CN211081909U - 一种阻止巷道围岩传热的支护结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种阻止巷道围岩传热的支护结构,涉及巷道支护技术领域,包括支护锚杆、锚喷混凝土层、硬质聚氨酯泡沫层和网格布砂浆层,在巷道设置支护锚杆,紧贴巷道围岩设置锚喷混凝土层,硬质聚氨酯泡沫层压设在锚喷混凝土层上,网格布砂浆层设置在硬质聚氨酯泡沫层上;锚喷混凝土层的断面形状和巷道断面形状相同,锚喷混凝土层为实心结构并且表面平整,硬质聚氨酯泡沫层均匀平整的覆盖在锚喷混凝土层上,网格布砂浆层包括网格布和砂浆,网格布通过锚杆外露端挂设在硬质聚氨酯泡沫层上,砂浆包裹网格布固结在硬质聚氨酯泡沫层上。该支护结构即可以控制巷道围岩变形,还能够阻止巷道围岩热量向巷道内传递。
Description
技术领域
本实用新型涉及巷道支护技术领域,尤其是一种阻止巷道围岩传热的支护结构。
背景技术
随着经济的快速发展,能源需求大量增加,煤炭资源被大量的开采;随着矿井开采深度不断加大,矿井热害问题越来越严重,治理矿井热害影响着许多矿山企业的可持续发展。目前,对矿井热害的处理以加大通风量、制冷降温和制冰降温的被动降温方式为主。矿井隔热材料降温是通过在巷道周围添加低热导率材料,阻止巷道围岩热量向巷道内部释放的一种主动降温方法。隔热材料在建筑技术和航天工业方面的研究和应用已经非常广泛,隔热新材料应用于受热害影响的矿井,通过在巷道壁面附加隔热材料,隔离巷道深度热源、阻止围岩放热,达到主动降温效果,节约降温成本。
然而由于矿井开采中存在危险性,并且施工不便,需要合理的设置巷道支护结构,通过构建隔热材料层来阻止巷道围岩传热,并且避免影响巷道围岩的支护结构的稳定性,需要对现有的支护结构做进一步的改进。
实用新型内容
为了控制巷道围岩变形,并且阻止巷道围岩热量向巷道内传递,本实用新型提供了一种阻止巷道围岩传热的支护结构,具体技术方案如下。
一种阻止巷道围岩传热的支护结构,包括支护锚杆和锚喷混凝土层,巷道设置支护锚杆,紧贴巷道围岩设置锚喷混凝土层;其特征在于,还包括硬质聚氨酯泡沫层和网格布砂浆层,所述硬质聚氨酯泡沫层固定在锚喷混凝土层上,网格布砂浆层设置在硬质聚氨酯泡沫层上;所述锚喷混凝土层的断面形状和巷道断面形状相同,锚喷混凝土层为实心结构并且表面平整,硬质聚氨酯泡沫层均匀平整的覆盖在锚喷混凝土层上,网格布砂浆层包括网格布和砂浆,网格布通过锚杆外露端挂设在硬质聚氨酯泡沫层上,砂浆包裹网格布固结在硬质聚氨酯泡沫层上。
优选的是,锚喷混凝土层厚度小于20mm,所述硬质聚氨酯泡沫层厚度大于30mm,所述网格布砂浆层厚度为1.5-3mm。
优选的是,巷道断面呈矩形、梯形、半圆拱形、圆弧拱形、椭圆形或圆形。
优选的是,网格布上设置有钩刺。
本实用新型的有益效果是,通过合理的设置支护锚杆和锚喷混凝土层,保证了巷道整体支护结构的稳定性,设置硬质聚氨酯泡沫层来阻止巷道围岩热传递,利用了硬质聚氨酯泡沫施工方便,隔热性能好的优点;并且考虑到巷道围岩的变形情况,设置硬质聚氨酯泡沫层可以保证支护结构的抗剪、抗压性能;设置网格布砂浆层可以保护硬质聚氨酯泡沫层并提升结构整体的隔热性和稳定性。
附图说明
图1是阻止巷道围岩传热的支护结构示意图;
图2是网格布结构示意图;
图3是钩刺结构示意图;
图4是隔热巷道支护流程示意图;
