高應(yīng)力破碎軟巖硐室高強(qiáng)讓壓支護(hù)結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了高應(yīng)力破碎軟巖硐室高強(qiáng)讓壓支護(hù)結(jié)構(gòu)，屬煤礦井下該支護(hù)技術(shù)。包括位于并結(jié)合在原巖深部的深部注漿層，自深部注漿層向內(nèi)依次為圍巖破碎層、具有讓壓功能的水泥基發(fā)泡混凝土層和整體式鋼筋混凝土襯砌；上述各層與原巖深部緊密結(jié)合成一體形成具有二次讓壓功能的讓壓支護(hù)結(jié)構(gòu)；在讓壓支護(hù)結(jié)構(gòu)和原巖深部相間分布有高壓深部注漿錨桿、高強(qiáng)讓壓錨桿和高強(qiáng)度低松弛鋼絞線錨索。在遇到深部巖石應(yīng)力突然釋放時，在松軟圍巖破碎層和水泥基發(fā)泡混凝土層的共同作用下實(shí)現(xiàn)讓壓功能，并有效釋放圍巖彈性變形能量；同時注漿錨固層與鋼筋混凝土層起到剛性支護(hù)作用，支護(hù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了先抗后讓再讓再抗的功能，保證了硐室的完整性和安全性。
【專利說明】高應(yīng)力破碎軟巖硐室高強(qiáng)讓壓支護(hù)結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種煤礦高應(yīng)力破碎軟巖硐室支護(hù)技術(shù)，具體說是一種高應(yīng)力破碎軟巖硐室高強(qiáng)讓壓支護(hù)結(jié)構(gòu)，能夠解決高應(yīng)力破碎軟巖硐室支護(hù)問題。屬于煤礦開采井下支護(hù)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著煤礦開采技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步以及淺部資源的匱乏，我國煤炭逐漸轉(zhuǎn)向深部開采；同時由于深部巖層具有構(gòu)造復(fù)雜，應(yīng)力較高等特點(diǎn)，給深部開采帶來了一系列的難題，例如地?zé)彷^高、沖擊地壓頻繁發(fā)生、煤與瓦斯嚴(yán)重突出、巷道突水嚴(yán)重、硐室支護(hù)強(qiáng)度大大增加等。尤其是針對圍巖應(yīng)力較大、覆巖松軟破碎、極易遇水軟化的軟巖硐室，更是成為支護(hù)的一大難題。因此一種具有雙重讓壓功能的高強(qiáng)支護(hù)技術(shù)成為大家研究的重要課題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有煤礦硐室在高應(yīng)力、破碎軟巖條件下支護(hù)的不足之處，提供具有雙重讓壓功能的一種高應(yīng)力破碎軟巖硐室高強(qiáng)讓壓支護(hù)結(jié)構(gòu)；其具有初期讓壓和中期讓壓二次讓壓功能。
[0004]本實(shí)用新型是以如下技術(shù)技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種高應(yīng)力破碎軟巖硐室高強(qiáng)讓壓支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括位于并結(jié)合在原巖深部的深部注漿層，自深部注漿層向內(nèi)依次為圍巖破碎層、具有讓壓功能的水泥基發(fā)泡混凝土層和整體式鋼筋混凝土襯砌；上述各層與原巖深部緊密結(jié)合成一體形成具有二次讓壓功能的讓壓支護(hù)結(jié)構(gòu)；在上述讓壓支護(hù)結(jié)構(gòu)和原巖深部的同一斷面中分布有高壓深部注漿錨桿、高強(qiáng)讓壓錨桿和高強(qiáng)度低松弛鋼絞線錨索；所述的高壓深部注漿錨桿、高強(qiáng)讓壓錨桿和高強(qiáng)度低松弛鋼絞線錨索相間布置；所述的高強(qiáng)度低松弛鋼絞線錨索、高壓深部注漿錨桿和高強(qiáng)讓壓錨桿構(gòu)成硐室斷面外注漿錨固機(jī)構(gòu)。
[0005]所述的具有讓壓功能的水泥基發(fā)泡混凝土的厚度為100-200mm，干密度為700-950kg/m3，抗壓強(qiáng)度為 5MPa_9.5MPa。
[0006]在所述的讓壓支護(hù)結(jié)構(gòu)的頂部中間隔分布有高強(qiáng)度低松弛鋼絞線錨索和高壓深部注漿錨桿，在其余部位中間隔分布有高強(qiáng)讓壓錨桿和高壓深部注漿錨桿。
[0007]所述的整體式鋼筋混凝土襯砌的厚度為300-500mm。
[0008]在深部巖石應(yīng)力突然釋放的情況下，外圍注漿層及高強(qiáng)錨桿、錨索首先提供初次抗力，然后圍巖破碎層實(shí)現(xiàn)初次讓壓功能；其次水泥基發(fā)泡混凝土層發(fā)生彈性或塑性變形起到二次讓壓的功能，最終殘余力有鋼筋混凝土層承載，從而整個過程實(shí)現(xiàn)了“抗一讓一讓一抗”的承載結(jié)構(gòu)。
