專利名稱：大變形易冒落破碎松散巷道的快速支護(hù)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種巷道支護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種大變形易冒落破碎松散巷道 的快速支護(hù)方法，同時(shí)還涉及一種大變形易冒落破碎松散巷道的快速支護(hù)方法的裝置。本 發(fā)明將廣泛適用于未膠結(jié)的松散破碎巖體、有嚴(yán)重失陷性的黃土、大面積淋水的富水巖體 和嚴(yán)寒地區(qū)的凍脹巖體內(nèi)的礦山巷道(如煤礦、鐵礦)，小型地下隧道(如輸水隧道)等支 護(hù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
軟巖巷道的快速支護(hù)方法經(jīng)歷了木支護(hù)、砌碹支護(hù)、型鋼支護(hù)到錨桿支護(hù)的發(fā)展 過(guò)程。目前，國(guó)內(nèi)外廣泛采用的支護(hù)形式主要有1、U型鋼可縮性支架U型鋼本身具有比較合理的截面幾何形狀和較高的強(qiáng)度，因此U型鋼可縮性支架 支撐能力大，可縮量大，穩(wěn)定性好。它的特性基本符合巷道圍巖的活動(dòng)規(guī)律。但是，U型鋼支 護(hù)也有不利方面，例如，在拱形斷面的煤巷中，上部角煤不易維護(hù)，往往造成支架集中受力， 變形量大。2、礦用工字鋼梯形可縮性支架礦用工字鋼梯形可縮性支架在我國(guó)中、小型礦山和地方礦山以及機(jī)械化程度較低 煤礦的煤巷中有著發(fā)展前途。但是礦用工字鋼梯形可縮性支架存在著抗彎性能不足、巷道 易變形和維護(hù)費(fèi)用高的弱點(diǎn)，尤其在軟弱易冒地層不宜使用。3、錨桿支護(hù)由于礦山巷道圍巖的多變性和支護(hù)質(zhì)量的隱蔽性，錨桿支護(hù)存在一系列的問(wèn)題， 特別是對(duì)于地質(zhì)條件惡劣、圍巖強(qiáng)度很低和受多次采動(dòng)高應(yīng)力作用的煤礦巷道來(lái)說(shuō)，錨桿 支護(hù)是一把雙刃劍，在具備經(jīng)濟(jì)性和快捷性的同時(shí)，存在相當(dāng)大的安全隱患。4、組合錨桿支架所謂組合鋪桿，就是用拉桿、梁，或梁、網(wǎng)等構(gòu)件將單個(gè)錨桿連成一個(gè)對(duì)頂板起支 護(hù)作用的整體結(jié)構(gòu)。國(guó)內(nèi)外實(shí)踐表明，在受回采影響的動(dòng)壓巷道內(nèi)(包括大斷面巷道)，可以有條件的 推廣采用組合錨桿，至于組合錨桿的結(jié)構(gòu)、支護(hù)參數(shù)、適用范圍和配套機(jī)具等，都是需要進(jìn) 一步研究和解決。5、聯(lián)合支護(hù)提高棚式支架支護(hù)強(qiáng)度，支護(hù)形式向多樣化發(fā)展。但這種聯(lián)合支護(hù)方式存在施工 程序較為復(fù)雜、支護(hù)效率低和支護(hù)成本居高不下等問(wèn)題。在地質(zhì)條件復(fù)雜、破碎松散、易冒落、大埋深的地層中，易發(fā)生冒頂?shù)坠?、兩幫?cè) 移、大變形、破壞、支架損毀等問(wèn)題，以上支護(hù)形式很難有效控制巷道變形，使礦山巷道變形 過(guò)大、侵入限界，甚至有坍塌冒落的危險(xiǎn)，極大的威脅礦山的安全生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)，制約巷道的掘 進(jìn)速度；因此，大變形易冒落破碎松散巷道的快速有效支護(hù)已成為困擾礦山巷道正常生產(chǎn)的瓶頸之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題和不足，在于提供了一種大變形易 冒落破碎松散巷道的快速支護(hù)方法，該方法實(shí)現(xiàn)了支護(hù)體系的封閉成環(huán)和接頂?shù)男Ч?，與 巷道圍巖組成完整的支護(hù)體系，較其它剛性支護(hù)方法能有效抑制巷道圍巖的變形，支護(hù)效 果顯著，方法簡(jiǎn)單，操作方便，根本解決了支架和圍巖不密貼的問(wèn)題，有效地避免巷道圍巖 支護(hù)期間的塌落和抵抗巷道底鼓變形。