[发明专利]一种用于巷道支护的箍壳充注式柔性让压衬砌及施作方法

说明书

本发明公开了一种用于巷道支护的箍壳充注式柔性让压衬砌及施作方法，包括多个沿巷道环向设置的箍壳充注体，箍壳充注体之间连接有让压箍壳充注体；箍壳充注体与让压箍壳充注体之间拼接相连后，在其外圈与巷道围岩表面之间设有缓压层；箍壳充注体包括箍壳，箍壳内部为充填体Ⅰ；让压箍壳充注体包括波纹箍壳，波纹箍壳内部为充填体Ⅱ；沿箍壳外圈与内圈表面垂直穿过安装有预应力锚栓；预应力锚栓施加有预应力，可对箍壳及内部充填体Ⅰ产生径向挤压，使预应力锚栓、箍壳、充填体Ⅰ三者共同形成复合承载结构。当巷道外部围岩压力超过一定值时，缓压层可产生压缩变形，让压箍壳充注体可沿环向内缩，使整个衬砌实现柔性让压。

技术领域

本发明涉及巷道支护技术领域，尤其涉及一种用于巷道支护的箍壳充注式柔性让压衬砌及施作方法。

背景技术

煤炭是我国国民经济快速发展的主体能源。据统计，我国埋深在1000m以深的煤炭资源量为2.64万亿吨，约占我国煤炭资源总量的47.4%。随着浅部煤炭资源日益枯竭，煤矿开采逐渐转向深部已成必然趋势。在深部“高地应力、高地温、高渗透水压及强开采扰动”影响下，深部岩体将呈现出与浅部岩体明显不同的破坏特征。巷道围岩大变形、强流变、冒顶灾害事故频发，也给深部巷道安全与稳定控制带来了严峻挑战。目前，用于深部巷道支护的传统构件主要包括：锚杆、锚索、U型钢拱架、喷射混凝土等。然而，上述支护形式还难以完全满足深部巷道的安全及使用要求。比如，受强开挖卸荷效应影响，深部巷道围岩变形量一般均较大，甚至达到数米量级，但传统支护构件延伸率均较小，还难以适应围岩该种大变形破坏特征，造成围岩-支护难以耦合协同承载，支护构件破断现象也是时有发生；而且，传统的锚网索架支护形式下，由于沿巷道环向作用的围岩压力大小不均匀，支护体系锚杆或锚索的失效破断往往始于某一局部，围岩网兜问题突出，支护体系木桶效应明显，易导致支护体系整体失效；同时，由于深部巷道围岩开挖后瞬间可能产生较大变形破坏，但传统支护构件均需在现场进行施作，工艺繁琐且工序较多，难以对开挖后的围岩提供及时可靠的支护阻力，使围岩在开挖初期就由于过度变形破坏而失去自承能力；支护构件的现场施作也会影响巷道的开挖施工进度，进而对矿山开采生产产生影响；此外，在深部高地应力环境下，传统的锚喷支护也会出现喷层开裂、掉块等现象，会削弱巷道整体支护强度，也会对巷道的正常运输与生产带来严重威胁，同时在锚喷支护施作过程中也会产生大量喷射粉尘，对现场施工环境及工人身体健康产生不利影响。本发明提出了一种用于巷道支护的箍壳充注式柔性让压衬砌及施作方法，可有效解决上述系列问题。

发明内容

针对深部巷道锚杆、锚索、U型钢拱架及喷射混凝土等传统支护技术中面临的延伸率低、无法让压适应围岩大变形、支护体系围岩压力作用不均匀及木桶效应明显、难以立即施作完毕造成围岩支护不及时而过度破坏、施作工艺繁琐、易开裂破损掉块及锚喷作业环境差等问题，本发明提出了一种用于巷道支护的箍壳充注式柔性让压衬砌及施作方法，可实现支护结构自身的柔性让压，及时释放围岩内部应变能，并保证环向围岩压力作用更均匀，且该种衬砌支护强度高，可对围岩提供较高支护阻力；同时，该种让压衬砌为预制装配式结构，现场仅需拼装即可，可有效提高巷道开挖施工进度及支护施作质量，降低支护施作劳动强度，还可起到改善现场作业环境的目的。

为实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：