[发明专利]一种预空软岩巷道支护结构及其施工方法

权利要求书

1.一种预空软岩巷道支护结构，包括巷道(1)，其特征在于，所述巷道(1)内表面布置有钢拱架(2)，钢拱架(2)外侧挂设有钢丝绳网(4)，钢丝绳网(4)和钢拱架(2)通过预应力锚杆(5)和中空注浆锚杆(6)固定于巷道(1)围岩面上，钢丝绳网(4)和钢拱架(2)的内侧还喷射有混凝土喷层(3)作为封层，巷道(1)底脚开有泄压槽(7)，泄压槽(7)内喷施混凝土。

2.根据权利要求1所述的预空软岩巷道支护结构，其特征在于，所述钢拱架(2)的形状与巷道(1)的围岩表面相配合，钢拱架(2)设置于软岩巷道(1)内部。

3.根据权利要求2所述的预空软岩巷道支护结构，其特征在于，所述钢拱架(2)为U型结构，包括左右两端竖直的钢管支架的竖直部和中间弯曲钢管支架的弧形，竖直部和弧形为一体成型。

4.根据权利要求3所述的预空软岩巷道支护结构，其特征在于，所述钢拱架(2)由若干横向钢管和纵向钢管相垂直焊接而成，钢管直径150-200mm，钢管厚度为10-15mm，所述钢拱架(2)的横向钢管和纵向钢管之间设有若干孔洞。

5.根据权利要求1所述的预空软岩巷道支护结构，其特征在于，所述混凝土喷层(3)的厚度为150-250mm。

6.根据权利要求4所述的预空软岩巷道支护结构，其特征在于，所述预应力锚杆(5)和中空注浆锚杆(6)分布在软岩巷道(1)的四周，预应力锚杆(5)和中空注浆锚杆(6)均通过钢拱架(2)上的孔洞插入巷道(1)外围所在的围岩内。

7.根据权利要求6所述的预空软岩巷道支护结构，其特征在于，所述中空注浆锚杆(6)包括杆体(8)、止浆塞(9)、注浆孔(10)和膨胀止浆环(11)，杆体(8)上设有止浆塞(9)，注浆孔(10)设置在杆体(8)上，杆体(8)设有膨胀止浆环(11)，膨胀止浆环(11)包裹在杆体(8)外部。

8.一种如权利要求7所述的预空软岩巷道支护结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)、巷道(1)掘进后，随即在巷道(1)顶部及围岩打锚杆孔，安装预应力锚杆(5)和中空注浆锚杆(6)；围岩面挂钢丝绳网(4)并以直角交叉的方式布设钢拱架(2)，钢拱架(2)采用横向钢管和纵向钢管焊接加工，安装止浆塞(9)和托盘，使托盘穿过预应力锚杆(5)和中空注浆锚杆(6)以压紧钢拱架(2)，并使其达到设定的预紧力；

步骤2)、针对预空软岩巷道具体地质条件，预应力锚杆(5)和中空注浆锚杆(6)安装完成后，及时进行初喷作业形成混凝土喷层(3)封闭围岩，混凝土喷层(3)的喷射厚度要满足封闭巷道(1)表面围岩、充填钢拱架(2)、钢丝绳网(4)与表面围岩之间空隙的目的；

步骤3)、中空注浆锚杆(6)的注浆，中空注浆锚杆(6)端部采用刚度较高的铸钢制成，进行注浆时，先注入超细水泥浆，超细水泥浆液通过杆体(8)外侧注浆孔(10)渗入锚杆孔，待浆液渗入锚杆孔底部时，浆液包围住孔洞内的中空注浆锚杆(6)从而形成全长锚固，注入超细水泥浆2～3满管后，待发现中空注浆锚杆(6)内浆液所剩无几时改注C50高流态混凝土，直到中空注浆锚杆(6)内全部注满，最后将中空注浆锚杆(6)端部封闭，让水泥浆液固化与中空注浆锚杆(6)成为一体；

步骤4)、对巷道(1)底部进行固定，巷道(1)底脚的泄压槽(7)内喷施混凝土，沿开挖的泄压槽(7)喷一层30-50mm厚的混凝土，待混凝土达到一定强度后，形成巷道(1)底脚结构。

9.根据权利要求8所述的预空软岩巷道支护结构的施工方法，其特征在于，步骤1)中，中空注浆锚杆(6)长度为2m，间排距1000×1000mm，预紧力60～120KN，预应力锚杆(5)长度为2.4m，间排距1000×1000mm，预紧力40～80KN。

10.根据权利要求8所述的预空软岩巷道支护结构的施工方法，其特征在于，步骤3)中，浆液包围住孔洞内的中空注浆锚杆(6)时，中空注浆锚杆(6)上包裹的膨胀止浆环(11)遇到水泥浆体时体积发生膨胀，与围岩紧密结合，防止浆体流入下一区段。