本發(fā)明的另一個(gè)目的是在于提供了一種大變形易冒落破碎松散巷道的快速支護(hù) 的裝置，該裝置能大大縮短耗費(fèi)在巷道支護(hù)上的施工時(shí)間，提高破碎松散巷道圍巖的支護(hù) 速度和效率，進(jìn)而推進(jìn)巷道掘進(jìn)速度和效率，安裝方便、快捷。該裝置與其它支護(hù)裝置相比， 所用剛材減少，大大節(jié)約支護(hù)成本。本發(fā)明的大變形易冒落破碎松散巷道的快速支護(hù)方法是這樣實(shí)現(xiàn)的本快速支護(hù)方法是將支護(hù)結(jié)構(gòu)與巷道圍巖視作統(tǒng)一的承載結(jié)構(gòu)，是在盡量發(fā)揮和 利用巷道圍巖的自身承載支護(hù)潛力的基礎(chǔ)上，在封閉成環(huán)和接頂?shù)闹ёo(hù)原則下，及時(shí)地采 用鋼筋網(wǎng)、注漿錨桿、鋼格柵和噴射混凝土等支護(hù)結(jié)構(gòu)加固、支護(hù)巷道圍巖，使其共同組成 柔性承載圈，共同承擔(dān)上部荷載。大變形易冒落破碎松散巷道每循環(huán)開(kāi)挖后，即刻停止開(kāi)挖進(jìn)行巷道圍巖支護(hù)工 作，巷道圍巖支護(hù)方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)(1)清除巷道圍巖巖壁上的松散石塊，以免支護(hù)過(guò)程中脫落傷人；(2)沿著巷道開(kāi)挖輪廓線掛鋼筋網(wǎng)并初噴薄層混凝土，將巷道圍巖和鋼筋網(wǎng)覆 蓋；(3)在巷道壁鉆孔安設(shè)錨桿，錨桿桿頭外露長(zhǎng)度應(yīng)不小于20cm ；(4)安設(shè)左右邊墻鋼格柵拱架，支撐左右側(cè)壁圍巖；(5)安設(shè)頂拱鋼格柵拱架，其下部連接在第4步施工的左右邊墻鋼格柵拱架上，接 頂支撐上部圍巖；(6)清除巷道底部浮渣，安設(shè)仰拱的鋼格柵拱架，兩邊分別連接第4步施工的左右 邊墻鋼格柵拱架上，支撐系統(tǒng)封閉成環(huán)；(7)采用普通水泥砂漿或早強(qiáng)水泥砂漿或樹(shù)脂對(duì)錨桿實(shí)施注漿施工，直至注漿孔 壓力達(dá)到0. 4MPa ；(8)將注漿錨桿的外露部分焊接在鋼格柵拱架上，使巷道開(kāi)挖輪廓線外部的鋼格 柵拱架同圍巖內(nèi)部的注漿錨桿、注漿加固范圍內(nèi)的巖體連接形成整體；(9)沿著巷道壁復(fù)噴混凝土或鋼纖維混凝土。以上各步驟施工結(jié)束后便形成了完整的巷道支護(hù)體系。本發(fā)明方法的支護(hù)理論較傳統(tǒng)支護(hù)理論的創(chuàng)造性主要體現(xiàn)在(1)對(duì)圍巖和圍巖壓力的認(rèn)識(shí)上傳統(tǒng)支護(hù)理論認(rèn)為圍巖壓力是由洞室塌落的巖 層松散體形成的，支護(hù)只要承擔(dān)這些松散體壓力，就能維持圍巖穩(wěn)定。這一認(rèn)識(shí)對(duì)節(jié)理裂隙 發(fā)育的塊狀巖體是正確的，對(duì)于松散破碎的巖體相距甚遠(yuǎn)。而本發(fā)明方法的支護(hù)理論認(rèn)為 所有巖體都具有一定的自穩(wěn)能力。圍巖作用于支護(hù)上的壓力，在圍巖沒(méi)有喪失穩(wěn)定以前，是阻止圍巖變形所形成的變形壓力，圍巖完全喪失穩(wěn)定以后才轉(zhuǎn)化為松散體壓力。(2)在圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的相互關(guān)系上傳統(tǒng)支護(hù)理論把圍巖與支護(hù)分開(kāi)，圍 巖當(dāng)作荷載，支護(hù)結(jié)構(gòu)作為承載體系，建立所謂荷載-結(jié)構(gòu)體系。這種認(rèn)識(shí)實(shí)質(zhì)上是認(rèn)為支 護(hù)對(duì)控制圍巖變形、松動(dòng)、垮落無(wú)能為力，雖然也有圍巖抗力的概念，但只是作為對(duì)支護(hù)的 反力。而本發(fā)明的支護(hù)理論把圍巖與支護(hù)視作不可分割的統(tǒng)一體，二者組成“圍巖支護(hù)”體 系而共同參與工作。支護(hù)結(jié)構(gòu)不僅能承受所謂“圍巖荷載”，同時(shí)也有助于維護(hù)圍巖穩(wěn)定，支 護(hù)在限制圍巖變形的過(guò)程中，具有某種主動(dòng)性。本發(fā)明的大變形易冒落破碎松散巷道的快速支護(hù)裝置包括鋼筋網(wǎng)混凝土噴層，錨桿，鎖腳錨桿，左右邊墻鋼格柵拱架，拱頂鋼格柵拱架，仰拱 鋼格柵拱架，復(fù)噴混凝土或鋼纖維混凝土。