CN219081593U - 一种防止底鼓的优化支护型支撑结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种防止底鼓的优化支护型支撑结构，涉及巷道和隧道技术领域。防止底鼓的优化支护型支撑结构包括支撑组件，支撑组件包括从下到上依次设置的第一填充层、第二填充层及第三填充层，第一填充层及第二填充层的两端均用于嵌入巷道或隧道的两侧，第三填充层的左右两侧分别与巷道或隧道的内侧连接，第一填充层由可压缩性材料制成，第一填充层远离第二填充层的一侧与底部围岩连接。可压缩性材料能够释放巷道或隧道两帮水平挤压致使底鼓的形变压力，进而保证巷道或隧道的轨道面不发生局部突出变形。

Description

一种防止底鼓的优化支护型支撑结构

技术领域

本实用新型涉及巷道和隧道技术领域，具体而言，涉及一种防止底鼓的优化支护型支撑结构。

背景技术

随着我国煤炭开采逐渐走向深部，地应力也随之增大，布置在地下岩层内的巷道处于不利的复杂围岩应力环境之中，巷道矿压显现明显，特别软岩巷道底鼓问题尤为突出，表现为巷道底板向上隆起。

现有方案(201020107057.9)中公开了一种基于架后充填的松软易冒特厚煤层巷道支护装置,涉及一种煤层巷道支护技术。包括封闭可缩性U型钢支架、腰梁、金属网、双抗布、高膨胀化学充填材料；从内向外，腰梁、U型钢支架、金属网、双抗布和高膨胀化学充填材料依次连接所述的封闭可缩性U型钢支架是一种由上顶拱、左右边墙和下仰拱组成的封闭结构。适用于特厚松软易冒煤层巷道支护，也可用于滑坡体段、松软土体的隧道支护。

经发明人研究发现，巷道或隧道会因为两帮水平挤压致使底鼓的现象，发生底鼓后导致巷道断面缩小，会引起一定的安全与轨道运输问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种防止底鼓的优化支护型支撑结构，其能够有效控制底鼓的情况，能够释放巷道或隧道两帮水平挤压致使底鼓的形变压力，进而保证巷道或隧道的轨道面不发生局部突出变形，进而避免出现安全与轨道运输的问题。

本实用新型的实施例是这样实现的：

第一方面，本实用新型提供一种防止底鼓的优化支护型支撑结构，包括：

支撑组件，支撑组件包括从下到上依次设置的第一填充层、第二填充层及第三填充层，第一填充层及第二填充层的两端均用于嵌入巷道或隧道的两侧，第三填充层的左右两侧分别与巷道或隧道的内侧连接，第一填充层由可压缩性材料制成，第一填充层远离第二填充层的一侧与底部围岩连接，第一填充层由Q235B钢材制成的多个钢管填充而成。

在可选的实施方式中，第一填充层靠近底部围岩的一侧呈内凹状。

在可选的实施方式中，第二填充层为支撑钢架。

在可选的实施方式中，支撑钢架的两端向中部靠拢的方向上，支撑钢架与第三填充层的上表面之间的间距逐渐增大。

在可选的实施方式中，支撑钢架靠近第一填充层及靠近第三填充层的侧面为弧面。

在可选的实施方式中，第三填充层由土填充而成。

在可选的实施方式中，支撑结构还包括上部钢架，上部钢架用于与巷道或隧道的内侧壁贴合，且上部钢架的端部与第二填充层连接。

本实用新型实施例的有益效果是：本实用新型实施例提供的一种防止底鼓的优化支护型支撑结构，防止底鼓的优化支护型支撑结构包括支撑组件，支撑组件包括从下到上依次设置的第一填充层、第二填充层及第三填充层，第一填充层及第二填充层的两端均用于嵌入巷道或隧道的两侧，第三填充层的左右两侧分别与巷道或隧道的内侧连接，第一填充层由可压缩性材料制成，第一填充层远离第二填充层的一侧与底部围岩连接。可压缩性材料能够释放巷道或隧道两帮水平挤压致使底鼓的形变压力，进而保证巷道或隧道的轨道面不发生局部突出变形，进而避免出现安全与轨道运输的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的支撑结构安装于巷道的结构示意图；

图2为本实用新型实施例第一填充层与第二填充层相互配合的结构示意图；

图3为本实用新型实施例可压缩性材料应力-变形曲线图；

图4为本实用新型实施例提供的可压缩性材料支护原理图；

图5为本实用新型实施例提供的Q235B钢管的应力-位移曲线图。

图标:1-巷道；10-支撑组件；11-第一填充层；111-可压缩性材料；12-第二填充层；121-支撑钢架；13-第三填充层；20-上部钢架。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。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。

