專利名稱：煤礦深井巷道穿越斷層破碎帶的管幕裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及深部井巷工程施工技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種煤礦深井巷道穿越 斷層破碎帶管幕，適用于煤礦深井巷道穿越斷層破碎帶超前支護(hù)，尤其適用于高地應(yīng)力極 松軟破碎富水圍巖地段巷道支護(hù)，實現(xiàn)巷道安全高效掘進(jìn)。
背景技術(shù)：
在煤礦深部巷道掘進(jìn)過程中，經(jīng)常遇到同一地段圍巖經(jīng)歷過多次構(gòu)造運動的反復(fù) 擠壓和剪切作用的情況。這些地段斷層分布密集，構(gòu)造應(yīng)力高，圍巖破碎軟弱，親水性強(qiáng)。 裂隙水發(fā)育時圍巖泥化現(xiàn)象嚴(yán)重，易產(chǎn)生膨脹大變形。在這類斷層密集分布的高應(yīng)力松軟 圍巖富水地段進(jìn)行巷道掘進(jìn)，常遭遇大范圍垮冒、擠壓大變形失穩(wěn)、難以安全通過的巨大難 題。某些礦區(qū)曾采用地面預(yù)注漿結(jié)合工作面超前注漿、超前小管棚和U型鋼支架等多重超 前支護(hù)形式都難以奏效，掘進(jìn)過程中仍然出現(xiàn)巷道頂拱和掌子面等大范圍垮冒，支護(hù)結(jié)構(gòu) 難以承受圍巖擠壓大變形而失穩(wěn)的情況，不僅增加了工程投資，還延誤了生產(chǎn)，給煤礦帶來 重大安全問題和經(jīng)濟(jì)損失。因此，亟需一種能有效支護(hù)這種高應(yīng)力松軟圍巖，實現(xiàn)煤礦深部 斷層破碎帶巷道安全掘進(jìn)和高效通過的超前支護(hù)結(jié)構(gòu)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是在于提供了一種煤礦深井巷道穿越斷層破碎帶管幕，其結(jié)構(gòu) 形式簡單，施工方便，結(jié)構(gòu)體連接緊密，能有效封堵斷層裂隙水和控制圍巖大變形，尤其對 高應(yīng)力極破碎軟弱且裂隙水發(fā)育的斷層密集分布帶巷道安全掘進(jìn)效果明顯。為了達(dá)到上述目的，本實用新型涉采用以下技術(shù)措施在設(shè)計巷道斷面外圍一定范圍內(nèi)按圓形或橢圓形斷面依次頂進(jìn)鋼管，鋼管之間通 過鎖扣依次連接，然后通過鋼管內(nèi)環(huán)形注漿系統(tǒng)對鎖扣連接處及周圍巖體進(jìn)行注漿加固， 最后在鋼管內(nèi)灌注素混凝土，形成封閉管幕，在管幕保護(hù)下對巷道進(jìn)行后續(xù)的開挖支護(hù)。一種煤礦深井巷道穿越斷層破碎帶的管幕裝置，它包括管幕體鋼管、鋼管連接鎖 扣、環(huán)形注漿系統(tǒng)、管內(nèi)素混凝土、鋼管連接環(huán)。其連接關(guān)系是管幕體鋼管與鋼管連接環(huán)連接，其作用是實現(xiàn)管幕體鋼管在巷道軸線方向的銜接 和延伸，保證管幕體鋼管有足夠長度跨越斷層破碎帶；管幕體鋼管與連接鎖扣連接，其作用是在設(shè)計巷道外圍將管幕體鋼管連接成圓形 或橢圓形的封閉結(jié)構(gòu)；環(huán)形注漿系統(tǒng)由一根主注漿管連接5 10個環(huán)形注漿管組成，位于管幕體鋼管 內(nèi)，通過管幕體鋼管上預(yù)留孔洞與管幕體鋼管連接，其作用是在管幕體鋼管頂進(jìn)過程中注 入減阻潤滑材料以減小管幕體鋼管頂進(jìn)過程中的摩阻力，而在所有管幕體鋼管頂進(jìn)結(jié)束 后，對鋼管連接處及其周圍巖體進(jìn)行注漿加固，形成整體帷幕；管內(nèi)素混凝土充填于管幕體鋼管內(nèi)，其作用在于提高管幕體的剛度，控制巷道圍 巖大變形。