CN214499079U - 一种用于巷道装配式支护系统的阻尼结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于巷道装配式支护系统的阻尼结构，包括波纹板支护结构、内网格支撑结构、环向阻尼器和径向阻尼器，所述的波纹板支护结构设置在巷道的钢筋混凝土仰拱上，其整体为多块弧形波纹钢板拼装而成的一段弧形板壁；所述的波纹钢板其长度方向的端部通过环向阻尼器与相邻的波纹钢板固连，在波纹板支护结构与内网格支撑结构之间设置有径向阻尼器。采用本结构的装配式支护系统具有较大的形变能力，能承受更大的巷道围岩变形，在二衬施作做完成后，支护系统仍能实现一定程度的受压变形，而不对二衬结构造成破坏，应用更为安全、广泛。

Description

一种用于巷道装配式支护系统的阻尼结构

技术领域

本实用新型涉及深部巷道工程技术，具体是一种用于巷道装配式支护系统的阻尼结构。

背景技术

深部地下巷道的施工过程中不可避免地会遇到软弱岩层，软弱岩层的围岩呈粉状，岩体破碎，呈散体状结构，杂乱无序，有大量粘土充填，属强风化或全风化的软质岩石，这些围岩遇水易软化且带有膨胀性，围岩层间结合力差，强度较低；在初期支护施工过程中，遇到软弱岩层时，掌子面及两侧拱腰会出现明显渗漏水现象，且伴有掉块现象的发生，导致施工难度大、风险高、进度缓慢、成本增加。

在遇到软弱破碎围岩时，传统的锚喷初期支护需要架钢架、喷射混凝土等工序，无法及时形成初期支护强度，尤其对周围围岩存在地下水的情况，若支护不及时，施工风险很大。在施做二衬后对于膨胀性围岩，易造成裂缝、渗漏水等病害；即便施工期间多次修改支护参数、改变二衬支护时机等措施依然无法解决围岩大变形带来的问题。

钢波纹板拥有质轻、高强、拼装便捷等优点，能保证随挖随撑，满足暗挖巷道“快封闭”要求。钢波纹板有着独特的结构优势，其轴向和径向双向承载，增加了巷道的径向刚度；纵向上的波纹还可以起到位移补偿的效果，更好的适应围岩不均匀变形；尤其对于深埋巷道，因其具有更大的围岩变形，钢波纹板支护巷道能发挥其环向与纵向双向承载的优势，起到分散竖向土压力荷载效应，整体柔性承载大幅提高了结构的抗震能力和疲劳性能，使钢材各向同性的特点充分发挥。此外，由于采取拼装的形式，钢波纹板支护巷道时用到的所有部件都可由工厂直接生产，不仅缩短了支护时间，也更利于质量控制。

目前，在深部巷道中应用装配式的钢波纹板支护结构时，针对软弱围岩的大变形，主要的解决方案是提高单位长度内环向支撑的数量，即缩小环向支撑的间距。这种技术手段以“抵抗”为主，虽然能提高支护结构的承受能力，但由于波纹板支护结构的形变能力有限，其承受的岩体变形量仍然处于有限的范围内；当巷道围岩变形量逐渐增加积累，而波纹板的刚性支护结构没有受让的构造，很容易造成波纹板变形甚至开裂，对后续的二衬结构造成不良影响。

发明内容

针对背景技术中提出的问题，本实用新型的目的是提出一种用于巷道装配式支护系统的阻尼结构，通过在巷道的装配式刚性支护中设计阻尼器支撑，以阻尼器来消减作用在装配式支护系统上的围岩压力，采用本结构的支护系统具有较大的形变能力，能承受更大的巷道围岩变形，在二衬施作做完成后，支护系统仍能实现一定程度的受压变形，而不对二衬结构造成破坏。

