薄壁金屬結(jié)構(gòu)與巷道錨固圍巖耦合作用的防沖支護(hù)結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種薄壁金屬結(jié)構(gòu)與巷道錨固圍巖耦合作用的防沖支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征是它由錨網(wǎng)支護(hù)體（3）、剛性支護(hù)體（1）和薄壁金屬構(gòu)件（2）組成，所述的錨網(wǎng)支護(hù)體（3）的錨桿插入圍巖（4）中形成相當(dāng)于鋼筋混凝土的殼體承載結(jié)構(gòu)，所述的薄壁金屬構(gòu)件（2）位于錨網(wǎng)支護(hù)體（3）與剛性支護(hù)體（1）之間并與剛性支護(hù)體（1）固定連接。本發(fā)明能使圍巖在向巷道自由空間變形和整體移動(dòng)過程中有效吸收錨固區(qū)變形移動(dòng)的動(dòng)態(tài)能量，使錨固圍巖盡快穩(wěn)定下來，對(duì)巷道內(nèi)部圍巖起到有效的支撐作用，避免巷道圍巖的進(jìn)一步破壞失穩(wěn)，降低沖擊礦壓發(fā)生的破壞烈度。
【專利說明】薄壁金屬結(jié)構(gòu)與巷道錨固圍巖耦合作用的防沖支護(hù)結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種礦山支護(hù)技術(shù)，尤其是一種礦山巷道防沖技術(shù)，具體地說是一種薄壁金屬結(jié)構(gòu)與巷道錨固圍巖耦合作用的防沖支護(hù)結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著我國礦井開采進(jìn)入深部，沖擊礦壓災(zāi)害越發(fā)嚴(yán)重，發(fā)生強(qiáng)烈動(dòng)力災(zāi)害的礦井已經(jīng)達(dá)到100多個(gè)，頻繁出現(xiàn)巷道因動(dòng)力破壞而傷亡人員的事故發(fā)生，嚴(yán)重制約著煤炭資源的安全高效開采。沖擊傾向巷道的支護(hù)問題是沖擊礦壓研究的主要內(nèi)容之一，是一項(xiàng)關(guān)系深部煤炭資源安全高效開采的重要課題。
[0003]錨網(wǎng)支護(hù)結(jié)構(gòu)就是一種錨網(wǎng)構(gòu)件和圍巖形成有機(jī)共同承載結(jié)構(gòu)的支護(hù)方式，這是一種現(xiàn)場(chǎng)普遍采用的支護(hù)方式，錨網(wǎng)支護(hù)對(duì)沖擊傾向巷道有良好的適應(yīng)性，尤其是對(duì)于小震級(jí)的動(dòng)力顯現(xiàn)，錨網(wǎng)支護(hù)結(jié)構(gòu)一般不會(huì)損傷破壞，但對(duì)于震級(jí)大的動(dòng)力現(xiàn)象，錨網(wǎng)支護(hù)結(jié)構(gòu)有很多嚴(yán)重?fù)p傷破壞和失效的案例。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)難以承受大震級(jí)破壞的問題，設(shè)計(jì)一種能有效抵抗大能力沖擊，減少?zèng)_擊礦壓引起的安全事故的薄壁金屬結(jié)構(gòu)與巷道錨固圍巖耦合作用的防沖支護(hù)結(jié)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種薄壁金屬結(jié)構(gòu)與巷道錨固圍巖耦合作用的防沖支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征是它由錨網(wǎng)支護(hù)體3、剛性支護(hù)體I和薄壁金屬構(gòu)件2組成，所述的錨網(wǎng)支護(hù)體3的錨桿插入圍巖4中形成相當(dāng)于鋼筋混凝土的殼體承載結(jié)構(gòu)，所述的薄壁金屬構(gòu)件2位于錨網(wǎng)支護(hù)體3與剛性支護(hù)體I之間并與剛性支護(hù)體I固定連接以及時(shí)抑制錨固區(qū)的變形和移動(dòng)，抑制沖擊發(fā)生時(shí)內(nèi)部巖體積聚能量的大量釋放并起到對(duì)錨網(wǎng)支護(hù)體3和剛性支護(hù)體I的保護(hù)，防止其受沖擊破壞。
[0006]所述的薄壁金屬構(gòu)件2為根據(jù)防沖能力和強(qiáng)度的設(shè)計(jì)要求，選擇不同截面形狀、不同厚度、不同尺寸、不同材質(zhì)的單元胞或多元胞的薄壁金屬結(jié)構(gòu)，它由上下鋼面板5和夾層6焊接組成，所述的夾層6為環(huán)形薄壁管件或薄壁蜂窩結(jié)構(gòu)。
[0007]所述的薄壁金屬構(gòu)件2之間的鋼面板通過焊接連成一個(gè)整體。
[0008]所述的剛性支護(hù)體I之間，剛性支護(hù)體I和薄壁金屬構(gòu)件2之間固連在一起，構(gòu)成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，相互之間不會(huì)產(chǎn)生位移，且所述的剛性支護(hù)體I與薄壁金屬構(gòu)件2對(duì)位的鋼面板5的中心位置處焊接相連，以充分發(fā)揮鋼面板的抗變形能力和承載能力。