[0009]硐室在深部注漿后初步形成封閉式殼體支護(hù)結(jié)構(gòu)，而靠近斷面沒有受到注漿影響的圍巖破碎層在硐室支護(hù)體系的作用下，自動形成一個具有初次讓壓功能的圍巖自承圈；在高應(yīng)力條件下，通過水泥基發(fā)泡混凝土的彈性或塑性變形實(shí)現(xiàn)二次讓壓、緩壓的功能。從而減少外圍鋼筋混凝土支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載力，保證硐室的整體性。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果是:采用此種高應(yīng)力破碎軟巖硐室支護(hù)技術(shù)和現(xiàn)有的支護(hù)相比有如下優(yōu)點(diǎn):
[0011]1、具有防水讓壓功能的水泥基發(fā)泡混凝土，在高應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生彈性變形，在可控范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)緩沖、讓壓的功能；同時水泥基發(fā)泡混凝土摻雜防水劑降低了混凝土的吸水性，增強(qiáng)了防水性，從而提高了其抗壓強(qiáng)度，同時減少了外圍鋼筋混土或者其他懸掛輔助設(shè)備遇水腐蝕的范圍。
[0012]2、在深部巖石應(yīng)力突然釋放的情況下，外圍注漿層及高強(qiáng)錨桿、錨索首先提供初次抗力，然后圍巖破碎層實(shí)現(xiàn)初次讓壓功能；其次水泥基發(fā)泡混凝土層發(fā)生彈性或塑性變形起到二次讓壓的功能，最終殘余力有鋼筋混凝土層承載，從而整個過程實(shí)現(xiàn)了“抗一讓一讓一抗”的承載結(jié)構(gòu)。
[0013]3、與其他硐室支護(hù)技術(shù)相比，本實(shí)用新型在注漿層、水泥基發(fā)泡混凝土層和鋼筋混凝土層及底板錨桿的共同作用下有效的防止了由于應(yīng)力過大硐室底鼓現(xiàn)象的發(fā)生，提高了硐室的整體支護(hù)效果。
[0014]4、水泥基發(fā)泡混凝土主要成分骨料(爐渣)及外摻料(粉煤灰)等價格低廉、資源來源廣泛，有效降低了制造成本；且可根據(jù)讓壓空間的范圍，自主確定水泥基發(fā)泡混凝土的厚度，提高硐室整體支護(hù)效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型硐室支護(hù)斷面圖。
[0016]圖2是硐室側(cè)幫加固帶剖面圖。
[0017]圖中:1、高強(qiáng)度低松弛鋼絞線錨索，2、高壓深部注漿錨桿，3、高強(qiáng)讓壓錨桿，4、深部注漿層，5、圍巖破碎層，6、硐室斷面，7、水泥基發(fā)泡混凝土，8、整體式鋼筋混凝土襯砌。

【具體實(shí)施方式】
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[0018]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的描述。
[0019]一種高應(yīng)力破碎軟巖硐室高強(qiáng)讓壓支護(hù)結(jié)構(gòu)包括位于并結(jié)合在原巖深部的深部注漿層4，自深部注漿層4向內(nèi)依次為圍巖破碎層5、具有讓壓功能的水泥基發(fā)泡混凝土層7和整體式鋼筋混凝土襯砌8 ;上述各層與原巖深部緊密結(jié)合成一體形成具有二次讓壓功能的讓壓支護(hù)結(jié)構(gòu)；在上述讓壓支護(hù)結(jié)構(gòu)和原巖深部的同一斷面中分布有高壓深部注漿錨桿2、高強(qiáng)讓壓錨桿3和高強(qiáng)度低松弛鋼絞線錨索I ;所述的高壓深部注漿錨桿2、高強(qiáng)讓壓錨桿3和高強(qiáng)度低松弛鋼絞線錨索I相間布置；所述的高強(qiáng)度低松弛鋼絞線錨索1、高壓深部注漿錨桿2和高強(qiáng)讓壓錨桿3構(gòu)成硐室斷面外注漿錨固機(jī)構(gòu)。深部注漿層4處于原巖深部，并用高壓深部注漿錨桿2注漿而成；具有二次讓壓功能的水泥基發(fā)泡混凝土層7緊貼硐室斷面6、由超輕骨料，粉煤灰或磨細(xì)礦渣及防水劑、增強(qiáng)劑、水泥、短切纖維等現(xiàn)場混合攪拌多次噴射而成；其厚度為100-200mm，干密度為700_950kg/m3，抗壓強(qiáng)度為5MPa_9.5MPa。整體式鋼筋混凝土襯砌8直接緊貼水泥基發(fā)泡混凝土層7澆筑而成；整體式鋼筋混凝土襯砌(8)厚度為300-500mm。以上結(jié)構(gòu)組成一整體，起到二次讓壓抗壓的功能。
[0020]在上述的讓壓支護(hù)結(jié)構(gòu)的頂部中間隔分布有高強(qiáng)度低松弛鋼絞線錨索I和高壓深部注漿錨桿2，在其余部位中間隔分布有高強(qiáng)讓壓錨桿3和高壓深部注漿錨桿2。高強(qiáng)讓壓錨桿3、高壓深部注漿錨桿2及高強(qiáng)度低松弛鋼絞線錨索I的型號及支護(hù)參數(shù)根據(jù)圍巖應(yīng)力的大小及斷面大小選取。