其連接關(guān)系是鋼筋網(wǎng)緊貼掛在巷道開(kāi)挖輪廓線，噴射混凝土后，內(nèi)嵌于鋼筋網(wǎng)混凝土噴層中；錨 桿通過(guò)鉆孔內(nèi)嵌于巷道圍巖中，錨桿的外露部分分別與第一第二邊墻鋼格柵拱架，拱頂鋼 格柵拱架，仰拱鋼格柵拱架焊接；第一邊墻鋼格柵拱架緊靠鋼筋網(wǎng)混凝土噴層架立，其上下 端分別通過(guò)第一第三鎖腳錨桿固定在左側(cè)巷道圍巖上，內(nèi)側(cè)同內(nèi)嵌于左側(cè)巷道圍巖的錨桿 焊接，當(dāng)復(fù)噴混凝土或鋼纖維混凝土施工完畢后，將內(nèi)嵌于復(fù)噴混凝土或鋼纖維混凝土中； 第二邊墻鋼格柵拱架緊靠鋼筋網(wǎng)混凝土噴層架立，其上下端分別通過(guò)第二第四鎖腳錨桿固 定在右側(cè)巷道圍巖上，內(nèi)側(cè)同內(nèi)嵌于左側(cè)巷道圍巖的錨桿焊接，當(dāng)復(fù)噴混凝土或鋼纖維混 凝土施工完畢后，將內(nèi)嵌于復(fù)噴混凝土或鋼纖維混凝土中；拱頂鋼格柵拱架緊接上部圍巖 架設(shè)，下部通過(guò)連接鋼板分別于第一第二邊墻鋼格柵拱架連接，內(nèi)側(cè)同內(nèi)嵌于上部圍巖中 的錨桿焊接，當(dāng)復(fù)噴混凝土或鋼纖維混凝土施工完畢后，將內(nèi)嵌于復(fù)噴混凝土或鋼纖維混 凝土中；仰拱鋼格柵拱架下貼巷道的基底圍巖架設(shè)，其左右兩端通過(guò)連接鋼板分別于第一 第二邊墻鋼格柵拱架連接，當(dāng)復(fù)噴混凝土或鋼纖維混凝土施工完畢后，將內(nèi)嵌于復(fù)噴混凝 土或鋼纖維混凝土中；復(fù)噴混凝土或鋼纖維混凝土將緊貼鋼筋網(wǎng)混凝土噴層施做，充填第 一第二邊墻鋼格柵拱架，拱頂鋼格柵拱架，仰拱鋼格柵拱架的空隙，并且覆蓋一定的厚度。支護(hù)裝置主要構(gòu)件的作用是(1)鋼筋網(wǎng)混凝土噴層，鋼筋網(wǎng)混凝土噴層緊貼巷道圍巖，施工時(shí)，先將鋼筋網(wǎng)緊 貼巷道圍巖鋪設(shè)，然后噴射薄層混凝土覆蓋鋼筋網(wǎng)和巷道圍巖。此支護(hù)結(jié)構(gòu)在初期起到封 閉圍巖和充填超挖的作用，防止巖壁上破碎巖塊掉落，支護(hù)體系形成后，起到支護(hù)圍巖和傳 遞圍巖壓力給鋼格柵的作用。(2)錨桿，錨桿通過(guò)鑿孔和注漿材料直接嵌入并固結(jié)到巷道圍巖和鋼筋網(wǎng)混凝土 噴層中。此支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用是一方面通過(guò)注漿體加固松散破碎圍巖；一方面起到傳遞鋼格 柵拱架支護(hù)抗力的作用；(3)左右邊墻鋼格柵拱架，左右邊墻鋼格柵拱架緊貼鋼筋網(wǎng)混凝土噴層分別安設(shè) 在巷道的左右邊墻上，底部緊貼巷道地表，上部緊接拱肩，并且其上下部通過(guò)鎖腳錨桿將其 固定在巷道圍巖上，同時(shí)將左右邊墻的錨桿外露段焊接在其上。邊墻鋼格柵拱架作為支護(hù) 主體承擔(dān)豎向荷載，一方面起到支護(hù)左右邊墻圍巖的作用；一方面作為傳力構(gòu)件傳遞上方 圍巖壓力給下方基巖的作用。(4)拱頂鋼格柵拱架，拱頂鋼格柵拱架緊接上部圍巖，下部分別連接在左右邊墻鋼 格柵拱架上，并將巷道上方的錨桿外露段焊接在其上。本構(gòu)件一方面作為受力構(gòu)件起到接頂、支撐巷道上方圍巖的作用；另一方面作為傳力構(gòu)件傳遞上方圍巖壓力給左右邊墻鋼格 柵拱架的作用。(5)仰拱鋼格柵拱架，仰拱鋼格柵拱架下貼巷道的基底圍巖，上方同左右邊墻鋼格 柵拱架連接，此構(gòu)件同左右邊墻鋼格柵拱架和拱頂鋼格柵拱架連接形成封閉的承載環(huán)。其 作用有一是作為傳力構(gòu)件傳遞上方圍巖壓力給巷道下方圍巖；二是橫向支撐左右邊墻鋼 格柵拱架，抑制邊墻側(cè)移，防止邊墻變形侵入限界；三是防治巷道底鼓變形。(6)復(fù)噴混凝土或鋼纖維混凝土，混凝土或鋼纖維混凝土將充填初噴混凝土層與 鋼格柵拱架間的空隙，并且將鋼格柵拱架覆蓋一定厚度。一方面起到進(jìn)一步封閉圍巖作用； 一方面同鋼格柵拱架共同作用承擔(dān)上部傳遞來(lái)的圍巖壓力。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果(1)該快速支護(hù)裝置形成的柔性支護(hù)承載圈較其它剛性支護(hù)方法突破了傳統(tǒng)的支 護(hù)范圍，使巷道圍巖的支護(hù)范圍延伸到了圍巖內(nèi)部，一定范圍內(nèi)的巷道圍巖也是支護(hù)體系 的一部分。