《高地应力下巷道围岩二次让均压支护结构.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高地应力下巷道围岩二次让均压支护结构.pdf（7页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)授权公告号 CN 202325548 U(45)授权公告日 2012.07.11CN202325548U*CN202325548U*(21)申请号 201120490186.5(22)申请日 2011.11.30E21D 11/10(2006.01)E21D 11/22(2006.01)E21D 21/00(2006.01)(73)专利权人西安科技大学地址 710054 陕西省西安市雁塔路中段58号(72)发明人于远祥(74)专利代理机构西安创知专利事务所 61213代理人谭文琰(54) 实用新型名称高地应力下巷道围岩二次让均压支护结构(57) 摘要本实用新型公开了一种高地应力下巷道围。
2、岩二次让均压支护结构，包括沿巷道延伸方向布设在所开挖巷道内且对所开挖巷道进行全断面支护的钢拱架、由充填在钢拱架与巷道开挖界面之间的弹性材料组成的软回填层和沿巷道延伸方向布设在所开挖巷道断面上的多个全断面支护机构，全断面支护结构包括布设在所开挖巷道断面上且由多个锚杆组成的全断面锚杆支护体系和布设在所开挖巷道断面上且由多个锚索组成的全断面锚索支护体系，钢拱架与巷道开挖界面间设置有用于布设软回填层的预留间隙。本实用新型结构设计合理、施工方便、投入成本低且使用效果好，能实现均匀让压，有效避免了因二次支护构件应力集中部位产生屈服变形而导致的二次支护结构整体失稳现象。(51)Int.Cl.权利要求书1页 。
3、说明书4页 附图1页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页1/1页21.一种高地应力下巷道围岩二次让均压支护结构，其特征在于：包括沿巷道延伸方向布设在所开挖巷道内且对所开挖巷道进行全断面支护的钢拱架(3)、由充填在钢拱架(3)与巷道开挖界面(1)之间的弹性材料组成的软回填层(2)和沿巷道延伸方向布设在所开挖巷道断面上的多个全断面支护机构，所述全断面支护结构包括布设在所开挖巷道断面上且由多个锚杆(5)组成的全断面锚杆支护体系和布设在所开挖巷道断面上且由多个锚索(6)组成的全断面锚索支护体系，所述钢拱架(3)与巷道开挖界面(1)之间。
4、设置有用于布设软回填层(2)的预留间隙。2.按照权利要求1所述的高地应力下巷道围岩二次让均压支护结构，其特征在于：所述预留间隙为厚度Cpkpa的间隙，其中kp为预留系数且kp0.050.1，a为所开挖巷道的断面宽度。3.按照权利要求1或2所述的高地应力下巷道围岩二次让均压支护结构，其特征在于：还包括沿巷道延伸方向布设在所开挖巷道底部中央的多个钻孔(4)，所述钻孔(4)呈竖直向布设。4.按照权利要求3所述的高地应力下巷道围岩二次让均压支护结构，其特征在于：多个所述全断面支护机构呈均匀布设，且多个所述钻孔(4)呈均匀布设。5.按照权利要求4所述的高地应力下巷道围岩二次让均压支护结构，其特征在于：相。
5、邻两个所述全断面支护机构之间的间距与相邻两个所述钻孔(4)之间的间距相同；且多个所述钻孔(4)的布设位置与多个所述全断面支护机构的布设位置一一对应。6.按照权利要求1或2所述的高地应力下巷道围岩二次让均压支护结构，其特征在于：所述软回填层(2)为泡沫混凝土回填层、膨胀粘土回填层、矿渣回填层或砂土回填层。7.按照权利要求1或2所述的高地应力下巷道围岩二次让均压支护结构，其特征在于：所述软回填层(2)包括由充填在所述预留间隙内且内部装有弹性材料的多个包装袋组成的填充层。8.按照权利要求7所述的高地应力下巷道围岩二次让均压支护结构，其特征在于：所述软回填层(2)还包括由喷射在所述填充层外表面上的混凝。
6、土形成的混凝土封闭层。9.按照权利要求8所述的高地应力下巷道围岩二次让均压支护结构，其特征在于：所述混凝土封闭层的厚度为5mm10mm。权 利 要 求 书CN 202325548 U1/4页3高地应力下巷道围岩二次让均压支护结构技术领域0001 本实用新型涉及一种均压支护结构，尤其是涉及一种高地应力下巷道围岩二次让均压支护结构。背景技术0002 在高地应力下，巷道开挖后，存在围岩变形量大、自稳时间长等特点，通常需采用“先柔后刚”的支护技术，即先进行早期阻力较低的锚喷联合初期支护，允许围岩产生一定的径向位移变形，使围岩应力得到一定程度的释放；待巷道卸压变形基本稳定后，再进行二次让压支护，以防止围。
