巷道底板支護(hù)結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種巷道底板支護(hù)結(jié)構(gòu)，在巷道底板下設(shè)置注漿加固層，多個卸壓孔開設(shè)在注漿加固層中，卸壓孔的下方設(shè)置有錨固體，錨固體上固定有錨索，錨索穿過蓋板連接在用于壓置在多個所述蓋板之上的鋼梁上，鋼梁上設(shè)置有用于張緊錨索的鎖具。本實用新型中的卸壓孔為巷道底板變形預(yù)留了變形空間，使得巷道底板應(yīng)力向深處轉(zhuǎn)移，有助于巷道底板淺部巖層維護(hù)；同時，錨固體位于穩(wěn)定性較高的巖層深部，錨索將淺部圍巖形成的注漿加固層與錨固體連接在一起，有效遏制了巷道底板淺部圍巖的變形。另外，本實用新型中的鋼梁將多個卸壓孔和多個錨索連接為一整體，形成了整體支護(hù)結(jié)構(gòu)，使本實用新型的巷道底板支護(hù)結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固。
【專利說明】巷道底板支護(hù)結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及煤礦軟巖巷道中底板治理技術(shù)，尤其涉及一種巷道底板支護(hù)結(jié)構(gòu)，屬于煤礦巷道施工【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]深井高地壓軟巖巷道在受到動壓影響時，由于巷道底板在掘進(jìn)時往往被礦方忽視，沒有對巷道底板進(jìn)行加固或者加固強(qiáng)度明顯低于巷道頂板、幫部。在巷道受到動壓影響時，巷道底板往往成為整個巷道卸壓的區(qū)域，因此，巷道底板變形相對巷道頂板和幫部最為嚴(yán)重，導(dǎo)致部分軌道及膠帶機(jī)等設(shè)備無法正常使用，影響礦區(qū)生產(chǎn)建設(shè)，嚴(yán)重時甚至導(dǎo)致礦區(qū)停產(chǎn)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中一般采用對底板進(jìn)行強(qiáng)硬的加固來治理底鼓，如采用全封閉支架、反底拱、錨索全錨加固等結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)在巷道底部巖層來壓不大時可以抑制巷道變形，起到很好的支護(hù)效果；但在深井高地壓軟巖環(huán)境下，巷道來壓極大，這種強(qiáng)硬的底板支護(hù)結(jié)構(gòu)無法抵抗來壓，實際運用中往往會導(dǎo)致底板支護(hù)結(jié)構(gòu)鼓起或翹起，使底板破壞失效，從而影響巷道的使用。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中另一種方法是采用底板開卸壓槽等方式來轉(zhuǎn)移底板應(yīng)力，從而來治理底鼓。而單純采用底板開卸壓槽等方法，雖然能夠?qū)?yīng)力轉(zhuǎn)移到底板巖層的深部，但由于底板表層沒有主動支護(hù)結(jié)構(gòu)，巷道底板表面也會出現(xiàn)較大變形；而且開掘卸壓槽成本較高，施工占用空間大、難度大，極易影響巷道正常使用。
實用新型內(nèi)容
[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)中巷道底板容易發(fā)生變形的技術(shù)問題，本實用新型的目的是提供一種巷道底板支護(hù)結(jié)構(gòu)，用于支護(hù)巷道底部的巖層，包括:
[0006]設(shè)置在所述巖層內(nèi)的注漿加固層，位于所述巷道底部的平面下；
[0007]多個卸壓孔，每個所述卸壓孔均豎直穿過所述注漿加固層并向下延伸出所述注漿加固層底部;
[0008]多個錨固體，每個所述錨固體設(shè)置于所述卸壓孔的下方；
[0009]多個蓋板，所述蓋板覆蓋在每個所述卸壓孔的頂端；
[0010]用于壓置在多個所述蓋板之上的鋼梁；
[0011]用于連接所述鋼梁和所述錨固體的錨索；
[0012]用于張緊所述錨索進(jìn)行的鎖具，設(shè)置于所述鋼梁上。
