CN208057124U - 一种让抗结合的浇灌混凝土开口钢管防治底鼓装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种让抗结合的浇灌混凝土开口钢管防治底鼓装置，包括抗‑卸压主体机构，承载托盘，悬吊绳，注浆管，注浆泵，定向支架，缠线器，高灵敏度应变传感器，低阻值电信号连接线，便携式应变仪，封口盘。本实用新型通过一种装置同时实现了对巷道底板地应力的抵抗与释放，利用抗‑卸压主体机构开豁口段卸压缓解地应力作用，充填混凝土段与周边岩层形成关键岩梁，增加岩层刚度，阻碍下部岩层的变形向上传递，即限制了岩层的移动，又缓解了地应力作用，且装置制作简单，施工工艺简便，可有效的解决巷道底鼓问题。

Description

一种让抗结合的浇灌混凝土开口钢管防治底鼓装置

技术领域

本实用新型涉及采矿工程中巷道底鼓防治技术领域，提出了一种让抗结合的浇灌混凝土开口钢管防治底鼓装置。

背景技术

巷道底板向上隆起的地质灾害现象即为巷道底鼓。长期以来，巷道底鼓一直是煤矿开采等地下工程中的难题之一。巷道底鼓导致原设计标准巷道断面积减小，进而影响巷道行人与运输，妨碍矿井通风。强烈底鼓造成的大量的维修、翻修工作，大大增加了巷道的维护费用。巷道底鼓的原因主要是巷道周围过高的应力以及底板松软的岩层，针对这两点原因目前应用的巷道底鼓治理方法主要有加固法、卸压法以及联合法。加固方法主要包括底板锚杆和底板注浆两种，其中底板锚杆要求底板岩层有中硬岩层，以提供锚固力，使用条件受到限制；底板注浆法浆液的流向难以控制，浆液消耗量大，成本高。卸压法是将巷道周边(特别是底板)的集中应力向巷道围岩深部转移来达到控制底鼓的目的，应用较为普遍。联合法是将上述方法中的两种或三种组合使用，主要应用于应力集中程度大、底鼓严重的情形，但施工工艺较为复杂。因此研发一种既能提高围岩强度，降低围岩变形，又能释放围岩体内应力，延缓围岩变形的装置，将加固法与卸压法各自的优点集成到一种装置之中，简化施工工艺，降低施工成本，对于维护矿山巷道稳定，提高矿山经济效益具有重大意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服已有巷道底鼓治理措施的不足，综合巷道底鼓治理的加固法和卸压法的优点，提供一种让抗结合的浇灌混凝土开口钢管防治底鼓装置，实现对巷道底鼓灾害的有效性治理，维护巷道稳定性，提高矿山经济效益。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种让抗结合的浇灌混凝土开口钢管防治底鼓装置，该装置包括抗-卸压主体机构，承载托盘，悬吊绳，注浆管，注浆泵，定向支架，缠线器，高灵敏度应变传感器，低阻值电信号连接线，便携式应变仪，封口盘；所述抗-卸压主体机构与卸压孔充分接触并承载卸压孔周边应力发生相应变形；所述承载托盘通过悬吊绳置于抗-卸压主体机构中；所述悬吊绳上端经过定向支架与缠线器连接；所述注浆管下端口处于承载托盘上方，上端口与注浆泵连接；所述高灵敏度应变传感器粘贴于抗-卸压主体机构内壁，通过低阻值电信号连接线与便携式应变仪连接。

所述抗-卸压主体机构为一钢制圆管，长度1m，直径20cm，抗-卸压主体机构一侧沿其长度方向开条形豁口，豁口弧长8cm，抗-卸压主体机构横截面为一扇形面；抗-卸压主体机构内壁条形豁口对侧有一条凹槽，供低阻值电信号连接线布线使用；抗-卸压主体机构端头扩大，以便与另一抗-卸压主体机构嵌套螺钉连接。

所述承载托盘为一圆形铁盘，厚度10mm，直径较抗-卸压主体机构内径小3mm，可在抗-卸压主体机构内上下自由移动，靠近承载托盘边缘处每隔120°打悬吊孔，共计三个，各悬吊孔与承载托盘圆心的距离相等，每个悬吊孔外引一平衡细铁丝，三根平衡细铁丝相交于一点，并绑扎在一起，绑扎点处于承载托盘圆心的正上方，保证垂直悬吊时承载托盘水平。

所述悬吊绳为尼龙绳，下端与承载托盘上方的平衡细铁丝绑扎点连接，上端通过定向支架与缠线器连接，悬吊绳每隔0.2m做一标记。

所述注浆管为外径25mm的钢管，可根据实际需求通过螺纹接长，注浆管垂直方向上尽量与卸压孔轴心重合，下端位于承载托盘上方，上端与注浆泵连接。

所述定向支架为中间含定滑轮的三角支架，所述三角支架由三根等长钢筋与钢筋圆环焊接而成，所述定滑轮通过一根细钢筋与钢筋圆环焊接，细钢筋由定滑轮中心穿过，细钢筋长度与钢筋圆环直径相等。