为实现上述目的，本实用新型以下技术方案：

一种用于巷道装配式支护系统的阻尼结构，包括波纹板支护结构、内网格支撑结构、环向阻尼器和径向阻尼器，所述的波纹板支护结构设置在巷道的钢筋混凝土仰拱上，其整体为多块弧形波纹钢板拼装而成的一段弧形板壁，所述弧形板壁与钢筋混凝土仰拱上方的巷道面相配适；所述的波纹钢板整体为弧形板，其在水平面的正投影为矩形，所述波纹钢板在宽度方向的两条边为直边，在长度方向的两条边为弧边，所述波纹钢板长度方向上的横截面为波纹状，所述波纹钢板在长度方向的两端分别设有法兰板；所述内网格支撑结构由多个纵向方管梁和多个环向钢腰梁构成，多个纵向方管梁均平行于波纹板支护结构的轴线并间隔设置在波纹板支护结构的内壁面，多个环向钢腰梁也间隔设置在波纹板支护结构的内壁面，每个环向钢腰梁均垂直于纵向方管梁并与纵向方管梁固连；所述的波纹钢板其长度方向的端部通过环向阻尼器与相邻的波纹钢板固连，在波纹板支护结构与内网格支撑结构之间设置有径向阻尼器；所述径向阻尼器的变形方向平行于巷道的径向，所述环向阻尼器的变形方向平行于巷道的环向；所述的环向阻尼器包括上连接板、下连接板和阻尼构件，所述阻尼构件设置在上连接板与下连接板之间，所述的上连接板、下连接板分别用于连接相邻两个波纹钢板的法兰板。

所述的阻尼构件23为多孔金属铝基泡沫材料制成的圆柱体或长方体或者圆柱体与长方体的组合。

所述的径向阻尼器由多个长度不同的弧形高强弹性板层叠而成，多个弧形高强弹性板的弧度均与钢筋混凝土仰拱上方的巷道面相配适，多个弧形高强弹性板通过板箍固连并通过高强螺栓与环向钢腰梁固连。

所述的径向阻尼器与环向钢腰梁之间还设置有垫板，所述垫板的数量为两个，两个垫板分别设置在径向阻尼器的底部两端，每个垫板均设有用于穿设高强螺栓的通孔。

所述的波纹板支护结构其内壁面对应环向钢腰梁设置有环向连梁板，所述环向连梁板通过高强螺栓与径向阻尼器固连。

所述的内网格支撑结构其每个环向钢腰梁上均间隔设置多个径向阻尼器。

本实用新型的有效效果：

①经济性：通过在支护结构间增加阻尼器解决了巷道大变形支护问题，避免了支护结构的反复拆换，保证了施工进度，从而降低了工程造价；

②安全性：巷道在开挖后，尤其对于破碎围岩，采用装配式支护能及时封闭成环，避免不稳定岩块的掉落，增加阻尼器后不必担心大变形时对支护结构的破坏，可继续进行下一工序的施工；

③实用性：适用性广，可适用岩质巷道和浅层土质隧道，可根据支护结构的形式进行参数调整，并可根据围岩条件、地应力条件和支护参数等动态参数调整阻尼器的布置参数。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为图1中的A部放大图；

图3为局部内网格支撑结构的示意图。

图4为环向阻尼器与波纹板、钢腰梁连接示意图；

图5为径向阻尼器的连接示意图。

图6为阻尼构件是长方体的环向阻尼器示意图；

图7为阻尼构件是圆柱体的环向阻尼器示意图；

图中：1、波纹板支护结构，2、环向阻尼器，3、内网格支撑结构，31、纵向方管梁，32、环向钢腰梁，4为钢筋混凝土仰拱，5、径向阻尼器，51、高强弹性板，52、板箍，6、波纹钢板，61、法兰板，7、环向连梁板，8、垫板。