下面结合附图详细介绍本实用新型实施例提供的一种防止底鼓的优化支护型支撑结构的具体结构及其带来的相应的技术效果。

请参考图1-图2，本实用新型实施例提供的一种防止底鼓的优化支护型支撑结构包括支撑组件10及上部钢架20。

需要说明的是，图1中为支撑结构安装于巷道1的结构示意图仅作为一个示例，支撑结构还能够安装于隧道。

支撑组件10包括从下到上依次设置的第一填充层11、第二填充层12及第三填充层13，第一填充层11及第二填充层12的两端均用于嵌入巷道1或隧道的两侧，第三填充层13的左右两侧分别与巷道1或隧道的内侧连接，第一填充层11由可压缩性材料111制成，第一填充层11远离第二填充层12的一侧与底部围岩连接。

其中上部钢架20用于与巷道1或隧道的内侧壁贴合，且上部钢架20的端部与第二填充层12连接。

结合图3-图4，图3中表现为可压缩性材料111的应力-变形曲线关系，其中可压缩性材料111的刚性加载时具有三个阶段，第一阶段时，可压缩性材料111处于弹性上升阶段时，压力随着变形增大而增大。第二阶段时，在压力增大至初始峰值时，压力伴随变形的增大而保持不变，也就是说，在可压缩性材料111受到初始峰值的力时，自身能够发生一定程度内的形变，该阶段为塑性恒阻变形阶段。第三阶段时，为可压缩性材料111的塑性上升变形阶段，其中压力随变形的增大而增大，且该阶段也为可压缩性材料111的压实上升阶段。

其中第二阶段为可压缩性材料111变形的主要阶段，也即可压缩性材料111在恒定的压力下发生持续的大行程的变形。结合图4，图4包括巷道1或隧道中的围岩的特征曲线以及可压缩性材料111的特征曲线。并且围岩的特征曲线以及可压缩性材料111的特征曲线相交于点K时，则能够实现释压能力。也即，巷道1或隧道的围岩受到两帮水平挤压致使底鼓的形变压力作用在可压缩性材料111上时，且该形变压力能够被可压缩性材料111所吸收，在可压缩性材料111吸收该压力后，能够达到一个第二阶段的极限变形的程度，释放了一定的位移量，能够保证软岩巷道1或隧道围岩稳定所需要的刚度，进而能够保证巷道1或隧道的轨道面不会发生局部突出变形，也即能够避免巷道1或隧道由于两帮水平挤压致使出现底鼓的情况，进而避免出现安全与轨道运输的问题。

需要说明的是，其中在第二阶段时，可压缩性材料111所受到的应力可能会有波动，只要在合理范围内均可。

进一步的，在本实施例中，第一填充层11由Q235B钢材制成的多个钢管填充而成。其中力学性见图5。也即符合图3中的三个阶段。进一步的，第一填充层11靠近底部围岩的一侧呈内凹状，具体的，在本实施例中，第一填充层11靠近底部围岩的一侧呈弧面。当然在另外的一些实施例中，第一填充层11靠近底部围岩的一侧并不仅限于为内凹状，在此对第一填充层11靠近底部围岩的一侧的形状不做限定。

进一步的，第二填充层12为支撑钢架121，可以理解的，在该支撑结构设置在巷道或隧道内时，支撑钢架121的两端均用于嵌入巷道或隧道围岩的两侧。以保证支撑钢架121对巷道或隧道围岩的支撑效果。并且上部钢架20的两端与支撑钢架121连接，可以理解的上部钢架20的形状与巷道1或隧道的内侧围岩形状相适配，且上部钢架20能够对巷道1或隧道的上部的围岩起到一定的支撑作用，另外上部钢架20与支撑钢架121连接以形成一个闭环的钢架，进而能够有效保证支撑结构更好的承受巷道1或隧道的载荷。

进一步的，在本实施例中，支撑钢架121的两端向中部靠拢的方向上，支撑钢架121与第三填充层13的上表面之间的间距逐渐增大，可以理解的，第三填充层13为支撑结构的最外填充层，支撑结构安装在巷道或隧道时，第三填充层13的外表面为巷道1或隧道的外表面，也即，外部装置或人能够从第三填充层13的外表面经过，可以理解的，第三填充层13远离支撑钢架121的一面为平面。则支撑钢架121呈内凹状，可以理解的，由于巷道1或隧道会因为两帮水平挤压出现底鼓的现象，也即巷道1或隧道受到两侧向中部收敛的力，进而出现底鼓的现象，而支撑钢架121呈内凹状，在受到两侧向中部收敛的力时，其支撑钢架121会由于内凹来抵抗向中部收敛的力，在一定程度上能够减小出现底鼓的现象。