[0009]本發(fā)明的有益效果:
1、本發(fā)明將錨網(wǎng)支護(hù)的“柔性功能”和薄壁金屬結(jié)構(gòu)的吸能功能進(jìn)行了有機(jī)的結(jié)合，“柔性功能”可以在一定的圍巖變形和整體移動(dòng)范圍內(nèi)，保持錨固圍巖的整體性和穩(wěn)定性，這為薄壁金屬結(jié)構(gòu)在圍巖向巷道自由空間變形和整體移動(dòng)過程中，有效吸收錨固區(qū)上動(dòng)態(tài)能量提供了前提和有利條件；而薄壁金屬結(jié)構(gòu)及時(shí)抑制錨固區(qū)的變形和移動(dòng)，使錨固區(qū)盡快穩(wěn)定下來，對(duì)內(nèi)部圍巖起到有效的支撐作用，抑制了內(nèi)部巖體積聚能量的大量釋放，又可以有效保護(hù)錨固區(qū)和支護(hù)構(gòu)件，避免其受到更劇烈的沖擊破壞，從而可以將錨網(wǎng)錨固和薄壁金屬結(jié)構(gòu)有效衰減沖擊能作用有機(jī)結(jié)合在一起，二者相輔相成、耦合作用，最大限度地調(diào)動(dòng)巷道圍巖自身防沖能力，降低沖擊礦壓發(fā)生的破壞烈度，對(duì)保障煤礦安全高效開采具有重大意義。
[0010]2、本發(fā)明的薄壁金屬構(gòu)件具有成本低、耗能低、易加工和易于在煤礦現(xiàn)場(chǎng)安全使用的優(yōu)點(diǎn)。
[0011]3、本發(fā)明的環(huán)形薄壁管或薄壁蜂窩狀薄壁金屬構(gòu)件具有重量輕、承壓能力高，安裝方便的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)利用鋼面板的大接觸面來與剛性支護(hù)體進(jìn)行機(jī)械連接，能充分發(fā)揮剛性支護(hù)體與薄壁金屬構(gòu)件組合作用產(chǎn)生的吸能防沖能力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明的原理結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3是本發(fā)明的薄壁金屬構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖之一。
[0015]圖4是本發(fā)明的薄壁金屬構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖之二。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0017]如圖1-4所示。
[0018]一種薄壁金屬結(jié)構(gòu)與巷道錨固圍巖耦合作用的防沖支護(hù)結(jié)構(gòu)，它由錨網(wǎng)支護(hù)體3、剛性支護(hù)體I和薄壁金屬構(gòu)件2組成，如圖1所示，所述的錨網(wǎng)支護(hù)體3的錨桿插入圍巖4中形成相當(dāng)于鋼筋混凝土的殼體承載結(jié)構(gòu)，所述的薄壁金屬構(gòu)件2位于錨網(wǎng)支護(hù)體3與剛性支護(hù)體I之間并與剛性支護(hù)體I固定連接以及時(shí)抑制錨固區(qū)的變形和移動(dòng)，抑制沖擊時(shí)內(nèi)部巖體積聚能量的大量釋放并起到對(duì)錨網(wǎng)支護(hù)體3和剛性支護(hù)體I的保護(hù)防止其受沖擊破壞。所述的薄壁金屬構(gòu)件2為根據(jù)防沖能力和強(qiáng)度的設(shè)計(jì)要求，選擇不同截面形狀、不同厚度、不同尺寸、不同材質(zhì)的單元胞或多元胞的薄壁金屬結(jié)構(gòu)，在上下焊接鋼面板5，加工而成的標(biāo)準(zhǔn)尺寸件。在鋼面板5之間固定有環(huán)形薄壁管件(圖3)或薄壁蜂窩結(jié)構(gòu)(圖4)等多種形式，環(huán)形薄壁管件或薄壁蜂窩結(jié)構(gòu)可為單層或多層結(jié)構(gòu)，圖3為多層環(huán)形薄壁管件，圖4為單層薄壁蜂窩結(jié)構(gòu)(也可為多層蜂窩結(jié)構(gòu))。所述的薄壁金屬構(gòu)件2之間的鋼面板通過機(jī)械連接固連在一起。所述的剛性支護(hù)體I之間，剛性支護(hù)體I和薄壁金屬構(gòu)件2之間固連在一起，構(gòu)成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，相互之間不會(huì)產(chǎn)生位移，剛性支護(hù)體I與薄壁金屬構(gòu)件2連接時(shí)連接部位最好是與鋼面板的中心位置處機(jī)械相連，并盡量避開薄壁金屬構(gòu)件2的連接縫處，這樣不僅連接方便，而且能充分發(fā)揮剛性支護(hù)體與薄壁金屬構(gòu)件組合作用產(chǎn)生的吸能防沖能力。需要說明的是，凡是在井下進(jìn)行連接的部件都必須采用機(jī)械連接，不能進(jìn)行焊接作業(yè)。
