CN212406769U - 一种联巷混凝土联合支护结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种联巷混凝土联合支护结构，它包括锚索、锚杆、钢筋网和金U棚，所述锚索布置在联巷的顶部，锚杆布置在联巷的侧壁和上部，在联巷上布置两层钢筋网，在钢筋网与锚索和锚杆相交的地方均设有横向钢筋，钢筋网上浇注有混凝土层，在混凝土层的外侧为金U棚。采用以上工艺主要目的如下：注浆+树锚工艺改善岩体力学结构，使原本破裂的岩体通过注浆+树锚支护凝聚成一块整体，增强其力学特性，减少变形。混凝土浇灌避免围岩因风化以及机械扰动导致其力学性能下降，抑制围岩因外界因素造成变形，通过混凝土浇灌+金U棚支护可加强支护材料的抗压、剪性，从而抑制巷道变形的速度。采取以上支护方式取得了很好的支护效果。

Description

一种联巷混凝土联合支护结构

技术领域

本实用新型涉及一种支护结构，尤其涉及一种联巷混凝土联合支护结构，属于煤矿设备技术领域。

背景技术

联巷巷道断面为半圆拱断面，原来的联巷采用了锚网索支护和架棚支护方式进行支护，其中，锚网索支护采用锚杆机配合点锚杆进行临时支护和锚网索喷支护的永久支护方式，架棚支护采用铁穿楔进行临时支护和采用金U4.6棚子的永久支护方式，但是，通过观测及实际支护效果来看，联巷巷道变形快、变形严重，返修频率快，周期短，投入人力、物力等多。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种联巷混凝土联合支护结构，通过采用树锚、注浆、混凝土浇筑配合金U棚支护。第一步采用注浆+树锚工艺改善岩体力学结构，使原本破裂的岩体通过注浆+树锚支护凝聚成一块整体，增强其力学特性，减少变形。第二步混凝土浇灌降低围岩因风化以及机械扰动导致其力学性能下降，抑制围岩因外界因素变形，第三通过混凝土浇灌+金U棚支护可加强支护材料的抗压、剪性，从而抑制巷道变形的速度，通过以上支护方式解决了上述存在的问题。

本实用新型的技术方案为：一种联巷混凝土联合支护结构，它包括锚索、锚杆、钢筋网和金U棚，所述锚索布置在联巷的顶部，锚杆布置在联巷的侧壁和上部，在联巷上布置两层钢筋网，在钢筋网与锚索和锚杆相交的地方均设有横向钢筋，钢筋网上浇注有混凝土层，在混凝土层的内侧为金U棚。

所述锚索规格为φ21.6*8000的中空注浆锚索，支护间排距为1400mm×700mm，呈“4-2-4”方式布置。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，采用本实用新型的技术方案，通过注浆+树锚工艺改善岩体力学结构，使原本破裂的岩体通过注浆+树锚支护凝聚成一块整体，增强其力学特性，减少变形。混凝土浇灌避免围岩因风化以及机械扰动导致其力学性能下降，抑制围岩因外界因素造成变形，通过混凝土浇灌+金U棚支护可加强支护材料的抗压、剪性，从而抑制巷道变形的速度，采取以上支护方式取得了很好的支护效果。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型侧视图；

图3为本实用新型锚索锚杆结构示意图；

图4为本实用新型锚索锚杆平面布置图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将参照本说明书附图对本实用新型作进一步的详细描述。

实施例1：如附图1～4所示，一种联巷混凝土联合支护结构，它包括锚索6、锚杆5、钢筋网1和金U棚4，所述锚索6布置在联巷的顶部，锚杆5布置在联巷的侧壁和上部，在联巷上布置两层钢筋网1，在钢筋网1与锚索6和锚杆5相交的地方均设有横向钢筋2，钢筋网1上浇注有混凝土层3，在混凝土层3的内侧为金U棚4。

进一步的，锚索6规格为φ21.6*8000的中空注浆锚索，支护间排距为1400mm×700mm，呈“4-2-4”方式布置。

巷道承载力计算：

1.巷道塑性区半径计算

根据公式

p——原岩应力，根据公式p＝λH计算。

p_i——支护阻力，根据混凝土强度可知，浇筑采用C25混凝土，故其支护阻力为16.7MPa。

r₀——巷道半径。

——岩石内摩擦角，砂岩内摩擦角为35°——50°，这里取35°。

C——围岩的黏聚力。7.8-39.2MPa，这里取7.8MPa。

H——为巷道距地表垂深。为H＝831m。

λ——为砂岩容重。λ＝20kN/m³

带入数据求解得R＝2.27m。

2、巷道载荷计算

根据垂直压力q＝γh

λ——为砂岩容重。λ＝20kN/m³。

h——为巷道形成自稳高度。h＝831m。

q＝16.6Mpa

侧向压力

λ——为砂岩容重。λ＝20kN/m³。

h——为巷道形成自稳高度。h＝831m。

h′——为巷道高度。h＝4m。

——岩石内摩擦角，砂岩内摩擦角为35°——50°，这里取35°。

求得e＝0.45MPa

经计算得巷道塑性区半径为2.24m，采用2.5m长的锚杆满足支护要求；巷道垂直压力为0.42MPa，侧向压力为0.13MPa，经查资料得C25混凝土抗压强度为16.7MPa，抗剪强度值为1.8MPa,故满足支护要求。