[0013]如上所述的巷道底板支護(hù)結(jié)構(gòu)，其中，所述支護(hù)結(jié)構(gòu)還包括:
[0014]設(shè)置于所述注漿加固層之上的混凝土砂漿層，位于所述蓋板之下；
[0015]用于覆蓋所述鋼梁、所述鎖具和所述蓋板的混凝土加固層，設(shè)置于所述混凝土砂漿層之上。
[0016]如上所述的巷道底板支護(hù)結(jié)構(gòu)，其中，所述混凝土加固層內(nèi)還設(shè)置有一層鋼筋網(wǎng)，所述鋼筋網(wǎng)位于所述卸壓孔頂端與所述蓋板之間。
[0017]如上所述的巷道底板支護(hù)結(jié)構(gòu)，其中，所述混凝土加固層的厚度為200-300_ ;所述混凝土砂衆(zhòng)層的厚度為100-150mm。
[0018]如上所述的巷道底板支護(hù)結(jié)構(gòu)，其中，所述注漿加固層的厚度為1.5-2m;所述卸壓孔的孔徑為80-100mm，孔深為3_3.5m ;所述蓋板采用鋼板，所述鋼板不小于400 X 400mm ；所述錨索為鋼絞線，所述鋼絞線直徑為20-30mm，長度為5_7m。
[0019]本實用新型的另一目的是提供一種巷道底板支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法，包括如下步驟:
[0020]步驟10.在巷道底部的巖層表面開鉆多個分布均勻的注漿孔，將水泥和水混合制成的水泥單漿液加壓后注入到注漿孔中，從而在巷道底部的巖層表面下形成注漿加固層；
[0021]步驟20.在步驟10中形成的注漿加固層上豎直開鉆多個卸壓孔，每個卸壓孔的孔深至少延伸出注漿加固層的底面；然后在每個卸壓孔的底部開鉆錨索孔，將錨索置于每個錨索孔底端后，再將水泥單漿液注入到錨索孔內(nèi)，待錨索孔底端周圍形成連接錨索的錨固體；
[0022]步驟30.用蓋板將步驟20中每個卸壓孔的頂端蓋住，再用鋼梁將多個蓋板壓住，然后將每根錨索的自由端穿過蓋板連接在鋼梁上，最后用鎖具把張緊后的錨索鎖緊在鋼梁上。
[0023]如上所述的巷道底板支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法，其中，所述步驟10中，先在巷道底部的巖層表面噴射混凝土砂漿，形成混凝土砂漿層，然后在混凝土砂漿層上開鉆注漿孔；
[0024]所述的巷道底板支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法還包括:
[0025]步驟40.在步驟30的鎖具鎖緊錨索后，在混凝土砂漿層之上澆筑一層混凝土加固層，將步驟10中的混凝土砂漿層和步驟30中的鎖具、鋼梁全部覆蓋。
[0026]如上所述的巷道底板支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法，其中，所述步驟30中，蓋板將每個卸壓孔的頂端蓋住之前，在卸壓孔的頂面鋪設(shè)一層鋼筋網(wǎng)。
[0027]如上所述的巷道底板支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法，其中，所述步驟30中，用于張緊錨索的預(yù)緊力大小為100_120kN。
[0028]如上所述的巷道底板支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法，其中，所述步驟10中:注漿孔的孔深為1.5-1.8m，水泥單漿液中水泥和水的質(zhì)量配比為1.4:1，注漿壓力為2_3MPa ;所述步驟20中:所述錨索孔直徑為30-38mm ;水泥單漿液中水泥和水的質(zhì)量配比為1.4:1 ;所述錨索孔的深度為2-3.5m ;所述步驟40中，混凝土加固層在澆筑前的成分配比為，水泥:沙子:石子:水=1.33:3.97:6.83:1。
[0029]本實用新型的巷道底板支護(hù)結(jié)構(gòu)，其中的卸壓孔為巷道底板變形預(yù)留了變形空間，使得巷道底板應(yīng)力向深處轉(zhuǎn)移，有助于巷道底板淺部巖層維護(hù)；而錨固體位于巷道底板巖層深部，穩(wěn)定性較高；同時，錨索將淺部圍巖形成的注漿加固層與錨固體連接在一起，有效遏制了巷道底板淺部圍巖的變形。另外，本實用新型中的鋼梁將多個卸壓孔和多個錨索連接為一整體，形成了整體支護(hù)結(jié)構(gòu)，使本實用新型的巷道底板支護(hù)結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為本實用新型實施例的巷道底板支護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實施方式】