所述缠线器由支架、缠线圆盘、手摇杆组成，通过手摇杆转动支架上的缠线圆盘，实现承载托盘的升降。

所述高灵敏度应变传感器包含应变片，接线端子，应变片、接线端子与抗-卸压主体机构内壁通过粘贴连接，应变片长度方向与抗-卸压主体机构轴向垂直，与抗-卸压主体机构协同变形。

所述低阻值电信号连接线为外径1.2mm铜线，低阻值电信号连接线下端与高灵敏度应变传感器中的接线端子焊接，通过抗-卸压主体机构凹槽上铺至卸压孔口与便携式应变仪螺母连接。

所述便携式应变仪与低阻值电信号连接线连接，读取并存储高灵敏度应变传感器实测数据。

所述封口盘由上大下小两铁质薄圆柱组成，小圆柱直径19cm，高度5cm，大圆柱直径22cm，高度3cm。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型综合了目前常用的两种巷道底鼓治理方法优点，一方面利用豁口段卸压，缓解地应力作用，另一方面充填速凝高强混凝土段与周边岩层形成关键岩梁，增加岩层的刚度，阻碍其下部岩层的变形向上移动，实现对底鼓的有效治理。

2、本实用新型可在治理巷道底鼓问题的同时监测巷道底板内部岩体的变形量及变形速率，这有助于探究地应力的变化规律，制定更加合理的底鼓治理方案。

3、本实用新型设计装置各部件易于制作，结构简单，施工工艺简单，通过抗-卸压结合的方式实现对巷道底鼓的治理。

附图说明：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中承载托盘的俯视图；

图3是封口盘的正视图。

图中：1—抗-卸压主体机构；2—承载托盘；3—平衡细铁丝；4—注浆管；5—注浆泵；6—定向支架；7—缠线器；8—高灵敏度应变传感器；9—低阻值电信号连接线；10—便携式应变仪；11—封口盘；12—悬吊绳；13—地层；14—速凝高强混凝土；15—空隙段

具体实施方式：

下面结合附图，进一步详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1～3所示，一种让抗结合的浇灌混凝土开口钢管防治底鼓装置，该装置包括抗-卸压主体机构1，定位注浆装置，变形监测装置，封口装置；所述抗-卸压主体机构1与卸压孔充分接触，一方面利用豁口段卸压，缓解地应力作用，另一方面充填速凝高强混凝土段与周边岩层形成关键岩梁，增加岩层的刚度，阻碍其下部岩层的变形向上移动，所述变形监测装置位于抗-卸压主体机构内部，实现对巷道底板岩层变形监测。

所述抗-卸压主体机构1为一侧开豁口的钢质圆管，长度1m，直径20cm，豁口弧长8cm，抗-卸压主体机构内壁条形豁口对侧有一条凹槽，供低阻值电信号连接线9布线使用；抗-卸压主体机构端头扩大，以便与另一抗-卸压主体机构嵌套螺钉连接。

所述定位注浆装置包括承载托盘2、平衡细铁丝3、悬吊绳12、注浆管4、注浆泵5、定向支架6、缠线器7，承载托盘2通过平衡细铁丝3的悬吊处于水平状态，悬吊绳12牵引平衡细铁丝3交点使承载托盘2在抗-卸压主体机构1内上下移动，悬吊绳12每隔0.2m有一标记号，以便进行承载托盘2位置的确定，缠线器7通过定向支架6使悬吊绳12处于抗-卸压主体机构1的轴线位置，并控制悬吊绳12的升降，注浆管4紧靠悬吊绳12，下端口处于承载托盘2的上方，依靠注浆泵5产生的压力将速凝高强混凝土注入到抗-卸压主体机构1中，形成速凝高强混凝土14。

所述变形监测装置包括高灵敏度应变传感器8、低阻值电信号连接线9、便携式应变仪10，高灵敏度应变传感器8由应变片、接线端子组成，二者粘贴于抗-卸压主体机构1的内壁，应变片长度方向与抗-卸压主体机构1轴向垂直，与抗-卸压主体机构1协同变形，低阻值电信号连接线9一端与高灵敏度应变传感器8连接，通过抗-卸压主体机构1凹槽上铺至卸压孔口与便携式应变仪10连接。

所述封口装置为封口盘11，由大小不等的两铁质薄圆柱组合而成，小圆柱可嵌入抗-卸压主体机构1中，大圆柱位于抗-卸压主体机构1之外，起到封闭抗-卸压主体机构1的作用。