按一定方式、間距布置的錨桿群，可以提高圍巖錨固區(qū)的強(qiáng)度和整體性，改善圍 巖應(yīng)力狀態(tài)，制止圍巖松動(dòng)，同時(shí)它同圍巖相結(jié)合形成承載圈，充分調(diào)動(dòng)和增強(qiáng)圍巖的自承 能力。(2)本方法實(shí)現(xiàn)了支護(hù)體系的封閉成環(huán)和接頂?shù)男Ч?，與巷道圍巖組成完整的支 護(hù)體系，較其它剛性支護(hù)方法能有效抑制巷道的變形，支護(hù)效果顯著(詳見(jiàn)工程實(shí)例)。(3)該方法先后兩次噴射混凝土，能夠根本解決不密貼的問(wèn)題和有效地避免巷道 圍巖支護(hù)期間的塌落。噴射混凝土同圍巖能全面緊密地粘貼，粘結(jié)力一般可達(dá)7MPa。這種 緊貼性可產(chǎn)生三種作用一是“聯(lián)鎖”作用。即將被裂隙分割的巖塊粘聯(lián)在一起，保持了巖 塊間咬合鑲嵌。二是“復(fù)合”作用。即圍巖與支護(hù)結(jié)成一個(gè)復(fù)合體，保證二者在徑向和切向 上都共同工作。這一效應(yīng)首先能使“圍巖支護(hù)”間的應(yīng)力狀態(tài)得到更好的調(diào)節(jié)，有利于圍巖 和支護(hù)承載能力的發(fā)揮。此外，由于噴射混凝土支護(hù)同圍巖緊密粘貼，從結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)來(lái)看，可 以認(rèn)為噴層與圍巖是剛性支座接觸，在同樣荷載作用下，彎矩值大為減小。三是“增強(qiáng)”作 用。由于噴射混凝土射入圍巖裂隙，充填圍巖凹穴，并與圍巖緊密粘貼，因此提高了圍巖的 強(qiáng)度，同時(shí)減少了圍巖應(yīng)力集中。(4)錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)有效地傳遞了部分鋼格柵拱架的支護(hù)抗力，優(yōu)化了鋼拱架的受 力狀態(tài)，并且增大了鋼格柵拱架的支護(hù)能力和抗動(dòng)壓性能。(5)與其它棚式支護(hù)方式相比，能夠根據(jù)圍巖穩(wěn)定性靈活操作。實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù) 圍巖壓力的大小、地質(zhì)條件，通過(guò)改變相鄰兩榀鋼格柵拱架的間距或錨桿的長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)支 護(hù)體系剛度的調(diào)整，從而節(jié)約大量的鋼材，降低支護(hù)的成本。(6)與其它支護(hù)裝置相比本裝置可實(shí)現(xiàn)模塊化組裝，所有支護(hù)裝置均可在地表提 前加工，大大縮短耗費(fèi)在巷道支護(hù)上的施工時(shí)間，提高了支護(hù)效率和巷道的掘進(jìn)效率，方 便、快捷。(7)該裝置與其它支護(hù)裝置相比，所用剛材減少，大大節(jié)約支護(hù)成本。工程應(yīng)用實(shí)例貴州發(fā)耳煤業(yè)有限公司在井筒施工過(guò)程中，一井區(qū)+980軌道、膠帶石門掘進(jìn)時(shí)遭 遇滑坡體及其破碎帶，巷道施工難度增大，成巷后巷道變形較大、破壞劇烈，嚴(yán)重影響了礦 井的投產(chǎn)進(jìn)度。巷道穿越滑坡，面積0.86細(xì)2，最大厚度80.50!11。滑體結(jié)構(gòu)松散，掘進(jìn)施工開(kāi)始后，采用工字鋼梯形可縮性支架支護(hù)，但支護(hù)后由于圍巖破碎、圍巖壓力過(guò)大，巷道穿 越滑體區(qū)段支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫、兩幫移近過(guò)大(最大處近1米)等現(xiàn)象，局部地段巷道 冒頂，通達(dá)地表。出現(xiàn)此險(xiǎn)情后，發(fā)耳煤業(yè)委托我單位進(jìn)行破碎松散圍巖支護(hù)加固研究，我單位經(jīng) 多次國(guó)內(nèi)外調(diào)研和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，最終發(fā)明了此大變形易冒落破碎松散巷道的快速支護(hù)的方法