[0021]具體制作工序是:根據(jù)計(jì)算參數(shù)布置注漿錨桿2、高強(qiáng)讓壓錨桿3及高強(qiáng)度低松弛鋼絞線錨索1，并由高壓注漿泵自上而下、自左至右，依次完成注漿工序，漿液為C30混凝土，且注漿錨桿2、高強(qiáng)讓壓錨桿3與高強(qiáng)度低松弛鋼絞線錨索I相間布置。高強(qiáng)讓壓錨桿
3、高壓深部注漿錨桿2及高強(qiáng)度低松弛鋼絞線錨索I型號及支護(hù)參數(shù)可以根據(jù)圍巖應(yīng)力的大小及斷面大小選取；注漿深度及注漿壓力根據(jù)軟巖破碎程度及圍巖應(yīng)力大小等進(jìn)行計(jì)笪
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[0022]待到上面錨注工序完成后，原巖應(yīng)力釋放，監(jiān)測硐室斷面變形量，當(dāng)兩幫移近量達(dá)至IJ 200mm左右時，進(jìn)行噴射水泥基發(fā)泡混凝土層7，噴射混凝土厚度為100-200mm ;分階段多次噴射，以達(dá)到實(shí)際效果，穩(wěn)定后干密度為700-950kg/m3，抗壓強(qiáng)度為5MPa_9.5MPa。
[0023]澆筑鋼筋混凝土襯砌，待錨注、噴工序完成后，等到水泥基發(fā)泡混凝土層7基本達(dá)到要求，外圍綁扎鋼筋結(jié)構(gòu)，并用C40-C70混凝土自上而下，一次性整體澆筑形成鋼筋混凝土襯砌8，襯砌厚度為300-500mm，以上組成結(jié)構(gòu)在兩抗兩讓的作用機(jī)理下達(dá)到控制硐室圍巖變形的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種高應(yīng)力破碎軟巖硐室高強(qiáng)讓壓支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括位于并結(jié)合在原巖深部的深部注漿層(4)，自深部注漿層(4)向內(nèi)依次為圍巖破碎層(5)、具有讓壓功能的水泥基發(fā)泡混凝土層(7)和整體式鋼筋混凝土襯砌(8);上述各層與原巖深部緊密結(jié)合成一體形成具有二次讓壓功能的讓壓支護(hù)結(jié)構(gòu)；在上述讓壓支護(hù)結(jié)構(gòu)和原巖深部的同一斷面中分布有高壓深部注漿錨桿(2)、高強(qiáng)讓壓錨桿(3)和高強(qiáng)度低松弛鋼絞線錨索(I);所述的高壓深部注漿錨桿(2)、高強(qiáng)讓壓錨桿(3)和高強(qiáng)度低松弛鋼絞線錨索(I)相間布置；所述的高強(qiáng)度低松弛鋼絞線錨索(I)、高壓深部注漿錨桿(2)和高強(qiáng)讓壓錨桿(3)構(gòu)成硐室斷面外注漿錨固機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高應(yīng)力破碎軟巖硐室高強(qiáng)讓壓支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的具有讓壓功能的水泥基發(fā)泡混凝土(7)的厚度為100-200mm，干密度為700-950kg/m3，抗壓強(qiáng)度為5MPa-9.5MPa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高應(yīng)力破碎軟巖硐室高強(qiáng)讓壓支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:在所述的讓壓支護(hù)結(jié)構(gòu)的頂部中間隔分布有高強(qiáng)度低松弛鋼絞線錨索(I)和高壓深部注漿錨桿(2)，在其余部位中間隔分布有高強(qiáng)讓壓錨桿(3)和高壓深部注漿錨桿(2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的高應(yīng)力破碎軟巖硐室高強(qiáng)讓壓支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的高強(qiáng)讓壓錨桿(3)、高壓深部注漿錨桿(2)及高強(qiáng)度低松弛鋼絞線錨索(I)的型號及支護(hù)參數(shù)根據(jù)圍巖應(yīng)力的大小及斷面大小選取。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高應(yīng)力破碎軟巖硐室高強(qiáng)讓壓支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的整體式鋼筋混凝土襯砌(8)厚度為300-500mm。
【文檔編號】E21D21/00GK204002836SQ201420301476
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年6月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月7日
【發(fā)明者】陳梁, 徐金海, 李沖, 劉濤, 吳銳, 王中亮, 秦帥, 李小龍, 石超弘, 姜亞永 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)