具体实施方式

下面将结合本说明书附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，需要注意的是，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1～图7所示，一种用于巷道装配式支护系统的阻尼结构，包括波纹板支护结构1、内网格支撑结构3、环向阻尼器2和径向阻尼器5，如图1所示，所述的波纹板支护结构1设置在巷道的钢筋混凝土仰拱4上，其整体为多块弧形波纹钢板6拼装而成的一段弧形板壁，所述弧形板壁与钢筋混凝土仰拱4上方的巷道面相配适；所述的波纹钢板6整体为弧形板，其在水平面的正投影为矩形，所述波纹钢板6在宽度方向的两条边为直边，在长度方向的两条边为弧边，所述波纹钢板6长度方向上的横截面为波纹状，所述波纹钢板6在长度方向的两端分别设有法兰板61；如图3所示，所述内网格支撑结构3由多个纵向方管梁31和多个环向钢腰梁32构成，多个纵向方管梁31均平行于波纹板支护结构1的轴线并间隔设置在波纹板支护结构1的内壁面，多个环向钢腰梁32也间隔设置在波纹板支护结构1的内壁面，每个环向钢腰梁32均垂直于纵向方管梁31并与纵向方管梁31固连；如图1、图2所示，所述的波纹钢板6其长度方向的端部通过环向阻尼器2与相邻的波纹钢板固连，在波纹板支护结构1与内网格支撑结构3之间设置有径向阻尼器5；所述径向阻尼器5的变形方向平行于巷道的径向，所述环向阻尼器2的变形方向平行于巷道的环向；如图4所示，所述的环向阻尼器2包括上连接板21、下连接板22和阻尼构件23，所述阻尼构件23设置在上连接板21与下连接板22之间，所述的上连接板21、下连接板22分别用于连接相邻两个波纹钢板的法兰板。

如图6、图7所示，所述的阻尼构件23为多孔金属铝基泡沫材料制成的圆柱体或长方体或者圆柱体与长方体的组合。具体的，在波纹板支护结构拼装时，可将环向阻尼器2固定在一个波纹钢板6的法兰板61上，待下一块波纹钢板拼装时，将环向阻尼器2直接连接在下一块波纹钢板的法兰板上；阻尼构件23为多孔金属泡沫材料制成，其可以是圆柱体的结构，也可以是长方体以及类似长方体的结构，除了单独的结构形式，还可以采用不同的结构组合形式，比如，圆柱体和长方体的组合。

如图5所示，所述的径向阻尼器5由多个长度不同的弧形高强弹性板51层叠而成，多个弧形高强弹性板51的弧度均与钢筋混凝土仰拱4上方的巷道面相配适，多个弧形高强弹性板51通过板箍52固连并通过高强螺栓与环向钢腰梁32固连。

如图5所示，所述的径向阻尼器5与环向钢腰梁32之间还设置有垫板8，所述垫板8的数量为两个，两个垫板8分别设置在径向阻尼器5的底部两端，每个垫板8均设有用于穿设高强螺栓的通孔。

如图5所示，所述的波纹板支护结构1其内壁面对应环向钢腰梁32设置有环向连梁板7，所述环向连梁板7通过高强螺栓与径向阻尼器5固连。

如图1所示，所述的内网格支撑结构1其每个环向钢腰梁32上均间隔设置多个径向阻尼器5。具体的，在波纹板支护结构1拼装完成后，在环向钢腰梁32和波纹板支护结构的环向连梁板7之间安装径向阻尼器5，径向阻尼器5通过高强螺栓与环向钢腰梁32以及环向连梁板7连接在一起。径向阻尼器5弧度与环向钢腰梁3的弧度相配适，可根据设计承受的变形量及应变压力进行调节。由此，围岩变形压力首先传到波纹板支护结构1靠近围岩的外壁面，波纹板支护结构1再通过环向连梁板传递到径向阻尼器5上，使波纹板支护结构得到足够的缓冲，可以承受更大的围岩形变。

具有本实用新型所提供阻尼结构的支护系统的构建方法如下：

矿山法开挖巷道，直接在巷道围岩表面架设波纹板支护结构1，波纹板支护结构1拼装时，将环向阻尼器2固定在一个波纹钢板6的法兰板61上，待下一块波纹钢板6拼装时，将环向阻尼器2直接连接在下一块波纹钢板6的法兰板61上；待波纹钢板6完成一个环节的拼装后，在巷道掘进方向上与其相邻的波纹钢板6采用错缝拼装，如图4；在巷道的掘进方向上，相邻的波纹钢板6之间设有纵向连接法兰板，并通过高强螺栓进行连接；

待波纹钢板6完成一个环节的拼装后，在波纹板支护结构1的环向连梁板7连接径向阻尼器5，径向阻尼器5上通过高强螺栓穿过垫板上的通过连接到环向钢腰梁32上，每个环向钢腰梁32布置多个径向阻尼器5；待初期支护稳定后，直接在波纹板支护结构1的内侧面施做二次衬砌结构。

