CN204002836U - 高应力破碎软岩硐室高强让压支护结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了高应力破碎软岩硐室高强让压支护结构，属煤矿井下该支护技术。包括位于并结合在原岩深部的深部注浆层，自深部注浆层向内依次为围岩破碎层、具有让压功能的水泥基发泡混凝土层和整体式钢筋混凝土衬砌；上述各层与原岩深部紧密结合成一体形成具有二次让压功能的让压支护结构；在让压支护结构和原岩深部相间分布有高压深部注浆锚杆、高强让压锚杆和高强度低松弛钢绞线锚索。在遇到深部岩石应力突然释放时，在松软围岩破碎层和水泥基发泡混凝土层的共同作用下实现让压功能，并有效释放围岩弹性变形能量；同时注浆锚固层与钢筋混凝土层起到刚性支护作用，支护结构实现了先抗后让再让再抗的功能，保证了硐室的完整性和安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种煤矿高应力破碎软岩硐室支护技术，具体说是一种高应力破碎软岩硐室高强让压支护结构，能够解决高应力破碎软岩硐室支护问题。属于煤矿开采井下支护领域。
背景技术
随着煤矿开采技术的不断发展与进步以及浅部资源的匮乏，我国煤炭逐渐转向深部开采；同时由于深部岩层具有构造复杂，应力较高等特点，给深部开采带来了一系列的难题，例如地热较高、冲击地压频繁发生、煤与瓦斯严重突出、巷道突水严重、硐室支护强度大大增加等。尤其是针对围岩应力较大、覆岩松软破碎、极易遇水软化的软岩硐室，更是成为支护的一大难题。因此一种具有双重让压功能的高强支护技术成为大家研究的重要课题。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有煤矿硐室在高应力、破碎软岩条件下支护的不足之处，提供具有双重让压功能的一种高应力破碎软岩硐室高强让压支护结构；其具有初期让压和中期让压二次让压功能。
本实用新型是以如下技术技术方案实现的：一种高应力破碎软岩硐室高强让压支护结构，包括位于并结合在原岩深部的深部注浆层，自深部注浆层向内依次为围岩破碎层、具有让压功能的水泥基发泡混凝土层和整体式钢筋混凝土衬砌；上述各层与原岩深部紧密结合成一体形成具有二次让压功能的让压支护结构；在上述让压支护结构和原岩深部的同一断面中分布有高压深部注浆锚杆、高强让压锚杆和高强度低松弛钢绞线锚索；所述的高压深部注浆锚杆、高强让压锚杆和高强度低松弛钢绞线锚索相间布置；所述的高强度低松弛钢绞线锚索、高压深部注浆锚杆和高强让压锚杆构成硐室断面外注浆锚固机构。
所述的具有让压功能的水泥基发泡混凝土的厚度为100-200mm，干密度为700-950kg/m3，抗压强度为5MPa-9.5MPa。
在所述的让压支护结构的顶部中间隔分布有高强度低松弛钢绞线锚索和高压深部注浆锚杆，在其余部位中间隔分布有高强让压锚杆和高压深部注浆锚杆。
所述的整体式钢筋混凝土衬砌的厚度为300-500mm。
在深部岩石应力突然释放的情况下，外围注浆层及高强锚杆、锚索首先提供初次抗力，然后围岩破碎层实现初次让压功能；其次水泥基发泡混凝土层发生弹性或塑性变形起到二次让压的功能，最终残余力有钢筋混凝土层承载，从而整个过程实现了“抗—让—让—抗”的承载结构。
硐室在深部注浆后初步形成封闭式壳体支护结构，而靠近断面没有受到注浆影响的围岩破碎层在硐室支护体系的作用下，自动形成一个具有初次让压功能的围岩自承圈；在高应力条件下，通过水泥基发泡混凝土的弹性或塑性变形实现二次让压、缓压的功能。从而减少外围钢筋混凝土支护结构的承载力，保证硐室的整体性。
本实用新型的有益效果是：采用此种高应力破碎软岩硐室支护技术和现有的支护相比有如下优点：
1、具有防水让压功能的水泥基发泡混凝土，在高应力状态下发生弹性变形，在可控范围内实现缓冲、让压的功能；同时水泥基发泡混凝土掺杂防水剂降低了混凝土的吸水性，增强了防水性，从而提高了其抗压强度，同时减少了外围钢筋混土或者其他悬挂辅助设备遇水腐蚀的范围。
2、在深部岩石应力突然释放的情况下，外围注浆层及高强锚杆、锚索首先提供初次抗力，然后围岩破碎层实现初次让压功能；其次水泥基发泡混凝土层发生弹性或塑性变形起到二次让压的功能，最终残余力有钢筋混凝土层承载，从而整个过程实现了“抗—让—让—抗”的承载结构。
3、与其他硐室支护技术相比，本实用新型在注浆层、水泥基发泡混凝土层和钢筋混凝土层及底板锚杆的共同作用下有效的防止了由于应力过大硐室底鼓现象的发生，提高了硐室的整体支护效果。
4、水泥基发泡混凝土主要成分骨料(炉渣)及外掺料(粉煤灰)等价格低廉、资源来源广泛，有效降低了制造成本；且可根据让压空间的范围，自主确定水泥基发泡混凝土的厚度，提高硐室整体支护效果。
附图说明