为满足生产要求，巷道断面为半圆拱断面，荒下宽B＝6.3m，荒中高H＝4.0m，荒断面积S＝18.3m2；净下宽B＝5m，净中高H＝3.1m，净断面积S＝12.9m²。

一种联巷混凝土联合支护结构的施工方法，所述方法包含有如下步骤：一、锚网索支护；二、对锚索6和锚杆5进行锁固注浆；三、钢筋钢1及横向钢筋2绑扎；四、混凝土浇注；五、架棚支护。

所述步骤一中，采用锚杆机配合点锚杆进行临时支护；采用锚网索喷支护，锚杆安装时外露长度为500mm。

锚网索支护材料：

1.锚杆：锚杆采用M20－2470等强度全螺纹钢锚杆。

2.锚索：使用φ21.6mm、长度为8m的中空注浆锚索，支护间排距1400×700mm，呈“4-2-4”方式布置。

3.托盘：锚杆托盘采用规格为140×140×8mm的预应力托盘；锚索托盘采用规格为300×300×10mm的方形托盘。

4.钢筋网采用6.5^#钢筋编制，规格为1.5×0.8m，网孔规格为80×80mm，钢筋网搭接长度50mm，全断面铺网。

5.锚固剂：型号为MSK2360，帮锚杆使用1支，顶锚杆使用2支，注浆锚索使用2支。

6.螺帽：锚杆螺帽规格为相应规格锚杆配套专用螺帽，锚索的锚具规格为相应规格锚索配套专用锚具。

所述步骤二中，中空注浆锚索注浆工艺流程为：施工中空注浆锚索→上中空锚索锚具并拉紧→中空锚索注浆；中空注浆锚杆注浆工艺流程：施工中空注浆锚杆→上中空锚杆螺帽并扭紧→中空锚杆注浆；中空注浆锚索必须垂直岩面打入，角度偏差不得大于15°，外露长度为150-250mm。中空注浆锚杆水平打入，外露长度为10-100mm。

A、基本要求：

1)中空注浆锚索注浆时间根据修复进度确定，开始阶段按滞后修复位置30m实施。

2)注浆液采用425#普通硅酸盐水泥，中空注浆锚索注浆液水灰比2:1，浆液中掺加速凝剂，掺量为水泥重量的8％。

3)钻眼的位置要准确，眼位误差不得超过100mm，眼向误差不得大于15°，眼位要与巷道面垂直，眼深误差为±100mm；眼深度与中空注浆锚索长度相匹配。

4)待中空注浆锚索(杆)眼打好后，必须将中空注浆锚索眼内的岩粉清理干净。

5)中空注浆锚索采用Φ21.6×8000mm中空注浆锚索，使用树脂锚固剂进行锚固，每根中空注浆锚索使用2根锚固剂，树脂药卷规格：MSK2360型。安装前先将止浆塞套入中空注浆锚索铁套管处，再将塑料套管套入中空注浆锚索和止浆塞靠近，使止浆塞、塑料套管距孔口往里约300mm-600mm后进行安装。

6)安装时，将树脂锚固剂放入眼中，用中空注浆锚索将药卷缓缓推向眼底，将中空注浆锚索插入锚杆钻机套头后开动锚杆钻机，边搅拌边将中空注浆锚索推至眼底，继续旋转20s，稳定后撤下锚杆钻机。

7)中空注浆锚索安装后，先检查封孔质量，然后依次将托盘、索具安装到位，把张拉油缸套在中空注浆锚索上，使张拉油缸和中空注浆锚索同轴，挂好安全链，人员撤开，张拉油缸下方45°角范围内不得有人，回程时严禁人员用手扶张拉油缸；进行张拉并注意观察压力表读数，分级张拉。达到设计预紧力或油缸行程结束时，迅速换向回程，卸下张拉油缸。最后检查锚索托盘是否紧贴岩面。安装时应避免出现因张拉造成中空注浆锚索折弯，使注浆阻力变大。