7、岩的过度变形而破坏，其具体措施包括可缩性钢拱架和预留刚隙柔层支护。但大量深部巷道围岩支护的工程实践表明，在可缩性钢拱架的连接螺栓处或刚性层与柔性层之间的连接件部位极易产生接触应力集中，不能实现均匀让压，使得钢拱架或预留刚隙结构极易产生非均称屈服变形，从而导致二次支护系统的整体破坏。0003 因而，实际使用过程中，现有的二次让压支护结构存在支护构件安装工作量大、维护费用高、在高地应力下受到技术和经济的限制不能实现均匀让压、支护效果较差、不宜大面积推广采用等多种实际问题。实用新型内容0004 本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高地应力下巷道围岩二次让均压支护结构，其。
8、结构设计合理、施工方便、投入成本低且使用效果好，能实现均匀让压，有效避免了因二次支护构件应力集中部位产生屈服变形而导致的二次支护结构整体失稳现象。0005 为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种高地应力下巷道围岩二次让均压支护结构，其特征在于：包括沿巷道延伸方向布设在所开挖巷道内且对所开挖巷道进行全断面支护的钢拱架、由充填在钢拱架与巷道开挖界面之间的弹性材料组成的软回填层和沿巷道延伸方向布设在所开挖巷道断面上的多个全断面支护机构，所述全断面支护结构包括布设在所开挖巷道断面上且由多个锚杆组成的全断面锚杆支护体系和布设在所开挖巷道断面上且由多个锚索组成的全断面锚索支护体系，所述钢拱架。
9、与巷道开挖界面之间设置有用于布设软回填层的预留间隙。0006 上述高地应力下巷道围岩二次让均压支护结构，其特征是：所述预留间隙为厚度Cpkpa的间隙，其中kp为预留系数且kp0.050.1，a为所开挖巷道的断面宽度。0007 上述高地应力下巷道围岩二次让均压支护结构，其特征是：还包括沿巷道延伸方向布设在所开挖巷道底部中央的多个钻孔，所述钻孔呈竖直向布设。0008 上述高地应力下巷道围岩二次让均压支护结构，其特征是：多个所述全断面支护机构呈均匀布设，且多个所述钻孔呈均匀布设。0009 上述高地应力下巷道围岩二次让均压支护结构，其特征是：相邻两个所述全断面支护机构之间的间距与相邻两个所述钻孔之间的。
10、间距相同；且多个所述钻孔的布设位置与说 明 书CN 202325548 U2/4页4多个所述全断面支护机构的布设位置一一对应。0010 上述高地应力下巷道围岩二次让均压支护结构，其特征是：所述软回填层为泡沫混凝土回填层、膨胀粘土回填层、矿渣回填层或砂土回填层。0011 上述高地应力下巷道围岩二次让均压支护结构，其特征是：所述软回填层包括由充填在所述预留间隙内且内部装有弹性材料的多个包装袋组成的填充层。0012 上述高地应力下巷道围岩二次让均压支护结构，其特征是：所述软回填层还包括由喷射在所述填充层外表面上的混凝土形成的混凝土封闭层。0013 上述高地应力下巷道围岩二次让均压支护结构，其特征是：。
11、所述混凝土封闭层的厚度为5mm10mm。0014 本实用新型与现有技术相比具有以下优点：0015 1、结构设计合理、施工步骤简单、实现方便且投入成本低。0016 2、免予维护，所需维护费用大幅降低。0017 3、施工方便，鉴于巷道开挖后围岩的流变特性，为确保投入使用后巷道断面净空尺寸，巷道开挖时其外轮廓线适当外延，其外延尺寸即为钢拱架和围岩加固层之间预留间隙的大小。0018 4、使用效果好且实用价值高，本实用新型基于介质荷载传递原理，通过在围岩表面与钢拱架之间预留间隙并充填弹性材料后进行耗能，形成钢拱架、软回填层、围岩加固层与深部围岩的有机承载结构，将高地应力转移至深部围岩，同时与锚杆与锚索支。
12、护结构及底板钻孔卸压相结合，形成完整的围岩二次让均压支护结构。与现有可缩性钢支架和预留刚隙柔层支护结构相比，本实用新型具有便于架设、免予维护、工作量小、费用低廉等优点，能满足深部煤矿巷道高地应力复杂条件下的围岩支护要求。0019 综上所述，本实用新型结构设计合理、施工方便、投入成本低且使用效果好，主要用于控制以高地应力为主要特征的复杂条件下巷道围岩的过度变形破坏，能实现均匀让压，有效避免了因二次支护构件应力集中部位产生屈服变形而导致的二次支护结构整体失稳现象。0020 下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。附图说明0021 图1为本实用新型所采用软回填层的耗能原理示意。