所述地层13为地质勘察所得地层层位，所述空隙段15为两速凝高强混凝土14充填段之间预留空隙部分，起卸压作用。

一种让抗结合的浇灌混凝土开口钢管防治底鼓装置，利用上述装置包括如下步骤：

a、卸压孔开挖

根据待施工巷道地质环境、地应力大小，通过数值模拟方法计算得出卸压孔深度、间距及排距，并开挖卸压孔，卸压孔直径均为22cm。

b、连接抗-卸压主体机构

根据开挖卸压孔深度确定抗-卸压主体机构个数，并用螺钉将抗-卸压主体机构连接起来。

c、连通高灵敏度应变传感器

首先将低阻值电信号连接线一端与接线端子焊接，应变片导线与接线端子焊接，其次根据待测地13的位置，粘贴应变片与接线端子；应变片与接线端子用502胶水与抗-卸压主体机构内壁连接；粘贴前应保证抗-卸压主体机构内壁光滑；粘贴时应变片长边应与抗-卸压主体机构轴向垂直；粘贴后应保证应变片与抗-卸压主体机构接触面无气泡并用欧姆表检测应变片是否损坏；低阻值电信号连接线通过抗-卸压主体机构凹槽铺设至管口与便携式应变仪连接。

d、局部抗压段注浆

根据地质勘察资料对卸压孔岩层的力学强度进行质量评价，明确硬岩层厚度、底板位置及标高；连接悬吊绳与承载托盘，经过定向支架下放至卸压孔最下部硬岩层的底板处，保持承载托盘位置不变，连接注浆管，开始注浆，注浆高度与硬岩层厚度相等，待注浆层凝固与抗-卸压主体机构成一整体后，剪短悬吊绳；重新连接悬吊绳与承载托盘，隔一个岩层厚度，留出空隙段15，开始上一个硬岩层位置注浆，循环此项工作，直到管口处停止，且保证相邻两注浆段中间有一未注浆层。

e、封口

注浆工作完毕后，用封口盘盖住抗-卸压主体机构，上部用碎石覆盖，恢复原貌。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不以本实用新型为限制，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进，如改变抗-卸压主体机构材质、承载托盘提升方法等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种让抗结合的浇灌混凝土开口钢管防治底鼓装置，包括抗-卸压主体机构，定位注浆装置，变形监测装置，封口盘，其特征在于：所述抗-卸压主体机构与卸压孔充分接触，协同变形；所述定位注浆装置通过速凝高强混凝土的定向注入实现抗-卸压主体机构的抗压功能；所述变形监测装置位于抗-卸压主体机构内壁，通过粘贴连接。

2.根据权利要求1所述的一种让抗结合的浇灌混凝土开口钢管防治底鼓装置，其特征在于：所述的抗-卸压主体机构为一钢质圆管，圆管一侧开条形豁口，豁口对面圆管内壁处预制条形凹槽。

3.根据权利要求1或2所述的一种让抗结合的浇灌混凝土开口钢管防治底鼓装置，其特征在于：所述的抗-卸压主体机构为速凝高强混凝土段与豁口段间隔布设，速凝高强混凝土段与周边岩层形成关键岩梁，阻碍下部岩层变形向上移动，豁口段卸压缓解地应力。

4.根据权利要求1所述的一种让抗结合的浇灌混凝土开口钢管防治底鼓装置，其特征在于：所述定位注浆装置包括缠线器、定向支架、悬吊绳、平衡细铁丝、承载托盘、注浆管、注浆泵，所述悬吊绳每隔0.2m有一标识号，通过定向支架与平衡细铁丝交点连接，缠线器控制其升降。

5.根据权利要求4所述的一种让抗结合的浇灌混凝土开口钢管防治底鼓装置，其特征在于：所述的承载托盘为边缘均匀分布三个小孔的圆盘，平衡细铁丝穿过圆孔与圆盘绑扎连接，三根平衡细铁丝上部交点位于圆盘圆心的正上方。

6.根据权利要求1所述的一种让抗结合的浇灌混凝土开口钢管防治底鼓装置，其特征在于：所述的变形监测装置包括高灵敏度应变传感器、低阻值电信号连接线、便携式应变仪，所述的高灵敏度应变传感器包括应变片、接线端子，所述的应变片、接线端子焊接连接，均粘贴于抗-卸压主体机构内壁。

7.根据权利要求6所述的一种让抗结合的浇灌混凝土开口钢管防治底鼓装置，其特征在于：所述的低阻值电信号连接线一端与接线端子焊接，通过抗-卸压主体机构条形凹槽上铺至卸压孔口与便携式应变仪螺母连接。

8.根据权利要求1所述的一种让抗结合的浇灌混凝土开口钢管防治底鼓装置，其特征在于：所述的封口盘为上大下小的铁质薄圆柱组合体。