图中:1-支护锚杆;2-锚喷混凝土层;3-硬质聚氨酯泡沫层;4-网格布砂浆层;5-尖头; 6-连杆;7-翅板;8-钩刺;9-网格布。
具体实施方式
结合图1至图4所示,本实用新型提供的一种阻止巷道围岩传热的支护结构具体实施方式如下。
实施例1
一种阻止巷道围岩传热的支护结构,具体的结构包括支护锚杆和锚喷混凝土层,巷道设置支护锚杆1,紧贴巷道围岩设置锚喷混凝土层2,还包括硬质聚氨酯泡沫层3和网格布砂浆层4,硬质聚氨酯泡沫层3固定在锚喷混凝土层2上,网格布砂浆层4设置在硬质聚氨酯泡沫层3上。其中,锚喷混凝土层2厚度小于20mm,硬质聚氨酯泡沫层3厚度大于30mm,网格布砂浆层4厚度为1.5-3mm。
锚喷混凝土层2的断面形状和巷道断面形状相同,锚喷混凝土层2为实心结构并且表面平整。其中锚喷混凝土层2包括第一混凝土层和第二混凝土层,先在巷道内喷射混凝土形成第一混凝土层,第一混凝土层厚度小于8cm,第一混凝土层凝固后再喷射第二混凝土层,第二混凝土层的厚度大于10cm。硬质聚氨酯泡沫层均匀平整的覆盖在锚喷混凝土层上,网格布砂浆层包括网格布9和砂浆,网格布9通过锚杆外露端挂设在硬质聚氨酯泡沫层之上,砂浆包裹网格布固结在硬质聚氨酯泡沫层上。
另外,巷道断面可以呈矩形、梯形、半圆拱形、圆弧拱形、椭圆形或圆形等不规则形状。网格布上设置有钩刺,从而方便锚杆间距较大的地方挂设网格布,并保证网格布砂浆层和硬质聚氨酯泡沫层紧贴在一起方便喷射砂浆;钩刺8的结构具体为,设置有尖头5、连杆6和翅板7,围绕尖头5呈锥形设置有3-4个翅板7,钩刺8的后端呈环形套设固定在网格布9的交叉点上,钩刺用塑料材质制作降低成本。
支护结构的施工具体是,首先在巷道壁面第一次喷射混凝土,平整巷道壁面;然后钻孔并安装锚杆进行支护,使用高强度的锚杆、螺母以及托盘。控制围岩变形、维持岩层稳定。混凝土硬化一定程度后喷涂硬质聚氨酯泡沫,采用现场喷涂法。使用高压喷枪将混合料喷涂在墙体表面,尽量保证厚度均匀,不能有厚度小于30mm的地方,将过厚处使用铲刀清除,过薄处用硬质聚氨酯泡沫塑料补上。受环境影响,施工时风力不得大于3级,空气相对湿度应小于70%,可以避免喷涂时泡沫易飞溅造成环境污染,材料浪费率高的问题。待硬质聚氨酯泡沫塑料冷却熟化后挂上网格布喷射聚合物水泥砂浆提高材料的耐用程度。
合理的设置支护锚杆和锚喷混凝土层,保证了巷道整体支护结构的稳定性,设置硬质聚氨酯泡沫层来阻止巷道围岩热传递,利用了硬质聚氨酯泡沫施工方便,隔热性能好的优点。并且考虑到巷道围岩的变形情况,设置硬质聚氨酯泡沫层可以保证支护结构的抗剪、抗压性能;设置网格布砂浆层可以保护硬质聚氨酯泡沫层并提升结构整体的隔热性和稳定性。
实施例2
为了进一步的说明该巷道支护结构的有益效果,对该结构的构筑方法进行说明。
隔热巷道包括支护锚杆1、锚喷混凝土层2、硬质聚氨酯泡沫层3和网格布砂浆层4,紧贴巷道围岩设置锚喷混凝土层2,硬质聚氨酯泡沫3层固定在锚喷混凝土层2上,网格布砂浆层4设置在硬质聚氨酯泡沫层3上。具体的结构包括支护锚杆和锚喷混凝土层,巷道设置支护锚杆1,紧贴巷道围岩设置锚喷混凝土层2,还包括硬质聚氨酯泡沫层3和网格布砂浆层4,硬质聚氨酯泡沫层3固定在锚喷混凝土层上,网格布砂浆层4设置在硬质聚氨酯泡沫层3上。其中,锚喷混凝土层2厚度小于20mm,硬质聚氨酯泡沫层3厚度大于30mm,网格布砂浆层4厚度为1.5-3mm。