與裝置。此段巷道的支護(hù)采用本發(fā)明的支護(hù)方法和裝置后，進(jìn)行了相應(yīng)的跟蹤監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè) 項(xiàng)目有拱頂沉降和水平收斂，其監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)和監(jiān)測(cè)結(jié)果附圖7所示由圖7的監(jiān)測(cè)結(jié)果可以看出，采用本方法和裝置支護(hù)后，圍巖的變形總量均較小， 而且只是在支護(hù)初期變形量波動(dòng)較大，而后隨著支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)的調(diào)整，圍巖的拱 頂沉降和洞壁收斂變形很快穩(wěn)定。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，此發(fā)明的支護(hù)方法和裝置具有足夠的剛 度和安全儲(chǔ)備，能夠快速有效地支護(hù)大變形易冒落破碎松散的巷道。


圖1為一種大變形易冒落破碎松散巷道的快速支護(hù)的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1配合示意圖，示出巷道圍巖、鋼筋網(wǎng)、錨桿、鋼格柵拱架和復(fù)噴混凝土的 剖面示意圖；圖3為圖1配合示意圖，示出I-I斷面示意圖；圖4為圖1配合示意圖，示出邊墻鋼格柵拱架與拱頂鋼格柵拱架的連接示意圖；圖5為圖1配合示意圖，示出邊墻鋼格柵拱架與仰拱鋼格柵拱架的連接示意圖；圖6為圖1配合示意圖，示出連接鋼板大樣的示意圖；圖7A為工程應(yīng)用實(shí)例的監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置7B為工程應(yīng)用實(shí)例的水平收斂速度圖7C為工程應(yīng)用實(shí)例的水平收斂監(jiān)測(cè)與時(shí)間曲線7D為工程應(yīng)用實(shí)例的拱頂沉降速度與時(shí)間曲線圖其中1_鋼筋網(wǎng)，2-錨桿，3A、3B_第一、第二邊墻鋼格柵拱架，4-頂拱鋼格柵拱架， 5_仰拱鋼格柵拱架，6A、6B、6C、6D-第一、第二、第三、第四鎖腳錨桿，7-巷道圍巖，8-鋼筋網(wǎng) 混凝土噴層，9-復(fù)噴混凝土或鋼纖維混凝土，10-巷道開(kāi)挖輪廓線，11-鋼筋網(wǎng)混凝土噴層 與復(fù)噴混凝土或鋼纖維混凝土的分界面，12-巷道內(nèi)壁面，13A、13B、13C、13D-第一、第二、 第三、第四連接鋼板，14-螺栓孔，15-螺栓。
具體實(shí)施例方式一種大變形易冒落破碎松散巷道的快速支護(hù)方法，具體實(shí)施步驟是大變形易冒落破碎松散巷道每循環(huán)開(kāi)挖后，即刻停止開(kāi)挖進(jìn)行巷道圍巖支護(hù)工 作，巷道圍巖支護(hù)方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)(1)清除巷道圍巖巖壁上的松散石塊，以免支護(hù)過(guò)程中脫落傷人；(2)沿著巷道開(kāi)挖輪廓線掛鋼筋網(wǎng)并初噴薄層混凝土，將巷道圍巖和鋼筋網(wǎng)覆 蓋；(3)在巷道壁鉆孔安設(shè)錨桿，錨桿桿頭外露長(zhǎng)度應(yīng)不小于20cm ；
(4)安設(shè)左右邊墻鋼格柵拱架，支撐左右側(cè)壁圍巖；(5)安設(shè)頂拱鋼格柵拱架，其下部連接在第4步施工的左右邊墻鋼格柵拱架上，接 頂支撐上部圍巖，(6)安設(shè)仰拱的鋼格柵拱架，其上部連接第4步施工的左右邊墻鋼格柵拱架上，支 撐系統(tǒng)封閉成環(huán)；(7)對(duì)錨桿注漿施工；(8)將注漿錨桿的外露部分焊接在鋼格柵拱架上，使巷道開(kāi)挖輪廓線外部的鋼格 柵拱架同圍巖內(nèi)部的注漿錨桿、注漿加固范圍內(nèi)的巖體連接形成整體；(9)沿著巷道壁噴射混凝土或鋼纖維混凝土。以上各步施工結(jié)束后便形成了完整的巷道支護(hù)體系?！N大變形易冒落破碎松散巷道的快速支護(hù)裝置的主要部件包括錨桿2，第一、 第二邊墻鋼格柵拱架3A、3B，頂拱鋼格柵拱架4，仰拱鋼格柵拱架5，鋼筋網(wǎng)混凝土噴層8，復(fù) 噴混凝土或鋼纖維混凝土 9。