8)中空注浆锚索应垂直于巷道面，外露长度150～250mm。

9)中空注浆锚索注浆结束后，待注浆液体凝固7天后，采用张拉器对中空注浆锚索进行张拉，拉力不小于18Mpa。

B、注浆操作流程：

1)注浆注浆泵为ZBY50/7.0—11液压注浆泵，搅拌器型号为LJ-300。

2)将注浆泵和搅拌器装配起来，用标准“U”型卡连接风、水管路和注浆器，油壶内加满油。

3)注浆前，首先用水将注浆泵、搅拌桶、连接管路冲刷干净，并向搅拌桶内加入少量水，慢慢开风，对搅拌器和注浆泵进行试运转。

4)配料时先加入清水，然后边搅拌边缓慢加入水泥，水泥不易加入过快以防卡主搅拌器。搅拌桶内料搅拌到一定的粘稠程度，加入添加剂快速搅拌，当配料比较稀薄时搅拌器减速进行缓慢搅拌，开始注浆。若水泥内有硬颗粒时，必须使用细筛子筛过后加入搅拌桶，确保注浆时不堵塞注浆管路。

5)注浆时，先卸下中空注浆锚索尾部的止浆塞，将注浆器连接到中空注浆锚索尾部的内螺纹上，慢慢扭紧注浆器，然后用注浆管路将注浆器与注浆泵进行连接。确保搅拌器和注浆泵正常运行，注浆泵注出的水有足够的压力，且各种管路和开关连接无误的情况下，可以进行搅拌注浆液。

6)注浆器及注浆管路完好、连接可靠后方可开始注浆，缓慢打开注浆泵的供风阀进行注浆，开始时注浆速度宜慢，并边慢速搅拌边注浆。注浆过程中，注浆泵正常均速工作时，可将注浆泵调到高速运转注浆。当发现注浆泵发出沉闷声音、压力表读数明显加大且注浆泵显示注不进浆液时，应先关闭注浆泵，再关闭中空锚注中空注浆锚索尾部的截止阀，然后打开管路卸压阀对管路进行卸压，最后开启注浆泵使残留在管路内的浆液排出疏通管路。待故障处理完毕后方可继续进行注浆。注浆完毕后拆除注浆管路，取下注浆器进行封孔。重复以上操作程序继续进行下一根注浆中空注浆锚索注浆。注浆过程中，当发现局部顶帮漏浆时，及时停止注浆，采用水泥进行封堵。

7)注浆时，中空注浆锚索下方和两侧45°内严禁站人，以免出现意外。

8)注浆后待浆液初凝，方可开启注浆泵上的截止球阀，然后卸下中空注浆锚索尾部的注浆器，将中空注浆锚索尾部的螺丝拧紧上牢。

9)中空注浆锚索按垂直岩面布置，因其他原因暂停注浆时，一定要注入一定量清水，确保中空注浆锚索不被堵塞。

所述步骤四中，钢筋混凝土浇筑：

钢筋配置：内、外横筋采用φ20螺纹钢钢筋，间、排距为300*700mm；

材质要求：

1)水泥进场时应对其品种、级别、出厂日期等进行检查，并应对其强度、安定性及其它必要的性能指标进行复检，其质量必须符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》。出厂日期超过3个月的水泥以及认为质量可疑的水泥，应复查试验，并按检验结果决定可否使用。

2)混凝土中掺用化学外加剂阿德质量及应用技术应符合《混凝土外加剂应用技术规范》和有关环境保护的规定。按进场的批次检查产品合格证、出厂检验报告和进场复检报告。

3)砂子为纯净河砂，不必强制水洗，但含泥量和泥块含量应符合表1要求。

表1天然砂中含量及泥块含量标准

混凝土强度等级	≥C60	C55～C30	≤C25
				含泥量(按质量计，％)	≤2.0	≤3.0	≤5.0
泥块含量(按质量计，％)	≤0.5	≤1.0	≤2.0

4)石子采用卵石或碎石，粒径级配符合实际规范要求，含泥量和泥块含量应符合表2要求。

表2碎石或卵石含泥量及泥块含量标准

混凝土强度等级	≥C60	C55～C30	≤C25
				含泥量(按质量计，％)	≤0.5	≤1.0	≤2.0
泥块含量(按质量计，％)	≤0.2	≤0.5	≤0.7