锚喷混凝土层2的断面形状和巷道断面形状相同,锚喷混凝土层2为实心结构并且表面平整。其中锚喷混凝土层包括第一混凝土层和第二混凝土层,先在巷道内喷射混凝土形成第一混凝土层,第一混凝土层厚度小于8cm,第一混凝土层凝固后再喷射第二混凝土层,第二混凝土层的厚度大于10cm。硬质聚氨酯泡沫层3均匀平整的覆盖在锚喷混凝土层上,网格布砂浆层4包括网格布和砂浆,网格布通过锚杆外露端挂设在硬质聚氨酯泡沫层之上,砂浆包裹网格布固结在硬质聚氨酯泡沫层上,网格布采用中碱或无碱玻璃纤维网格布。另外,巷道断面可以呈矩形、梯形、半圆拱形、圆弧拱形、椭圆形或圆形等不规则形状。网格布上设置有钩刺,从而方便锚杆间距较大的地方挂设网格布,并保证网格布砂浆层和硬质聚氨酯泡沫层紧贴在一起方便喷射砂浆;钩刺的结构具体为,设置有尖头、连杆和翅板,围绕尖头呈锥形设置有3-4个翅板,钩刺的后端呈环形套设固定在网格布的交叉点上,钩刺用塑料材质制作降低成本。
公开了一种隔热巷道支护方法,其支护步骤包括:
步骤一.在新开挖的巷道壁面喷射混凝土,平整巷道壁面,形成第一混凝土层;其中第一混凝土层的厚度小于8cm。对于新开挖成型后的高温巷道进行锚喷支护并平整巷道壁面控制围岩变形、维持岩层稳定。
步骤二.在平整的巷道壁面施工锚杆钻孔,安装锚杆、托盘和螺母,对巷道进行支护,控制巷道围岩变形。其中锚杆参数为直径Φ=25mm,每根长2m,间距800mm,排距800mm;还可以设置锚索加强对巷道的支护。
步骤三.再次喷射混凝土,形成锚喷混凝土层,混凝土硬化后喷涂硬质聚氨酯泡沫,形成硬质聚氨酯泡沫层。其中再次喷射混凝土形成第二混凝土层厚度大于10cm,第一混凝土层和第二混凝土层组合形成锚喷混凝土层厚度小于等于20cm。喷涂硬质聚氨酯泡沫使用现场喷涂法,具体是使用高压喷枪将硬质聚氨酯泡沫喷涂在墙体表面,重复喷涂,保证厚度均匀,施工时巷道内通风的风力小于3级,空气相对湿度小于70%,可以避免喷涂时泡沫易飞溅造成环境污染,材料浪费率高的问题;硬质聚氨酯泡沫层厚度大于30mm。
步骤四.检查硬质聚氨酯泡沫喷涂是否均匀,其厚度大于或等于30cm,厚度大于33cm的位置用铲刀清除,过薄厚度小于27cm位置用硬质聚氨酯泡沫补齐。硬质聚氨酯泡沫塑料的制备方法是采用聚醚树脂和异氰酸为主要原料按1:1比例加入物料混合器混匀混合,以反应中生成的二氧化碳为发泡剂,一段时间后,便可得到硬质聚氨酯泡沫塑料。既可直接喷涂于建筑界面上,经过约30min的反应冷却定型,完全黏附在建筑界面上。
步骤五.硬质聚氨酯泡沫塑料冷却熟化后挂设网格布,然后在网格布上喷射聚合物水泥砂浆,水泥砂浆凝固后形成网格布砂浆层。网格布砂浆层厚度为1.5-3mm。聚合物水泥砂浆主要组成材料是水泥、骨料以及可以分散水的有机聚合物,将这些配比之后加入到水中搅拌即可使用。具体是混凝土硬化一定程度后喷涂硬质聚氨酯泡沫,发泡后形成隔热层,阻止高温向巷道传播;待硬质聚氨酯泡沫塑料冷却熟化后挂网格布喷射聚合物水泥砂浆,最终形成具有隔热功能的支护系统。
隔热巷道支护方法的施工工艺方便高效、成本节约,先构筑第一混凝土层,从而保证巷道围岩的表面平整,也方便设置锚杆锚索,保证了锚杆的准确设置和托盘的平整,提升支护效果;第二混凝土喷层复喷保证了锚喷混凝土层的有效性,并且第一喷层和第二喷层的先后喷射可以提升施工效率,锚喷混凝土层可以更快的硬化;硬质聚氨酯泡沫层的施工更加方便,并且价格低廉、节能环保,硬质聚氨酯泡沫不会发生破裂而损害其保温性能,具备优秀的抗冲击性能;挂设网格布更方便网格布砂浆层的布置。