本实用新型中提到的阻尼器主要用于巷道装配式支护系统，但是不仅仅限于具体实施方式中所提及的两种阻尼器的结构，在本实用新型的具体实施方式中，阻尼器的结构仅是示例指出。

综上，采用本实用新型的装配式巷道支护系统，在巷道的施工期，系统中的径向阻尼器和环向阻尼器均发生了形变对围岩应力进行释放，在巷道的运营期内，阻尼器可以继续压缩变形，直至阻尼器被完全压实；因此，本实用新型所提供的阻尼结构可使支护系统具有更大的变形范围，应用更为安全、广泛。

本实用新型未详述部分为现有技术。

Claims (6)

1.一种用于巷道装配式支护系统的阻尼结构，包括波纹板支护结构（1）、内网格支撑结构（3）、环向阻尼器（2）和径向阻尼器（5），所述的波纹板支护结构（1）设置在巷道的钢筋混凝土仰拱（4）上，其整体为多块弧形波纹钢板（6）拼装而成的弧形板壁，所述弧形板壁与钢筋混凝土仰拱（4）上方的巷道面相配适；所述的波纹钢板（6）整体为弧形板，其在水平面的正投影为矩形，所述波纹钢板（6）在宽度方向的两条边为直边，在长度方向的两条边为弧边，所述波纹钢板（6）长度方向上的横截面为波纹状，所述波纹钢板（6）在长度方向的两端分别设有法兰板61；所述内网格支撑结构（3）由多个纵向方管梁（31）和多个环向钢腰梁（32）构成，多个纵向方管梁（31）均平行于波纹板支护结构（1）的轴线并间隔设置在波纹板支护结构（1）的内壁面，多个环向钢腰梁（32）也间隔设置在波纹板支护结构（1）的内壁面，每个环向钢腰梁（32）均垂直于纵向方管梁（31）并与纵向方管梁（31）固连；其特征是：所述的波纹钢板（6）其长度方向的端部通过环向阻尼器（2）与相邻的波纹钢板固连，在波纹板支护结构（1）与内网格支撑结构（3）之间设置有径向阻尼器（5）；所述径向阻尼器（5）的变形方向平行于巷道的径向，所述环向阻尼器（2）的变形方向平行于巷道的环向；所述的环向阻尼器（2）包括上连接板（21）、下连接板（22）和阻尼构件（23），所述阻尼构件（23）设置在上连接板（21）与下连接板（22）之间，所述的上连接板（21）、下连接板（22）分别用于连接相邻两个波纹钢板的法兰板。

2.根据权利要求1所述的一种用于巷道装配式支护系统的阻尼结构，其特征是：所述的阻尼构件（23）为多孔金属铝基泡沫材料制成的圆柱体或长方体或者圆柱体与长方体的组合。

3.根据权利要求1所述的一种用于巷道装配式支护系统的阻尼结构，其特征是：所述的径向阻尼器（5）由多个长度不同的弧形高强弹性板（51）层叠而成，多个弧形高强弹性板（51）的弧度均与钢筋混凝土仰拱（4）上方的巷道面相配适，多个弧形高强弹性板（51）通过板箍（52）固连并通过高强螺栓与环向钢腰梁（32）固连。

4.根据权利要求3所述的一种用于巷道装配式支护系统的阻尼结构，其特征是：所述的径向阻尼器（5）与环向钢腰梁（32）之间还设置有垫板（8），所述垫板（8）的数量为两个，两个垫板（8）分别设置在径向阻尼器（5）的底部两端，每个垫板（8）均设有用于穿设高强螺栓的通孔。

5.根据权利要求1所述的一种用于巷道装配式支护系统的阻尼结构，其特征是：所述的波纹板支护结构（1）其内壁面对应环向钢腰梁（32）设置有环向连梁板（7），所述环向连梁板（7）通过高强螺栓与径向阻尼器（5）固连。

6.根据权利要求1所述的一种用于巷道装配式支护系统的阻尼结构，其特征是：所述的内网格支撑结构（3）其每个环向钢腰梁（32）上均间隔设置多个径向阻尼器（5）。

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