[发明专利]软岩巷道底臌让压缓冲装置及其施工方法

说明书

技术领域

本发明属于煤矿巷道支护设备技术领域，具体涉及一种煤矿巷道底臌控制装置及其施工方法，尤其涉及软岩巷道底臌让压缓冲装置及其施工方法。

背景技术

随着煤矿开采深度的增加，受高应力的影响，软岩巷道的大变形和难支护的问题日益严重，底臌则成为软岩巷道变形、破坏的主要特征和表现形式。大量工程实践表明，在底板无支护的深部开采中，巷道底臌量约占巷道顶底板移近总量的70%，底臌防治工程量约占巷道维护工程量的50%以上。目前，现有底臌 治理方法均没能有效的解决深井高应力软岩巷道的底臌问题。底臌使巷道断面缩小，阻碍运输、通风和人员行走，因底臌严重而造成巷道报废的现象也时有发生，严重制约着深部矿井开采的高产、高效、低耗及安全生产水平，阻碍着深部开采的健康可持续发展，威胁着深部矿井的企业生存。

为了控制软岩巷道的底臌，国内外学者开展了大量研究工作，提出了多种巷道底臌控制方法。根据作用机理的不同，目前，国内外治理软岩巷道底臌的方法可归纳为两大类。

(1) 高强加固法。这种方法是采用一系列高强度的支护方式对软岩巷道底板进行加固，增加巷道底板的强度和刚度，以抵抗巷道底板的变形。这种方法主要包括底板锚杆、底板注浆、底板锚索、封闭支架、各种形式的反底拱、底脚锚杆以及多种支护形式共用形成的联合支护方法等。

(2) 卸压让压法。这种方法是通过切缝等手段使巷道底板变为不连续状态，从而降低围岩应力，保持巷道底板的稳定。这种方法主要包括底板切槽、巷帮切槽、松动爆破、钻孔等。

现有巷道底臌控制方法虽然在不同条件下不同程度的起到了控制软岩巷道底臌的作用，但在底臌量较大的软岩巷道中往往失效，而且材料消耗大，支护成本高，施工工艺复杂，工程量大，施工速度慢，返修率高，因此，需要发明一种新的软岩巷道底臌治理技术措施，以有效控制软岩巷道的底臌。

发明内容

本发明的目的是提供一种软岩巷道底臌让压缓冲装置，该装置不但可以有效的解决软岩巷道的底臌控制难题，而且施工工艺简单、技术经济可行。

本发明同时提供该装置的施工方法。

本发明所采取的技术方案是：软岩巷道底臌让压缓冲装置，它主要包括充气橡胶气囊、橡胶颗粒和单向排气阀，其特征在于，所述的充气橡胶气囊，为长方体形，气囊厚度为300～500mm；所述的橡胶颗粒，粒径为15～20mm，装入充气橡胶气囊内，占充气橡胶气囊体积的1/2；所述的单向排气阀，安装于充气橡胶气囊上，在设定压力下排出气囊内的气体。

本发明的施工使用方法是：首先在巷道底板设计标高向下超挖巷道底板，超挖深度为充气橡胶气囊厚度和200mm厚的上覆钢筋混凝土厚度的总和，然后埋设内含一定体积橡胶颗粒的充气橡胶气囊，再在橡胶气囊上面浇筑200mm厚的钢筋混凝土，从而形成软岩巷道底臌控制结构。

本发明的工作原理是：针对软岩巷道底臌变形量大的特点，采用内含一定体积橡胶颗粒的充气橡胶气囊作为让压和变形缓冲装置。当巷道底板压力和底臌量较大时，充气橡胶气囊在压力作用下通过单向排气阀向外排出气囊内的气体，气囊体积逐渐减小，直至气体全部排出；如果巷道底板压力和底臌量仍继续增大，则气囊内的橡胶颗粒即会被挤压，体积变小，从而达到了释放底板压力和缓冲底臌量的目的，进而保证了巷道底板的稳定。

本发明的有益效果是：软岩巷道底臌让压缓冲装置结构简单、成本低廉、施工方便、工期短、工程实用性强，且能够改善巷道底板的应力分布，有效控制巷道底臌。

附图说明

图1为本发明软岩巷道底臌让压缓冲装置示意图。

图2为本发明软岩巷道底臌让压缓冲装置使用状态示意图。

图例说明：1-橡胶气囊；2-单向排气阀；3-橡胶颗粒；4-空气；5-钢筋混凝土；6-巷道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，本发明软岩巷道底臌让压缓冲装置，主要由充气橡胶气囊1、橡胶颗粒3和单向排气阀2构成。所述的充气橡胶气囊1，为长方体形，气囊厚度为300～500mm；所述的橡胶颗粒3，粒径为15～20mm，装入充气橡胶气囊1内，占充气橡胶气囊体积的1/2；所述的单向排气阀2，安装于充气橡胶气囊1上，在设定压力下排出气囊内的气体。

使用时，如图2所示，首先在巷道6底板设计标高向下超挖巷道底板，超挖深度为充气橡胶气囊1的厚度和200mm厚的上覆钢筋混凝土5厚度的总和，然后埋设内含一定体积橡胶颗粒3的充气橡胶气囊1，再在橡胶气囊1上面浇筑200mm厚的钢筋混凝土5，从而形成软岩巷道底臌控制结构。