进一步的，支撑钢架121靠近第一填充层11及靠近第三填充层13的侧面为弧面，可以理解的，弧面相较于其它具有其它面型，能够避免出现应力集中的现象，进而能够有效的保证支撑钢架121不会容易出现损坏的情况。当然在其它的一些实施例中，支撑钢架121的形状并不仅限于上述结构，还可以为其它的结构。

进一步的，在本实施例中，上述的第三填充层13由土填充而成。

本实施例中的支撑结构在制作过程中，首先需要在巷道或隧道内的底板原有的轨道面的标高基础至上，由上至下的扩挖至预设开挖底板轮廓的底板，并将开挖部位的渣土清理干净，进而在开挖底板底部放置可压缩材料，也即，放置多根Q235B钢材制成的钢管，钢管沿巷道或隧道的纵向设置，钢管的长度根据设计选定，进而再钢管上放置支撑钢架121，且支撑钢架121的两端嵌入巷道或隧道的围岩内，进而再喷混凝土使得支撑钢架121与钢管接触面喷实，使其结合形成整体，进而再安装上部钢架20，使得上部钢架20与巷道1或隧道的内表面贴合且端部与支撑钢架121连接，以形成闭合的钢架结构。最终回填土至设计轨道面的标高位置。

需要说明的是，其中可压缩材料位于第二阶段时所承受力的大小应该大于巷道1或隧道上部结构的载荷，可以理解的，在巷道或隧道正常且为出现底鼓隆起的情况时，巷道1或隧道的载荷并不能够使得可压缩性材料111处于第二阶段。并且其不大于底板围岩破坏的压力。

并且在巷道或隧道出现两帮水平挤压时，可压缩性材料111在第二阶段所受到的力需要小于底板围岩传递给支撑钢架121的力，该力会被支撑钢架121吸收一部分后传递至可压缩性材料111上，使力在传递过程中让可压缩性材料111充分实现变形，保证支撑钢架121的稳定性。也保证了巷道或隧道在设计轨道面不发生局部突出变形，进而避免出现安全与轨道运输的问题。

综上所述，本实用新型实施例提供的一种防止底鼓的优化支护型支撑结构隧道，隧道防止底鼓的优化支护型支撑结构包括支撑组件10，支撑组件10包括从下到上依次设置的第一填充层11、第二填充层12及第三填充层13，第一填充层11及第二填充层12的两端均用于嵌入巷道1或隧道的两侧，第三填充层13的左右两侧分别与巷道1或隧道的内侧连接，第一填充层11由可压缩性材料111制成，第一填充层11远离第二填充层12的一侧与底部围岩连接。可压缩性材料111能够释放巷道1或隧道两帮水平挤压致使底鼓的形变压力，进而保证巷道1或隧道的轨道面不发生局部突出变形，也就是说避免了出现底鼓的现象。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种防止底鼓的优化支护型支撑结构，其特征在于，包括：

支撑组件，所述支撑组件包括从下到上依次设置的第一填充层、第二填充层及第三填充层，所述第一填充层及所述第二填充层的两端均用于嵌入巷道或隧道的两侧，所述第三填充层的左右两侧分别与所述巷道或隧道的内侧连接，所述第一填充层由可压缩性材料制成，所述第一填充层远离所述第二填充层的一侧与底部围岩连接，所述第一填充层由Q235B钢材制成的多个钢管填充而成。

2.根据权利要求1所述的防止底鼓的优化支护型支撑结构，其特征在于：

所述第一填充层靠近所述底部围岩的一侧呈内凹状。

3.根据权利要求1所述的防止底鼓的优化支护型支撑结构，其特征在于：

所述第二填充层为支撑钢架。

4.根据权利要求3所述的防止底鼓的优化支护型支撑结构，其特征在于：

所述支撑钢架的两端向中部靠拢的方向上，所述支撑钢架与所述第三填充层的上表面之间的间距逐渐增大。

5.根据权利要求4所述的防止底鼓的优化支护型支撑结构，其特征在于：

所述支撑钢架靠近所述第一填充层及靠近所述第三填充层的侧面为弧面。

6.根据权利要求1所述的防止底鼓的优化支护型支撑结构，其特征在于：

所述第三填充层由土填充而成。

7.根据权利要求1所述的防止底鼓的优化支护型支撑结构，其特征在于：

所述支撑结构还包括上部钢架，所述上部钢架用于与所述巷道或隧道的内侧壁贴合，且所述上部钢架的端部与所述第二填充层连接。

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