其連接關(guān)系是鋼筋網(wǎng)1緊貼掛在巷道開(kāi)挖輪廓線10，噴射混凝土后，內(nèi)嵌于鋼筋網(wǎng)混凝土噴層8 中；錨桿2通過(guò)鉆孔內(nèi)嵌于巷道圍巖7中，錨桿的外露部分分別與第一邊墻鋼格柵拱 架3A、第二邊墻鋼格柵拱架3B，拱頂鋼格柵拱架4，仰拱鋼格柵拱架5焊接；第一邊墻鋼格柵拱架3A緊靠鋼筋網(wǎng)混凝土噴層8架立，其上下端分別通過(guò)第一鎖 腳錨桿6A、第三鎖腳錨桿6C固定在左側(cè)巷道圍巖上，內(nèi)側(cè)同內(nèi)嵌于左側(cè)巷道圍巖的錨桿2 焊接，當(dāng)復(fù)噴混凝土或鋼纖維混凝土 9施工完畢后，將內(nèi)嵌于復(fù)噴混凝土或鋼纖維混凝土 9 中；第二邊墻鋼格柵拱架3B緊靠鋼筋網(wǎng)混凝土噴層8架立，其上下端分別通過(guò)第二鎖 腳錨桿6B、第四鎖腳錨桿6D固定在右側(cè)巷道圍巖上，內(nèi)側(cè)同內(nèi)嵌于左側(cè)巷道圍巖的錨桿2 焊接，當(dāng)復(fù)噴混凝土或鋼纖維混凝土 9施工完畢后，將內(nèi)嵌于復(fù)噴混凝土或鋼纖維混凝土 9 中；拱頂鋼格柵拱架4緊接上部圍巖架設(shè)，下部通過(guò)第一連接鋼板13A、第二連接鋼板 13B分別于第一邊墻鋼格柵拱架3A、第二邊墻鋼格柵拱架3B連接，內(nèi)側(cè)同內(nèi)嵌于上部圍巖 中的錨桿2焊接，當(dāng)復(fù)噴混凝土或鋼纖維混凝土 9施工完畢后，將內(nèi)嵌于復(fù)噴混凝土或鋼纖 維混凝土 9中；仰拱鋼格柵拱架5下貼巷道的基底圍巖架設(shè)，其左右兩端通過(guò)第三連接鋼板13C、 第四連接鋼板13D分別于第一邊墻鋼格柵拱架3A、第二邊墻鋼格柵拱架3B連接，當(dāng)復(fù)噴混 凝土或鋼纖維混凝土 9施工完畢后，將內(nèi)嵌于復(fù)噴混凝土或鋼纖維混凝土 9中；復(fù)噴混凝土或鋼纖維混凝土 9將緊貼鋼筋網(wǎng)混凝土噴層8施做，充填第一邊墻鋼 格柵拱架3A、第二邊墻鋼格柵拱架3B、拱頂鋼格柵拱架4、仰拱鋼格柵拱架5的空隙，并且覆 蓋一定的厚度。一種大變形易冒落破碎松散巷道的快速支護(hù)裝置施工方法的實(shí)施包括(1)準(zhǔn)備工作將支護(hù)裝置的鋼筋網(wǎng)1，錨桿2，第一、第二邊墻鋼格柵拱架3A、3B，頂拱鋼格柵拱架4，仰拱鋼格柵拱架5，第一、第二、第三、第四鎖腳錨桿6A、6B、6C、6D，第一、第二、第三、第 四連接鋼板13A、13B、13C、13D，螺栓15在地表加工廠按圖紙加工、成型、焊接，然后按需要 運(yùn)到開(kāi)挖巷道處準(zhǔn)備安裝。其中，鋼筋網(wǎng)1的網(wǎng)格呈正方形，鋼筋間距宜為20-25cm，鋼筋 直徑宜為6-12mm的I級(jí)鋼筋；第一、第二鋼拱架格柵3A、3B、頂拱鋼格柵拱架4、仰拱鋼格柵 拱架5按照附圖3加工，并按照拱頂?shù)那拾霃匠尚?，并且在其兩端分別焊接第一、第二、第 三、第四連接鋼板13A、13B、13C、13D。(2)鋼筋網(wǎng)混凝土噴層8巷道每循環(huán)開(kāi)挖成巷后，盡快沿著開(kāi)挖輪廓線掛鋼筋網(wǎng)1，鋼筋網(wǎng)1應(yīng)隨巷道圍巖 7受噴面的起伏鋪設(shè)，與受噴面的間隙一般不大于3cm，然后盡快噴射5cm左右混凝土，形成 鋼筋網(wǎng)混凝土噴層8，混凝土采用濕噴工藝?；炷猎蠎?yīng)優(yōu)先選用普通硅酸鹽水泥，標(biāo)號(hào) 不低于325，骨料采用堅(jiān)硬耐久的中粗砂，必要時(shí)可以使用特殊水泥和速凝劑調(diào)節(jié)，設(shè)計(jì)強(qiáng) 度不低于C20，噴射混凝土 1天齡期的抗壓強(qiáng)度不應(yīng)低于5MPa。(3)錨桿 2錨桿需在初噴混凝土后及時(shí)施工，視地層情況可以使用普通水泥砂漿錨桿或早強(qiáng) 水泥砂漿錨桿。錨桿的孔位、延伸的角度及孔深應(yīng)沿著最大受力方向，孔徑應(yīng)大于桿體直徑 15mm,成孔后，孔內(nèi)積水和巖粉要吹洗干凈，桿體材料宜用20錳硅或24錳硅鋼筋，桿體直徑 在22mm以上，水泥砂漿的強(qiáng)度不易低于匪20。(4)第一、第二邊墻鋼格柵拱架3A、3B巷道施做鋼筋網(wǎng)混凝土噴層和錨桿后，及時(shí)施做第一、第二邊墻鋼格柵拱架3A、 3B，第一、第二邊墻鋼格柵拱架3A、3B緊貼鋼筋網(wǎng)混凝土噴層8分別安設(shè)在巷道的左右邊墻 上，底部緊貼巷道地表，上部緊接拱肩，并且其上下部通過(guò)第一、第二鎖腳錨桿6將其固定 在巷道圍巖7上，同時(shí)將左右邊墻的錨桿2外露段焊接在其上。