[0011]所述的管幕體鋼管內(nèi)環(huán)形注漿系統(tǒng)通過主注漿管連接5 10個環(huán)形注漿管，可實 現(xiàn)多斷面同時注漿，該系統(tǒng)在管幕體鋼管頂進(jìn)過程中注入減阻潤滑材料以減小管幕體鋼管 頂進(jìn)過程中的摩阻力，頂進(jìn)結(jié)束后再注入水泥漿液進(jìn)行巖體加固。所述的管幕采用圓形或橢圓形的橫斷面形式，可有效解決巷道掘進(jìn)過程中的拱頂 和掌子面大范圍垮冒、片幫和擠壓大變形等問題。所述的管幕體鋼管采用長短管交替頂進(jìn)，使相鄰管之間接頭不在同一平面，避免 在管幕接頭處出現(xiàn)不穩(wěn)定面。本實用新型與現(xiàn)有的技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和效果1、適用于煤礦深部斷層破碎帶巷道的超前支護(hù)，尤其是斷層密集分布，圍巖極破 碎軟弱，且裂隙水發(fā)育的巷道超前支護(hù)；2、施工工序簡單，安全可靠，對生產(chǎn)進(jìn)度影響?。?、能有效解決巷道掘進(jìn)中的大范圍垮冒和擠壓大變形失穩(wěn)等問題。4、對高應(yīng)力極破碎軟弱且裂隙水發(fā)育的斷層密集分布帶巷道安全掘進(jìn)效果明顯。

圖1為一種煤礦深井巷道穿越斷層破碎帶管幕三維示意圖圖2為圖1配合示意圖圖3為一種環(huán)形注漿體統(tǒng)示意圖圖4為一種鋼管銜接示意圖其中1 一管幕體鋼管；2—鋼管連接鎖扣；3—環(huán)形注漿系統(tǒng)；4一管內(nèi)素混凝土 ； 5—環(huán)形注漿管；6—主注漿管；7—鋼管連接環(huán)。
具體實施方式
根據(jù)圖1、圖2、圖3、圖4可知，一種煤礦深井巷道穿越斷層破碎帶的管幕裝置，它 包括管幕體鋼管1、鋼管連接鎖扣2、環(huán)形注漿系統(tǒng)3、管內(nèi)素混凝土 4、環(huán)形注漿管5、主注 漿管6、鋼管連接環(huán)7。其連接關(guān)系是管幕體鋼管1與鋼管連接環(huán)7連接，其作用是實現(xiàn)管幕體鋼管1在巷道軸線方向 的銜接和延伸，保證鋼管有足夠長度跨越斷層破碎帶；管幕體鋼管1與鋼管連接鎖扣2連接，其作用是在設(shè)計巷道外圍將管幕體鋼管1 連接成圓形或橢圓形的封閉結(jié)構(gòu)；環(huán)形注漿系統(tǒng)3包括主注漿管6和環(huán)形注漿管5，一個環(huán)形注漿系統(tǒng)由一根主注漿 管6連接5 10個環(huán)形注漿管5組成，環(huán)形注漿系統(tǒng)3位于管幕體鋼管1內(nèi)，通過管幕體鋼 管1上預(yù)留孔洞與管幕體鋼管1連接，其作用是在管幕體鋼管1頂進(jìn)過程中注入減阻潤滑 材料以減小鋼管頂進(jìn)過程中的摩阻力，而在所有管幕體鋼管1頂進(jìn)結(jié)束后，對管幕體鋼管1 連接處及其周圍巖體進(jìn)行注漿加固，形成整體帷幕；管內(nèi)素混凝土 4充填于管幕體鋼管1內(nèi)，其作用在于提高管幕體的剛度，控制巷道 圍巖大變形。其具體實施步驟是A、利用軟巖頂管機(jī)(目前國內(nèi)頂管技術(shù)已經(jīng)比較成熟，有許多專門生產(chǎn)頂管機(jī)的廠商可以按照客戶需求對頂管機(jī)進(jìn)行改進(jìn))將直徑600 IOOOmm的管幕體鋼管1按圓形 或橢圓形斷面依次頂進(jìn)到斷層破碎帶，管幕體鋼管1頂進(jìn)順序為先頂進(jìn)巷道斷面底部再依 次往上，采用不等長管幕體鋼管1交替頂進(jìn)，單節(jié)頂進(jìn)長度視頂管機(jī)型號而定，一般控制在 5 10m，軸向鋼管之間采用鋼管連接環(huán)7連接，垂直于巷道軸向方向相鄰管幕體鋼管1之 間通過鋼管連接鎖扣2連接，鋼管連接鎖扣2采用兩根100 200mm的開口鋼管和兩根 50 IOOmm的鋼管加工而成；B、環(huán)形注漿系統(tǒng)3是由一根主注漿管6連接5 