔位于模具外，将上述混凝土浇筑在模具内，形成预制混凝土板，并置于适宜的温度和湿度环境下进行养护，养护周期为28天；

步骤4：井下毛坯路面修葺平整；

步骤5：所述预制混凝土板放置在井下毛坯路面，每排至少两个预制混凝土板，前后相邻的预制混凝土板及左右相邻的预制混凝土板通过所述销柱相互铰接，且相邻的两个铰接孔之间套装有定位套管。

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