[0031]圖1為本實用新型實施例的巷道底板支護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖，本實施例的巷道底板支護(hù)結(jié)構(gòu)，一般設(shè)置在巷道底部，用于對巷道底部的巖層進(jìn)行支護(hù)，本實施例的支護(hù)結(jié)構(gòu)包括:注漿加固層9、多個卸壓孔6、多個錨固體7、鋼梁11、錨索1和鎖具3。
[0032]注漿加固層9位于巷道底部平面13下的巖層內(nèi)；注漿加固層9加固了巷道底板淺部圍巖的穩(wěn)定性，防止了淺部圍巖在施工鉆孔、對錨索施加預(yù)緊力過程中出現(xiàn)局部下沉或垮落現(xiàn)象，對巷道底鼓變形也起到了一定遏制作用；注漿加固層9上開設(shè)多個卸壓孔6，每個卸壓孔6均豎直穿過注漿加固層9并向下延伸出注漿加固層9的底部；每個卸壓孔6的下方均設(shè)置有一個錨固體7，每個卸壓孔6的頂端覆蓋有蓋板2，即蓋板2位于混凝土砂漿層12之上，用于覆蓋卸壓孔6的頂端；蓋板2設(shè)置于混凝土加固層10內(nèi)；多個蓋板2之上壓置有鋼梁11。
[0033]錨索1用于連接鋼梁11和錨固體7，即錨索1的一端固定在錨固體7內(nèi)，錨索1的另一端穿過蓋板2連接在鋼梁11之上；鋼梁11上設(shè)置有鎖具3，鎖具3用于對錨索1進(jìn)行預(yù)緊，使錨固體7與鋼梁11之間的錨索1處于張緊狀態(tài)。
[0034]在本實用新型的實施例中，注漿加固層9、卸壓孔6和錨固體7均設(shè)置在巷道底部平面13下的巖層內(nèi)。
[0035]在本實施例中，卸壓孔6使得巷道底板應(yīng)力向深處轉(zhuǎn)移，為巷道底板變形預(yù)留了變形空間，有助于巷道底板淺部巖層維護(hù)；而設(shè)置有錨固體7的巷道底板深部的巖層結(jié)構(gòu)完整，處于三向應(yīng)力狀態(tài)，易于形成自穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；同時，錨索1通過蓋板2和鋼梁11將加固后的淺部圍巖(即注漿加固層9)與深部穩(wěn)定圍巖連接在一起，有效遏制了巷道底板淺部圍巖的變形，進(jìn)而有效控制了巷道底板變形，為巷道的正常使用提供了保障。
[0036]在上述實施例的基礎(chǔ)上，本實施例的支護(hù)結(jié)構(gòu)還包括混凝土加固層10和混凝土砂漿層12?；炷辽皾{層12設(shè)置于注漿加固層9之上，位于蓋板2之下；混凝土加固層10設(shè)置于混凝土砂漿層12之上，用于覆蓋鋼梁11、鎖具3和蓋板2。由于本實用新型實施例的鋼梁11處于混凝土加固層10之內(nèi)，鋼梁11的下方又依次設(shè)置有蓋板2、混凝土砂漿層12和注漿加固層9，這樣就防止了鋼梁11在錨索1端頭處出現(xiàn)扭曲變形而失效的現(xiàn)象，同時鋼梁11將多個卸壓孔6、多個錨索1連接為一整體，形成了整體支護(hù)結(jié)構(gòu)，使本實用新型的巷道底板支護(hù)結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固。
[0037]在上述實施例的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步的，混凝土加固層10內(nèi)還可以設(shè)置一層鋼筋網(wǎng)5，鋼筋網(wǎng)5位于卸壓孔6的頂端與蓋板2之間。鋼筋網(wǎng)5不僅可以更好的粘結(jié)混凝土加固層10，而且設(shè)置在卸壓孔6的頂端與蓋板2之間，還可以很好的將錨索1受到的應(yīng)力擴(kuò)散開來傳遞至整個注漿加固層9上。
[0038]本實用新型實施例的更進(jìn)一步方案為，混凝土加固層10的厚度a—般為200-300mm ;混凝土砂漿層12的厚度b —般為100_150mm ;注漿加固層9的厚度一般為