13、图。0022 图2为本实用新型所采用软回填层的布设位置示意图。0023 图3为本实用新型的结构示意图。0024 附图标记说明：0025 1-巷道开挖界面； 2-软回填层； 3-钢拱架；0026 4-钻孔； 5-锚杆； 6-锚索。具体实施方式0027 如图2、图3所示，本实用新型包括沿巷道延伸方向布设在所开挖巷道内且对所开挖巷道进行全断面支护的钢拱架3、由充填在钢拱架3与巷道开挖界面1之间的弹性材料组成的软回填层2和沿巷道延伸方向布设在所开挖巷道断面上的多个全断面支护机构，所说 明 书CN 202325548 U3/4页5述全断面支护结构包括布设在所开挖巷道断面上且由多个锚杆5组成的全断面锚杆支。
14、护体系和布设在所开挖巷道断面上且由多个锚索6组成的全断面锚索支护体系，所述钢拱架3与巷道开挖界面1之间设置有用于布设软回填层2的预留间隙。0028 本实施例中，所述预留间隙为厚度Cpkpa的间隙，其中kp为预留系数且kp0.050.1，a为所开挖巷道的断面宽度。0029 同时，本实用新型还包括沿巷道延伸方向布设在所开挖巷道底部中央的多个钻孔4，所述钻孔4呈竖直向布设。0030 实际施工时，多个所述全断面支护机构呈均匀布设，且多个所述钻孔4呈均匀布设。本实施例中，相邻两个所述全断面支护机构之间的间距与相邻两个所述钻孔4之间的间距相同；且多个所述钻孔4的布设位置与多个所述全断面支护机构的布设位置一。
15、一对应。0031 所述软回填层2为泡沫混凝土回填层、膨胀粘土回填层、矿渣回填层或砂土回填层。0032 本实施例中，所述软回填层2包括由充填在所述预留间隙内且内部装有弹性材料的多个包装袋组成的填充层。0033 同时，所述软回填层2还包括由喷射在所述填充层外表面上的混凝土形成的混凝土封闭层。本实施例中，所述混凝土封闭层的厚度为5mm10mm。0034 根据受力分析，围岩压力在传递方向的量值与地层介质有关，刚度大压力值大，刚度小压力值也小。结合图1，对本实用新型所采用软回填层2的介质荷载传递机理进行分析可知，由于围岩加固层及深部围岩的刚度远大于软回填层2的刚度，因而当围岩压力以应力能的形式穿过软回填。
16、层2时，软回填层2内的充填材料会产生较大的变形并相应消耗大量的应力能，从而使得传递到钢拱架3上的荷载大幅度降低。一般情况下，软回填层2吸收的能量值为图1中阴影部分的面积，即图1中a代表弹性段，b代表塑性段，c代表硬化段，(En为软回填层吸收的总能量值；为软回填层材料的单位应力；为软回填层材料的单位应变)。同时，软回填层2使巷道表面围岩由开挖后的二向应力状态恢复为三向应力状态，围岩自承载能力得以大幅提高，而钢拱架3则主要起到稳定软回填层及围岩的作用。0035 综上，本实用新型采用深部岩体、围岩加固层、软回填层2与钢拱架3形成的四介质三界面的复合结构体系，径向荷载最终被分解为四大部分，即钢拱架承载。
17、、软回填层承载、围岩加固层承载与深部围岩承载。由于围岩加固层和深部围岩的承载在量值上远大于软回填层2和钢拱架3的承载，此时，围岩自承载能力得以充分发挥，软回填层材料主要有泡沫混凝土、膨胀粘土、矿渣及砂土等。对大量临时性矿山采准巷道而言，矿渣作为软回填层材料既高效又经济，具体施工过程中，可利用高强度的塑料袋对矿渣进行密封后充填于钢拱架3和围岩之间的预留间隙内，并喷射510mm的混凝土进行封闭。实际施工时，矿渣必须进行封装后充填预留间隙，增强整体性，防止掉渣现象，并在其表面喷射混凝土进行封闭。同时，实际施工时，应加强对围岩的初期支护，必要时进行注浆挂网，防止其过度变形而破坏，为后期的二次让压支护施工提供便利条件。0036 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根说 明 书CN 202325548 U4/4页6据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。说 明 书CN 202325548 U1/1页7图1图2图3说 明 书 附 图CN 202325548 U。