第一、第二邊墻鋼格柵拱架 3A、3B的主筋材料應(yīng)用II級(jí)鋼筋或I級(jí)鋼筋，直徑不小于22mm，聯(lián)系鋼筋可根據(jù)具體情況 選用，支撐接應(yīng)由螺栓連接?？?。鋼架應(yīng)按設(shè)計(jì)位置架設(shè)，鋼架之間必須用縱向鋼筋聯(lián)接， 拱腳必須放在牢固的基礎(chǔ)上。鋼架與圍巖應(yīng)盡量靠近，但應(yīng)留2 3cm間隙作混凝土保護(hù) 層。當(dāng)鋼架和圍巖之間隙過(guò)大時(shí)應(yīng)設(shè)墊塊。(5)頂拱鋼格柵拱架4拱頂鋼格柵拱架4緊接上部圍巖，下部分別落腳在第一、第二邊墻鋼格柵拱架3A、 3B上，通過(guò)螺栓15將上下兩個(gè)連接鋼板連接固定在一起，具體如附圖4所示，然后將巷道上 方的錨桿外露段焊接在其上。頂拱鋼格柵拱架4必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度，剛架的設(shè)計(jì) 強(qiáng)度，應(yīng)保證能單獨(dú)承受2 4m高的松動(dòng)巖體的重量，其形狀應(yīng)與開(kāi)挖斷面相適應(yīng)。頂拱 鋼格柵拱架4的材料及注意事項(xiàng)與第一、第二邊墻鋼格柵拱架3A、3B相同。(6)仰拱鋼格柵拱架5首先需清除巷道底部浮渣、集水，仰拱鋼格柵拱架5下貼巷道的基底圍巖7，兩邊 通過(guò)螺栓15將其與第一、第二邊墻鋼格柵拱架3A、3B固定，第一、第二邊墻鋼格柵拱架3A、 3B，頂拱鋼格柵拱架4，仰拱鋼格柵拱架5，形成封閉的承載環(huán)。(7)注漿第、第二邊墻鋼格柵拱架3A、3B，頂拱鋼格柵拱架4和仰拱鋼格柵拱架5組裝完畢 后，即刻進(jìn)行錨桿注漿工作。當(dāng)采用水泥砂漿時(shí)，漿液的砂漿配合比(質(zhì)量比)水泥砂水宜為1 1 1.5 (0.45 0.5)，砂的粒徑不宜大于3mm。砂漿應(yīng)拌和均勻，隨拌隨用， 一次拌和的砂漿應(yīng)在初凝前用完。并且注漿開(kāi)始或中途暫停超過(guò)30min時(shí)，應(yīng)用水潤(rùn)滑灌 漿罐及其管路；注漿孔口壓力不得大于0. 4MPa ；注漿管應(yīng)插至距孔底5 10cm處，隨水泥 砂漿的注入緩慢勻速拔出，隨即迅速將桿體插入，錨桿桿體插入孔內(nèi)的長(zhǎng)度不得短于設(shè)計(jì) 長(zhǎng)度的95% ；若孔口無(wú)砂流出，應(yīng)將桿體拔重新注漿。(8)復(fù)噴混凝土或鋼纖維混凝土 9錨桿注漿結(jié)束后，及時(shí)復(fù)噴混凝土或鋼纖維混凝土。噴射混凝土配合比一般通過(guò) 試驗(yàn)選定，也可參照下列數(shù)據(jù)選擇灰骨比1 4 1 5 ；骨料含砂率45% 60% ；水 灰比0. 4 0. 5 ；應(yīng)增大混凝土與巖石的粘結(jié)力和減少回彈，初噴時(shí)，水泥砂石應(yīng)取 1 2 (1.5 2)?；炷烈獓?yán)格控制水灰比，噴到巖面上的混凝土應(yīng)濕潤(rùn)光澤，粘塑性 好，無(wú)干斑或滑移流淌現(xiàn)象?；炷翍?yīng)由兩側(cè)拱腳向上對(duì)稱噴射，操作時(shí)噴頭應(yīng)不停且緩慢 地作橫向環(huán)形移動(dòng)，循序漸進(jìn)，使其厚度均勻，覆蓋鋼架的厚度不小于3cm。拱部混凝土回彈 率不超過(guò)40%，邊墻不超過(guò)30%。如果圍巖破碎或有淋漓水時(shí)可通過(guò)提高噴射混凝土強(qiáng)度 等級(jí)，或使用特殊水泥和速凝劑調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求