1.5-2m,即深度為1.5-2m ;卸壓孔6的孔徑R為80-100_，孔深c為3-3.5m ;蓋板2 一般采用鋼板，鋼板的大小一般不小于400X400mm。錨索1 一般采用鋼絞線，鋼絞線直徑一般為20-30mm，長度為5_7m?；炷良庸虒?0、混凝土砂漿層12和注漿加固層9的厚度，以及卸壓孔6的孔徑和孔深、錨索1的長度和直徑和蓋板2的大小，他們具體數(shù)值都根據(jù)巷道底板巖層的具體情況確定，如巖層較軟或者應(yīng)力較高，則厚度和深度的大小都要增加。另外，如圖1，鋼梁11 一般采用工字鋼，使用時將工字鋼橫置在蓋板2之上。
[0039]本實用新型實施例還提供一種巷道底板支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法，具體包括如下步驟:
[0040]步驟10.在巷道底部的巖層表面開鉆多個分布均勻的注漿孔4，將水泥和水混合制成的水泥單漿液加壓后注入到注漿孔4中，從而在注漿孔周圍形成注漿加固層9 ;其中，注漿壓力一般不超過4MPa ；
[0041]步驟20.在步驟10中形成的注漿加固層9上豎直開鉆多個卸壓孔6，每個卸壓孔6的孔深c至少延伸出注漿加固層9的底面；然后在每個卸壓孔6的底部開鉆錨索孔8，將錨索1置于每個錨索孔8底端后，再將水泥單漿液注入到錨索孔8內(nèi)，待錨索孔8底端周圍形成連接錨索1的錨固體7;
[0042]步驟30.用蓋板2將步驟20中每個卸壓孔6的頂端蓋住，再用鋼梁11將多個蓋板2壓住，然后將每根錨索1的自由端(即非與錨固體連接的一端)穿過蓋板2連接在鋼梁11上，對每根錨索1施加預(yù)緊力，最后用鎖具3把張緊后的錨索1鎖緊在鋼梁11上。
[0043]在上述實施例的基礎(chǔ)上，在步驟10中，先在巷道底部的巖層表面(即巷道底部平面13)噴射混凝土砂漿，形成混凝土砂漿層12，然后在混凝土砂漿層12上開鉆注漿孔4 ;還可以在步驟30后增加步驟40，步驟40的具體內(nèi)容為:在步驟30的鎖具3鎖緊錨索1后，在混凝土砂漿層12之上澆筑一層混凝土形成混凝土加固層10，將步驟10中的混凝土砂漿層12和步驟30中的鎖具3、鋼梁11全部覆蓋。
[0044]其中，在上述巷道底板支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法的實施例中，更進(jìn)一步的，步驟30中，蓋板2將每個卸壓孔5的頂端蓋住之前，在卸壓孔5的頂面鋪設(shè)一層鋼筋網(wǎng)5。鋼筋網(wǎng)5在混凝土加固層10澆筑完成后，不僅可以提高混凝土加固層10的強(qiáng)度，還可以很好的將錨索1受到的應(yīng)力擴(kuò)散開來傳遞至整個注漿加固層9上。
[0045]在上述巷道底板支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法的實施例的基礎(chǔ)上，其中，步驟30中，用于張緊錨索的預(yù)緊力大小為100-120kN，即對每根錨索施加的預(yù)緊力大小一般為100-120kN。如果在有較高應(yīng)力的巖層中施工，預(yù)緊力大小以及錨索的直徑都需要增加。
[0046]另外，一般施工條件下，步驟10中:混凝土砂漿中水:水泥:沙子的比例為1:2.5:
4;注漿孔的孔深一般為1.5-1.8m，水泥單漿液中水泥和水的質(zhì)量配比為1.4:1，注漿壓力為2-3MPa即可。在步驟20中:所述錨索孔直徑r為一般為30_38mm，錨索孔的直徑r 一般略大于錨索1的直徑；水泥單漿液中水泥和水的質(zhì)量配比為1.4:1 ;錨索孔8的深度d為2-3.5m,即卸壓孔6的底端到錨索孔8底端的高度為2_3.5m。步驟10和步驟20中的水泥單槳液可以相同，水泥標(biāo)號和比例則根據(jù)地質(zhì)條件進(jìn)行選用，一般采用425#普通硅酸鹽水泥即可。同樣，在步驟40中，混凝土加固層10在澆筑前的成分配比為，水泥:沙子:石子:水=1.33:3.97:6.83:1 ;混凝土加固層10也可以采用商品混凝土或者標(biāo)號在C20以上的混凝土進(jìn)行澆筑。
[0047]采用本實用新型巷道底板支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法具有以下優(yōu)點:
[0048](1)采用在注漿加固層開卸壓孔卸壓，開孔容易可以達(dá)到較深的巖層，并且避免了開挖卸壓槽會產(chǎn)生的較大工作量；
[0049](2)淺孔注漿使巷道底板淺部圍巖形成注漿加固層，提高了淺層圍巖的穩(wěn)定性，防止了淺部圍巖在施工鉆孔、對錨索施加預(yù)緊力過程中出現(xiàn)局部下沉或垮落現(xiàn)象，對巷道底鼓變形也起到了一定遏制作用；
[0050](3)卸壓孔為巷道底板變形預(yù)留下變形空間，使得巷道底板應(yīng)力向深處轉(zhuǎn)移，有助于巷道底板淺部巖層維護(hù)，而巷道底板深部巖層結(jié)構(gòu)完整，易于形成自穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；同時錨索將加固后的淺部圍巖與深部穩(wěn)定圍巖連接在一起，有效遏制了巷道底板淺部圍巖的變形；
[0051](4)鋼梁將多個卸壓孔和多個錨索連接為一整體，形成了整體支護(hù)結(jié)構(gòu)，即使其中部分的卸壓孔或者錨索失效，也不影響整個支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
[0052]最后應(yīng)說明的是:以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種巷道底板支護(hù)結(jié)構(gòu)，用于支護(hù)巷道底部的巖層，其特征在于，包括:設(shè)置在所述巖層內(nèi)的注漿加固層，位于所述巷道底部的平面下；多個卸壓孔，每個所述卸壓孔均豎直穿過所述注漿加固層并向下延伸出所述注漿加固層底部;多個錨固體，每個所述錨固體設(shè)置于所述卸壓孔的下方；多個蓋板，所述蓋板覆蓋在每個所述卸壓孔的頂端；用于壓置在多個所述蓋板之上的鋼梁；用于連接所述鋼梁和所述錨固體的錨索；用于張緊所述錨索進(jìn)行的鎖具，設(shè)置于所述鋼梁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巷道底板支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述支護(hù)結(jié)構(gòu)還包括:設(shè)置于所述注漿加固層之上的混凝土砂漿層，位于所述蓋板之下；用于覆蓋所述鋼梁、所述鎖具和所述蓋板的混凝土加固層，設(shè)置于所述混凝土砂漿層之上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的巷道底板支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述混凝土加固層內(nèi)還設(shè)置有一層鋼筋網(wǎng)，所述鋼筋網(wǎng)位于所述卸壓孔頂端與所述蓋板之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的巷道底板支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述混凝土加固層的厚度為200-300mm ;所述混凝土砂漿層的厚度為100-150mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的巷道底板支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述注漿加固層的厚度為1.5-2m ;所述卸壓孔的孔徑為80-100mm,孔深為3_3.5m ;所述蓋板采用鋼板,所述鋼板不小于400 X 400mm ;所述錨索為鋼絞線，所述鋼絞線直徑為20-30mm，長度為5_7m。
【文檔編號】E21D21/00GK203559908SQ201320653874
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月22日
【發(fā)明者】童云飛, 張農(nóng), 張錘金, 陳紅, 孫軍, 鄭西貴, 楊?？? 陳瑤, 晁俊奇, 劉洪洋 申請人:淮南礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司, 中國礦業(yè)大學(xué)