5)砂、石子以400m³或600t为以验收批次，不足量者按一验收批次进行验收。

6)拌制混凝土宜采用饮用水；当采用其它水源时，水质应符合《混凝土拌合用水标准》的规定。同一水源检查不应少于1次。

7)首次使用的混凝土配合比，应由工程所在地区指定的混凝土质量检测单位进行校核试验，其性能应满足设计要求。检查混凝土配合比校核试验报告。

8)以上材料验收要求的出厂合格证由厂家出具、出厂试验报告和抽样检验报告由相应资质实验室出具。

浇筑混凝土支护：

(1)工艺流程：

找基础—找线—立墙模(立棚腿)—找线—搭脚手架—立拱模—搅拌砼—浇筑—拆脚手架—拆拱模—拆墙模(上棚梁、背铁刹杆)—洒水养护。

(2)浇筑要求：

1)浇筑用配筋必须事先加工成型。

2)浇筑厚度为0.5m。

3)混凝土浇筑支护规格偏差标准执行《煤矿井巷工程质量验收规范》(GB50213-2010)中相关规定。

4)混凝土支护表面质量应无明显裂缝，1m²范围内蜂窝、孔洞等不超过2处。

5)壁后充填基本饱满密实，无明显空帮、空顶现象。

6)基础槽应挖到实底，基础槽深度不得小于腿窝深度。

7)浇筑混凝土应连续进行。如在浇筑过程中间隔2h以上时，必须将上一次混凝土表面处理成麻面，清洗后再铺一层10～20mm的灰浆。

8)浇筑拱顶：

①浇筑拱顶时，必须从两侧起拱线向中心浇筑，使模板受力均匀，严禁非对称浇筑。

②浇筑混凝土拱前，必须处理好接茬，用清水冲洗后再铺上一层薄灰浆，固定模板。

9)浇筑混凝土，随浇筑随捣固，并随时对模板进行加固。

10)防水、防渗混凝土必须符合设计和有关规范的规定。

(3)砼的输送及入模

1)砼输送形式：①矿车；②人工输送。

2)砼入模要均匀，入模后要加强振捣，采用定人、定位、定量负责，以防出现蜂窝、麻面及狗洞现象。

3)振捣有两种方法：①机械振捣；②人工振捣。

4)砼入模应两边同时进行，其误差不得大于300mm，以防模板变形，影响巷道质量。

5)砼接茬处，应用水将浮矸、杂物清洗掉，再用风镐打毛，刷上素水泥浆。

6)在每次浇筑砼前，各班都必须用清水冲洗岩帮，且在浇筑砼时，保证砼中不得有杂物。

(4)混凝土浇筑后必须采取养护措施，并应符合以下规定：

1)应在浇筑完毕后的12h以内对混凝土加以覆盖并保湿养护。

2)混凝土浇水养护的时间：对采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土，不得少于7d。对掺用缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土，不得少于14d。

3)浇水次数应能保持混凝土处于湿润状态，混凝土养护用水应与拌制用水相同。

4)采用塑料布覆盖养护的混凝土，其敞露的全部表面应覆盖严密，并应保持塑料布内有凝结水。

(5)安全注意事项：

1)交接班时，班组长必须把工作面情况向下班交待清楚。

2)模板架设后，应及时固定牢固，骨与骨之间的拉钩必须安装齐全。

3)脚手架必须搭设牢固，严防摆动。

4)脚手架上的大板要铺设密实，发现断裂大板应及时更换。

所述步骤五中：

1、棚子：为金U5.1棚子支护。

2、所架棚子梁腿搭接0.4m，卡距为0.36m,棚梁搭接处均使用3个卡子，中间卡子紧靠下卡安设。

3、卡子采用厚度为14mm的A3钢板制作，宽度为100mm。

4、刹杆采用铁背板(采用厚度δ＝5mm，宽度不小于80mm的铁板加工)，长度为1100mm，两边必须超出棚子边缘50mm，刹背间距不得大于200mm。

5、所架棚子斜巷段必须做到迎山合理、平巷段严禁前倾后仰、严禁里出外进、严禁迈步，且棚腿必须落到实底上，腿窝深度为300mm。

6、所架设的棚子搭接处必须严密合缝，两边棚梁位置一致。

7、棚子帮顶用刹杆刹严背实，卡子螺丝用1m长的加力扳手扭紧，扭紧力矩不得小于300N·m。

通过注浆+树锚工艺改善岩体力学结构，使原本破裂的岩体通过注浆+树锚支护凝聚成一块整体，增强其力学特性，减少变形。混凝土浇灌避免围岩因风化以及机械扰动导致其力学性能下降，抑制围岩因外界因素造成变形，通过混凝土浇灌+金U棚支护可加强支护材料的抗压、剪性，从而抑制巷道变形的速度，采取以上支护方式取得了很好的支护效果。

本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种联巷混凝土联合支护结构，它包括锚索（6）、锚杆（5）、钢筋网（1）和金U棚（4），其特征在于：所述锚索（6）布置在联巷的顶部，锚杆（5）布置在联巷的侧壁和上部，在联巷上布置两层钢筋网（1），在钢筋网（1）与锚索（6）和锚杆（5）相交的地方均设有横向钢筋（2），钢筋网（1）上浇注有混凝土层（3），在混凝土层（3）的内侧为金U棚（4）。

2.根据权利要求1所述的联巷混凝土联合支护结构，其特征在于：所述锚索（6）规格为φ21.6*8000的中空注浆锚索，支护间排距为1400mm×700mm，呈“4-2-4”方式布置。

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