其中硬质聚氨酯泡沫的选取是通过同类结构对比而得到的,为了选择合适的隔热材料形成隔热结构,将热害阻止在井巷外围,通过对比硬质聚氨酯泡沫、聚苯乙烯材料和聚苯乙烯EPS的组成结构,结合到深部矿井的巷道支护的传热特点。对比如表1所示,25mm厚度的硬质聚氨酯泡沫就可达到隔热保温50%的效果,且成本较低,是非常理想的隔热材料。并且硬质聚氨酯泡沫层的施工更加方便,并且价格低廉、节能环保,硬质聚氨酯泡沫不会发生破裂而损害其保温性能,具备优秀的抗冲击性能;挂设网格布更方便网格布砂浆层的布置。
表1
硬质聚氨酯泡沫是所有隔热材料中具有最低导热性的材料之一,50mm厚的硬质聚氨酯泡沫塑料的保温效果相当于90mm厚的矿棉、100mm厚的软木、130mm厚纤维板、280mm厚的木板或760mm厚的混凝土,这使其可以有效的保存热量维持低温环境。硬质聚氨酯泡沫具备高强度的压缩强度和剪切强度,可有效的与各种广为使用表面材料粘结,这些材料可增加硬质聚氨酯泡沫的固有强度,使其可作为半结构板材使用,硬质聚氨酯泡沫也不会发生破裂而损害其保温性能,具备优秀的抗冲击性能。保温隔热材料硬质聚氨酯泡沫还可以在-70℃— +130℃极端条件下使用,使得支护系统具有耐老化、抗潮等优点,施工简便且有成熟的施工技术作为支撑。硬质聚氨酯泡沫具有绿色安全性,硬质聚氨酯泡沫塑料不含有毒化学原料,对人体安全无毒副作用,且原材料可循环使用,价格低廉、节能环保。
本方法合理的设置支护锚杆和锚喷混凝土层,保证了巷道整体支护结构的稳定性,设置硬质聚氨酯泡沫层来阻止巷道围岩热传递,利用了硬质聚氨酯泡沫施工方便,隔热性能好的优点。并且考虑到巷道围岩的变形情况,设置硬质聚氨酯泡沫层可以保证支护结构的抗剪、抗压性能;设置网格布砂浆层可以保护硬质聚氨酯泡沫层并提升结构整体的隔热性和稳定性。
当然,上述说明并非是对本实用新型的限制,本实用新型也并不仅限于上述举例,本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换,也应属于本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种阻止巷道围岩传热的支护结构,包括支护锚杆和锚喷混凝土层,巷道设置支护锚杆,紧贴巷道围岩设置锚喷混凝土层;其特征在于,还包括硬质聚氨酯泡沫层和网格布砂浆层,所述硬质聚氨酯泡沫层固定在锚喷混凝土层上,网格布砂浆层设置在硬质聚氨酯泡沫层上;所述锚喷混凝土层的断面形状和巷道断面形状相同,锚喷混凝土层为实心结构并且表面平整,硬质聚氨酯泡沫层均匀平整的覆盖在锚喷混凝土层上,网格布砂浆层包括网格布和砂浆,网格布通过锚杆外露端挂设在硬质聚氨酯泡沫层上,砂浆包裹网格布固结在硬质聚氨酯泡沫层上。
2.根据权利要求1所述的一种阻止巷道围岩传热的支护结构,其特征在于,所述锚喷混凝土层厚度小于20mm,所述硬质聚氨酯泡沫层厚度大于30mm,所述网格布砂浆层厚度为1.5-3mm。
3.根据权利要求1所述的一种阻止巷道围岩传热的支护结构,其特征在于,所述巷道断面呈矩形、梯形、半圆拱形、圆弧拱形、椭圆形或圆形。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种阻止巷道围岩传热的支护结构,其特征在于,所述网格布上设置有钩刺。
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