[0019]本發(fā)明的原理如圖2所示，它利用錨網(wǎng)支護(hù)的強(qiáng)化作用，將錨固范圍內(nèi)的圍巖組合成一個(gè)整體，使巷道周邊圍巖形成了一個(gè)相當(dāng)于鋼筋混凝土的殼體承載結(jié)構(gòu)。這種殼體結(jié)構(gòu)可以保持巷道周邊圍巖的固有強(qiáng)度和增強(qiáng)在沖擊載荷下的穩(wěn)定能力。更重要的是，通過在剛性支架和錨固圍巖之間設(shè)置薄壁金屬結(jié)構(gòu)，在圍巖向巷道自由空間變形和整體移動(dòng)過程中，有效吸收錨固區(qū)變形移動(dòng)的動(dòng)態(tài)能量，使錨固圍巖盡快穩(wěn)定下來，對(duì)巷道內(nèi)部圍巖起到有效的支撐作用，阻止破碎區(qū)和塑性區(qū)向內(nèi)部圍巖擴(kuò)大和繁衍，避免巷道圍巖的進(jìn)一步破壞失穩(wěn)，降低沖擊礦壓發(fā)生的破壞烈度。
[0020]本發(fā)明的施工方法為:
步驟1:在巷道利用錨網(wǎng)支護(hù)，將錨固范圍內(nèi)的圍巖4組合成一個(gè)整體的錨多支護(hù)體3，使巷道周邊圍巖形成了一個(gè)相當(dāng)于鋼筋混凝土的殼體承載結(jié)構(gòu)。
[0021]步驟2:利用剛性支架I對(duì)巷道進(jìn)行支護(hù)，在剛性支架I和錨固圍巖4之間布置薄壁金屬結(jié)構(gòu)件2。
[0022]步驟3:對(duì)薄壁金屬構(gòu)件2之間進(jìn)行固連，對(duì)剛性支護(hù)體I之間、剛性支護(hù)體I和薄壁金屬構(gòu)件2之間進(jìn)行固連。
[0023]本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種薄壁金屬結(jié)構(gòu)與巷道錨固圍巖耦合作用的防沖支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征是它由錨網(wǎng)支護(hù)體(3)、剛性支護(hù)體(I)和薄壁金屬構(gòu)件(2)組成，所述的錨網(wǎng)支護(hù)體(3)的錨桿插入圍巖(4)中形成相當(dāng)于鋼筋混凝土的殼體承載結(jié)構(gòu)，所述的薄壁金屬構(gòu)件(2)位于錨網(wǎng)支護(hù)體(3)與剛性支護(hù)體(I)之間并與剛性支護(hù)體(I)固定連接以及時(shí)抑制錨固區(qū)的變形和移動(dòng)，抑制沖擊發(fā)生時(shí)內(nèi)部巖體積聚能量的大量釋放并起到對(duì)錨網(wǎng)支護(hù)體(3)和剛性支護(hù)體(O的保護(hù)，防止其受沖擊破壞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄壁金屬結(jié)構(gòu)與巷道錨固圍巖耦合作用的防沖支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征是所述的薄壁金屬構(gòu)件(2)為單元胞或多元胞的薄壁金屬結(jié)構(gòu),它由上下鋼面板(5)和夾層(6)焊接組成，所述的夾層(6)為環(huán)形薄壁管或薄壁蜂窩結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄壁金屬結(jié)構(gòu)與巷道錨固圍巖耦合作用的防沖支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征是所述的薄壁金屬構(gòu)件(2)之間在鋼面板(5)上進(jìn)行機(jī)械連接，連成一個(gè)整體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄壁金屬結(jié)構(gòu)與巷道錨固圍巖耦合作用的防沖支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征是所述的剛性支護(hù)體(I)之間，剛性支護(hù)體(I)和薄壁金屬構(gòu)件(2)之間通過機(jī)械連接連在一起，構(gòu)成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，相互之間不會(huì)產(chǎn)生位移，且所述的剛性支護(hù)體(I)與薄壁金屬構(gòu)件(2)的鋼面板(5)的中心位置處機(jī)械相連，以方便薄壁金屬構(gòu)件(2)機(jī)械連接，并充分發(fā)揮剛性支護(hù)體(I)與薄壁金屬構(gòu)件(2)組合作用產(chǎn)生的吸能防沖能力。
【文檔編號(hào)】E21D11/00GK103557008SQ201310543094
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月6日
【發(fā)明者】王桂峰, 竇林名, 李振雷, 鞏思園, 賀虎, 何江 申請(qǐng)人:中國礦業(yè)大學(xué)