10個環(huán)形注漿管5組成的管內(nèi)注 漿系統(tǒng)，環(huán)形注漿管5采用100 200mm的鋼管加工成環(huán)形，并在管上均勻分布5個50 IOOmm的注漿接頭，可實現(xiàn)管內(nèi)多斷面同時注漿，在管幕體鋼管1頂進(jìn)過程中通過管內(nèi)預(yù)設(shè) 的環(huán)形注漿系統(tǒng)3注入減阻潤滑材料(如膨潤土漿液)以減小鋼管頂進(jìn)過程中的摩阻力，當(dāng) 全斷面所有管幕體鋼管1頂進(jìn)結(jié)束后，通過環(huán)形注漿系統(tǒng)3對鋼管連接處及其周圍巖體進(jìn) 行注漿加固，注漿結(jié)束后，在鋼管內(nèi)注入強(qiáng)度等級C20的素混凝土 4，形成管幕保護(hù)體；C、當(dāng)管內(nèi)混凝土 4達(dá)到齡期(約20 觀天)后，在管幕體內(nèi)進(jìn)行巷道的后續(xù)開挖 支護(hù)，確保煤礦深井巷道安全高效穿越斷層破碎帶。
權(quán)利要求1.一種煤礦深井巷道穿越斷層破碎帶的管幕裝置，它包括管幕體鋼管(1)、鋼管連接 鎖扣(2)、環(huán)形注漿系統(tǒng)(3)、管內(nèi)素混凝土(4)、環(huán)形注漿管(5)、主注漿管(6)、鋼管連接環(huán) (7)，其特征在于管幕體鋼管(1)與鋼管連接環(huán)(7)連接，管幕體鋼管(1)與鋼管連接鎖扣 (2 )連接，環(huán)形注漿系統(tǒng)(3 )由一根主注漿管(6 )連接環(huán)形注漿管(5 )，環(huán)形注漿系統(tǒng)(3 )位 于管幕體鋼管(1)內(nèi)，通過管幕體鋼管(1)上預(yù)留孔洞與管幕體鋼管(1)連接，管內(nèi)素混凝 土(4)充填于管幕體鋼管(1)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦深井巷道穿越斷層破碎帶的管幕裝置，其特征在 于所述的管幕體鋼管(1)連接成圓形或橢圓形的封閉結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦深井巷道穿越斷層破碎帶的管幕裝置，其特征在 于所述的管幕體鋼管(1)采用長短管交替頂進(jìn)，使相鄰管之間接頭不在同一平面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦深井巷道穿越斷層破碎帶的管幕裝置，其特征在 于所述的管幕體鋼管(1)頂進(jìn)中注入減阻潤滑材料。
專利摘要本實用新型公開了一種煤礦深井巷道穿越斷層破碎帶的管幕裝置，它包括管幕體鋼管、鋼管連接鎖扣、管內(nèi)素混凝土、環(huán)形注漿系統(tǒng)、主注漿管、環(huán)形注漿管、鋼管連接環(huán)，管幕體鋼管與鋼管連接環(huán)連接，管幕體鋼管與鋼管連接鎖扣連接，環(huán)形注漿系統(tǒng)由一根主注漿管連接環(huán)形注漿管，環(huán)形注漿系統(tǒng)位于管幕體鋼管內(nèi)，通過管幕體鋼管上預(yù)留孔洞與管幕體鋼管連接，管內(nèi)素混凝土充填于管幕體鋼管內(nèi)。管幕體鋼管連接成圓形或橢圓形的封閉結(jié)構(gòu)。管幕采用圓形或橢圓形的橫斷面。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，結(jié)構(gòu)體連接緊密，能有效封堵斷層裂隙水和控制圍巖大變形，尤其對高應(yīng)力極破碎軟弱且裂隙水發(fā)育的斷層密集分布帶巷道安全掘進(jìn)效果明顯。
文檔編號E21D21/00GK201896623SQ20102063899
公開日2011年7月13日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者劉泉聲, 盧海峰 申請人:武漢大學(xué)