一種大變形易冒落破碎松散巷道的快速支護(hù)方法，其步驟是(1)清除巷道圍巖巖壁上的松散石塊，以免支護(hù)過(guò)程中脫落傷人；(2)沿著巷道開(kāi)挖輪廓線掛鋼筋網(wǎng)并初噴薄層混凝土，將巷道圍巖和鋼筋網(wǎng)覆蓋；(3)在巷道壁鉆孔安設(shè)錨桿，錨桿桿頭外露長(zhǎng)度應(yīng)不小于20cm；(4)安設(shè)左右邊墻鋼格柵拱架，支撐左右側(cè)壁圍巖；(5)安設(shè)頂拱鋼格柵拱架，其下部連接在第4步施工的左右邊墻鋼格柵拱架上，接頂支撐上部圍巖；(6)清除巷道底部浮渣，安設(shè)仰拱的鋼格柵拱架，兩邊分別連接第4步施工的左右邊墻鋼格柵拱架上，支撐系統(tǒng)封閉成環(huán)；(7)采用水泥砂漿或早強(qiáng)水泥砂漿或樹(shù)脂對(duì)錨桿實(shí)施注漿施工，直至注漿孔壓力達(dá)到0.4MPa；(8)將注漿錨桿的外露部分焊接在鋼格柵拱架上，使巷道開(kāi)挖輪廓線外部的鋼格柵拱架同圍巖內(nèi)部的注漿錨桿、注漿加固范圍內(nèi)的巖體連接形成整體；(9)沿著巷道壁復(fù)噴混凝土或鋼纖維混凝土。
2.權(quán)利要求1所述的一種大變形易冒落破碎松散巷道的快速支護(hù)的裝置，它包括錨桿 (2)、第一、第二邊墻鋼格柵拱架(3A、3B)、頂拱鋼格柵拱架(4)、仰拱鋼格柵拱架(5)、鋼筋 網(wǎng)混凝土噴層(8)、復(fù)噴混凝土或鋼纖維混凝土(9)，其特征在于鋼筋網(wǎng)(1)掛在巷道開(kāi)挖 輪廓線(10)，噴射混凝土后，內(nèi)嵌于鋼筋網(wǎng)混凝土噴層⑶中，錨桿(2)通過(guò)鉆孔內(nèi)嵌于巷 道圍巖(7)中，錨桿(2)的外露部分分別與第一邊墻鋼格柵拱架(3A)、第二邊墻鋼格柵拱 架(3B)、拱頂鋼格柵拱架(4)、仰拱鋼格柵拱架(5)焊接，第一邊墻鋼格柵拱架(3A)靠鋼筋 網(wǎng)混凝土噴層(8)架立，其上下端分別通過(guò)第一鎖腳錨桿(6A)、第三鎖腳錨桿(6C)固定在 側(cè)巷道圍巖上，內(nèi)側(cè)同內(nèi)嵌于側(cè)巷道圍巖的錨桿(2)焊接，內(nèi)嵌于復(fù)噴混凝上或鋼纖維混 凝土(9)中，第二邊墻鋼格柵拱架(3B)靠鋼筋網(wǎng)混凝土噴層(8)架立，其上下端分別通過(guò) 第二鎖腳錨桿(6B)、第四鎖腳錨桿(6D)固定在側(cè)巷道圍巖(7)上，內(nèi)側(cè)同內(nèi)嵌于側(cè)巷道圍 巖的錨桿(2)焊接，內(nèi)嵌于復(fù)噴混凝土或鋼纖維混凝土(9)中，拱頂鋼格柵拱架(4)接上部 圍巖架設(shè)，下部通過(guò)第一連接鋼板(13A)、第二連接鋼板(13B)分別于第一邊墻鋼格柵拱架 (3A)、第二邊墻鋼格柵拱架(3B)連接，內(nèi)側(cè)同內(nèi)嵌于上部圍巖中的錨桿(2)焊接，內(nèi)嵌于復(fù) 噴混凝土或鋼纖維混凝土(9)中，仰拱鋼格柵拱架(5)下貼巷道的基底圍巖架設(shè)，兩端通過(guò) 第三連接鋼板(13C)、第四連接鋼板(13D)分別于第一邊墻鋼格柵拱架(3A)、第二邊墻鋼格 柵拱架(3B)連接，內(nèi)嵌于復(fù)噴混凝土或鋼纖維混凝土(9)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種大變形易冒落破碎松散巷道的快速支護(hù)的裝置，其特征 在于所述的復(fù)噴混凝土或鋼纖維混凝土(9)貼鋼筋網(wǎng)混凝土噴層(8)，充填第一邊墻鋼格 柵拱架(3A)、第二邊墻鋼格柵拱架(3B)、拱頂鋼格柵拱架(4)、仰拱鋼格柵拱架(5)的空隙， 覆蓋。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種大變形易冒落破碎松散巷道的快速支護(hù)方法及裝置，其步驟(1)清除巷道圍巖巖壁上的松散石塊；(2)沿著巷道開(kāi)挖輪廓線掛鋼筋網(wǎng)并初噴薄層混凝土；(3)在巷道壁鉆孔安設(shè)錨桿；(4)安設(shè)邊墻鋼格柵拱架，支撐側(cè)壁圍巖；(5)安設(shè)頂拱鋼格柵拱架，接頂支撐上部圍巖；(6)清除巷道底部浮渣，安設(shè)仰拱的鋼格柵拱架，支撐系統(tǒng)封閉成環(huán)；(7)對(duì)錨桿實(shí)施注漿施工；(8)將注漿錨桿的外露部分焊接在鋼格柵拱架上，形成整體；(9)沿著巷道壁復(fù)噴混凝土或鋼纖維混凝土。包括錨桿、邊墻鋼格柵拱架、頂拱鋼格柵拱架、仰拱鋼格柵拱架、鋼筋網(wǎng)混凝土噴層。支護(hù)效果顯著，方法簡(jiǎn)單，操作方便，解決了支架和圍巖不密貼的問(wèn)題。
文檔編號(hào)E21D21/00GK101852083SQ20101015319
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月16日
發(fā)明者宋亮, 張國(guó)華, 張秀麗, 焦玉勇, 王新志, 王浩 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所