[实用新型]软岩巷道可缓冲渐变式双强壳体支护体系有效

专利信息
申请号: 201520044690.0 申请日: 2015-01-22
公开(公告)号: CN204457810U 公开(公告)日: 2015-07-08
发明(设计)人: 贾宏俊;王辉;李志国;尹发利 申请(专利权)人: 山东科技大学;贾宏俊
主分类号: E21D11/14 分类号: E21D11/14;E21D11/10
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 266590 山东省青*** 国省代码: 山东;37
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摘要:
搜索关键词: 巷道 缓冲 渐变 式双强 壳体 支护 体系
【说明书】:

技术领域

本实用新型属于软岩巷道支护技术领域,具体涉及一种软岩巷道可缓冲渐变式双强壳体支护体系,特别适用于承受高地应力作用导致全断面严重变形的深部大变形软岩巷道。

背景技术

经济建设的快速发展促进了能源需求的不断增加,使得国内煤矿相继进入深部开采阶段。巷道作为地下矿山开采过程中的主要工程,其稳定性对于井下的安全高效作业具有重要意义。然而,由于地下岩体地质条件的复杂性,深部巷道出现了较多的稳定性问题,尤其是软岩巷道工程中,高地应力作用下岩体的流变大变形导致围岩失稳破坏现象严重,巷道维护十分困难,直接影响到煤矿的正常运营。如今,深部软岩巷道的支护问题已经成为我国煤炭开采向深部发展必须攻克的一大技术难题。

软岩巷道一旦开挖,表层围岩瞬时破坏,但此时一定深度的围岩尚未破坏。随着时间的推移,深部软弱围岩在高应力作用下,由于其流变效应导致变形破坏向深部发展。巷道围岩的破坏并不是从外到内完全破坏,而是在巷道一定范围内呈现围岩不一致的破坏形态,自外向内依次是松散破坏区、不完全破坏区、完整区。

目前,常规的支护技术很难满足深部软岩巷道复杂条件下的支护要求,导致巷道开挖后断面变形大、支护难度大,需要不断的返修维护,不仅严重影响了巷道的正常使用、增加了施工成本,而且对工作人员的人身安全造成了极大的威胁。因此,需要提供一种新型巷道支护方法,确保控制软岩岩体的流变大变形效应,实现围岩与支护体系的共同承载作用。

发明内容

本实用新型的目的在于克服深部软岩巷道常规支护技术的不足,提供一种软岩巷道可缓冲渐变式双强壳体支护体系,以控制软岩巷道围岩的流变大变形效应,实现围岩与支护体系的共同承载作用。

为了实现上述目的,本实用新型采用如下的技术方案:

软岩巷道可缓冲渐变式双强壳体支护体系,包括第一道强壳体、第二道强壳体和可缩性U型钢支架,其特征在于,软岩巷道的顶板与两帮均匀植入短注浆锚索与长注浆锚索,所述的第一道强壳体是浅部松散破坏区的围岩通过短注浆锚索注入水泥-水玻璃加固后,形成的内部注浆加固圈;所述的第二道强壳体是深部不完全破坏区的围岩通过长注浆锚索注入高压化学浆液,形成的外部注浆加固圈,第二道强壳体将完整围岩与第一道强壳体连接;所述的可缩性U型钢支架设置在第一道强壳体表面,可缩性U型钢支架的背部与第一道强壳体表面之间设置缓冲卸压层,可缩性U型钢支架与缓冲卸压层共同构成支护体系的内部承载结构。

在上述的软岩巷道可缓冲渐变式双强壳体支护体系中,所述短注浆锚索与长注浆锚索均按梅花形排列,且短注浆锚索与长注浆锚索间隔布置,以便形成不同层次的注浆加固圈。

为了保证支护体系的强度与整体性,短注浆锚索的长度比围岩松散破坏区的深度大300mm~600mm,长注浆锚索的长度比围岩不完全破坏区的深度大300mm~600mm。

本实用新型软岩巷道可缓冲渐变式双强壳体支护体系的施工方法,具体包括以下步骤:

第一步:在巷道两帮和顶板位置设置测点,采用超声检测仪对岩体进行声波参数测试,根据测试结果中波速的变化,判断围岩松动圈的具体范围;

第二步:在巷道两帮和顶板位置布置钻孔,采用岩体深部钻孔窥视仪,获取不同深度围岩的变形破坏情况,确定围岩裂隙的发育状况;

第三步:结合声波法和钻孔窥视测试结果,确定围岩松散破坏区和不完全破坏区的深度;

第四步:按梅花形排列方式植入短注浆锚索,对浅部松散破坏区的围岩注入水泥-水玻璃加固,形成第一道强壳体;

第五步:待第一道强壳体稳定后,按梅花形排列方式植入长注浆锚索,对深部裂隙较小的不完全破坏区围岩,注入高压化学浆加固,形成第二道强壳体;

第六步:在第一道强壳体表面,架设可缩性U型钢支架,并在可缩性U型钢支架的背部设置缓冲卸压层,形成支护体系的内部承载结构;

与现有技术相比,本实用新型软岩巷道可缓冲渐变式双强壳体支护体系具有以下优点:

(1)双强壳体构成了支护体系的外部承载结构,将完整区围岩与破碎注浆区围岩连接,使支护体系与围岩在结构上的联系更加密切,提高了支护体系的整体性,实现了围岩与支护结构的共同承载;

(2)分区域采用不同注浆方式进行注浆加固,封闭了围岩中的裂隙通道,使岩体更加密实、受力更加合理,有效改善了支护结构的受力条件,达到提高围岩整体承载能力的作用;

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