图1是本实用新型硐室支护断面图。
图2是硐室侧帮加固带剖面图。
图中：1、高强度低松弛钢绞线锚索，2、高压深部注浆锚杆，3、高强让压锚杆，4、深部注浆层，5、围岩破碎层，6、硐室断面，7、水泥基发泡混凝土，8、整体式钢筋混凝土衬砌。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型的结构作进一步的描述。
一种高应力破碎软岩硐室高强让压支护结构包括位于并结合在原岩深部的深部注浆层4，自深部注浆层4向内依次为围岩破碎层5、具有让压功能的水泥基发泡混凝土层7和整体式钢筋混凝土衬砌8；上述各层与原岩深部紧密结合成一体形成具有二次让压功能的让压支护结构；在上述让压支护结构和原岩深部的同一断面中分布有高压深部注浆锚杆2、高强让压锚杆3和高强度低松弛钢绞线锚索1；所述的高压深部注浆锚杆2、高强让压锚杆3和高强度低松弛钢绞线锚索1相间布置；所述的高强度低松弛钢绞线锚索1、高压深部注浆锚杆2和高强让压锚杆3构成硐室断面外注浆锚固机构。深部注浆层4处于原岩深部，并用高压深部注浆锚杆2注浆而成；具有二次让压功能的水泥基发泡混凝土层7紧贴硐室断面6、由超轻骨料，粉煤灰或磨细矿渣及防水剂、增强剂、水泥、短切纤维等现场混合搅拌多次喷射而成；其厚度为100-200mm，干密度为700-950kg/m3，抗压强度为5MPa-9.5MPa。整体式钢筋混凝土衬砌8直接紧贴水泥基发泡混凝土层7浇筑而成；整体式钢筋混凝土衬砌(8)厚度为300-500mm。以上结构组成一整体，起到二次让压抗压的功能。
在上述的让压支护结构的顶部中间隔分布有高强度低松弛钢绞线锚索1和高压深部注浆锚杆2，在其余部位中间隔分布有高强让压锚杆3和高压深部注浆锚杆2。高强让压锚杆3、高压深部注浆锚杆2及高强度低松弛钢绞线锚索1的型号及支护参数根据围岩应力的大小及断面大小选取。
具体制作工序是：根据计算参数布置注浆锚杆2、高强让压锚杆3及高强度低松弛钢绞线锚索1，并由高压注浆泵自上而下、自左至右，依次完成注浆工序，浆液为C30混凝土，且注浆锚杆2、高强让压锚杆3与高强度低松弛钢绞线锚索1相间布置。高强让压锚杆3、高压深部注浆锚杆2及高强度低松弛钢绞线锚索1型号及支护参数可以根据围岩应力的大小及断面大小选取；注浆深度及注浆压力根据软岩破碎程度及围岩应力大小等进行计算。
待到上面锚注工序完成后，原岩应力释放，监测硐室断面变形量，当两帮移近量达到200mm左右时，进行喷射水泥基发泡混凝土层7，喷射混凝土厚度为100-200mm；分阶段多次喷射，以达到实际效果，稳定后干密度为700-950kg/m3，抗压强度为5MPa-9.5MPa。
浇筑钢筋混凝土衬砌，待锚注、喷工序完成后，等到水泥基发泡混凝土层7基本达到要求，外围绑扎钢筋结构，并用C40-C70混凝土自上而下，一次性整体浇筑形成钢筋混凝土衬砌8，衬砌厚度为300-500mm，以上组成结构在两抗两让的作用机理下达到控制硐室围岩变形的目的。
Claims (5)
1.一种高应力破碎软岩硐室高强让压支护结构，包括位于并结合在原岩深部的深部注浆层(4)，自深部注浆层(4)向内依次为围岩破碎层(5)、具有让压功能的水泥基发泡混凝土层(7)和整体式钢筋混凝土衬砌(8)；上述各层与原岩深部紧密结合成一体形成具有二次让压功能的让压支护结构；在上述让压支护结构和原岩深部的同一断面中分布有高压深部注浆锚杆(2)、高强让压锚杆(3)和高强度低松弛钢绞线锚索(1)；所述的高压深部注浆锚杆(2)、高强让压锚杆(3)和高强度低松弛钢绞线锚索(1)相间布置；所述的高强度低松弛钢绞线锚索(1)、高压深部注浆锚杆(2)和高强让压锚杆(3)构成硐室断面外注浆锚固机构。
2.根据权利要求1所述的高应力破碎软岩硐室高强让压支护结构，其特征在于:所述的具有让压功能的水泥基发泡混凝土(7)的厚度为100-200mm，干密度为700-950kg/m3，抗压强度为5MPa-9.5MPa。
3.根据权利要求1所述的高应力破碎软岩硐室高强让压支护结构，其特征在于:在所述的让压支护结构的顶部中间隔分布有高强度低松弛钢绞线锚索(1)和高压深部注浆锚杆(2)，在其余部位中间隔分布有高强让压锚杆(3)和高压深部注浆锚杆(2)。
4.根据权利要求1或3所述的高应力破碎软岩硐室高强让压支护结构，其特征在于:所述的高强让压锚杆(3)、高压深部注浆锚杆(2)及高强度低松弛钢绞线锚索(1)的型号及支护参数根据围岩应力的大小及断面大小选取。
5.根据权利要求1所述的高应力破碎软岩硐室高强让压支护结构，其特征在于:所述的整体式钢筋混凝土衬砌(8)厚度为300-500mm。
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