[发明专利]一种巷道或隧道围岩屏蔽防护结构及方法

权利要求书

1.一种巷道或隧道围岩屏蔽防护结构，所述屏蔽防护结构位于围岩与巷道或围岩与隧道之间，其特征在于，该屏蔽防护结构自围岩向巷道或隧道方向依此包括陶瓷基屏蔽层、细竹混凝土层、吸能控制层及型支架层；

所述陶瓷基屏蔽层，是由陶瓷基屏蔽材料构成，用于屏蔽和分散应力波冲击；

所述细竹混凝土层，对所述陶瓷基屏蔽层起着支撑保护作用，并利用韧性吸能特点进一步吸收地压冲击波产生的冲击能，所述细竹直径小于1cm；

所述吸能控制层，是由吸能控制器构成，用于所述陶瓷基屏蔽层和细竹混凝土层分散吸收冲击能后，进一步吸收剩余能量；

所述支架层，由纵向主支架和横向侧支架组成，位于巷道或隧道内用于支撑围岩、陶瓷基屏蔽层、细竹混凝土层和吸能控制层，是维持巷道或隧道空间的骨架。

2.根据权利要求1所述的一种巷道或隧道围岩屏蔽防护结构，其特征在于，所述陶瓷基屏蔽层是由陶瓷基屏蔽材料喷射到围岩上固化形成，所述陶瓷基屏蔽材料是一种陶瓷基复合材料。

3.根据权利要求2所述的一种巷道或隧道围岩屏蔽防护结构，其特征在于，所述陶瓷基屏蔽材料包括下述重量份的组分:碳化硅8-10份、石墨3-6份、钛粉2-3份、铝粉4-5份、钢渣40-50份、粉煤灰30-35份、碳酸钙1-2份和甲基纤维素2-3份。

4.根据权利要求1所述的一种巷道或隧道围岩屏蔽防护结构，其特征在于，所述细竹混凝土层是一种细竹编织主筋混凝土结构，包含主筋结构和混凝土层。

5.根据权利要求1所述的一种巷道或隧道围岩屏蔽防护结构，其特征在于，所述吸能控制层是由厚度与直径比小于2、外壁肋纹、内含孔隙的多孔钢筒组成，所述多孔钢筒为吸能控制器。

6.根据权利要求4所述的一种巷道或隧道围岩屏蔽防护结构，其特征在于，所述主筋由多层细竹编织构成，所述细竹编织主筋是由细竹编织成的格栅状细竹主筋，分为横向细竹层和纵向细竹层。

7.根据权利要求5所述的一种巷道或隧道围岩屏蔽防护结构，其特征在于，所述多孔钢筒，其孔洞形态为独立孔洞型，孔洞的直径5um～0.5mm之间，孔洞体积占钢材总体积的15％-20％。

8.根据权利要求1所述的一种巷道或隧道围岩屏蔽防护结构，其特征在于，所述纵向主支架沿着巷道或隧道左右对称排列支撑，其上下部分别通过吸能控制器支撑在细竹混凝土层上，所述横向侧支架左右各两根，向巷道或隧道内侧方向着力固定支撑在纵向主支架上，向巷道或隧道外侧方向通过吸能控制器支撑在细竹混凝土层上。

9.根据权利要求6所述的一种巷道或隧道围岩屏蔽防护结构，其特征在于，所述横向细竹层相邻层之间层距为4-8cm，相邻纵向细竹层之间层距为4-8cm。

10.一种采用如权利要求1-9任意一项所述一种巷道或隧道围岩屏蔽防护结构的防护方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

S1)对巷道或隧道围岩内壁的表面进行预处理；

S2)将陶瓷基屏蔽浆料喷射在巷道或隧道围岩内壁上，自然冷却固化形成陶瓷基屏蔽层；

S3)根据细竹混凝土层厚度搭建支撑灌浆模具槽，在模具内放置细竹编织主筋；

S4)架设支架，在相应支撑位点设置吸能控制器；

S5)向灌浆模具槽内灌注水泥砂石浆料，固化形成细竹混凝土层；

S6)拆除支撑模具，保留支架及吸能控制器，屏蔽防护结构构建完成。

11.根据权利要求10所述一种巷道或隧道围岩屏蔽防护结构的防护方法，其特征在于，所述S1)的具体步骤为：

S1.1)对巷道或隧道围岩内壁的表面进行粗糙处理；

S1.2)将经过S1.1)处理后的表面上每隔25-40cm设置锥形孔,锥形孔的深度不小于10cm。

12.根据权利要求10所述一种巷道或隧道围岩屏蔽防护结构的防护方法，其特征在于，S2)所述陶瓷基屏蔽浆料的制备步骤和使用方法为：

S2.1)按照上述陶瓷基屏蔽材料组分配比分别称取各个物料；

S2.2)将碳化硅、铝粉、钢渣、粉煤灰投入球磨机中球磨10-12h，

得到混合粉末；

S2.3)将石墨、钛粉投入球磨机中球磨6-8h，得到混合粉末；

S2.4)将步骤S2.2)球磨后的混合粉末加热至800-1200℃熔化，形成熔体；

S2.5)将步骤S2.3)球磨后的混合粉末投入步骤S2.4)所述熔体中搅拌10-12min至均匀；

S2.6)继续加入甲基纤维素和研磨后的碳酸钙，搅拌20-25min；

S2.7)维持温度900-950℃范围内，保持熔体状态30-40min；

S2.8)将上述步骤处理后的熔体直接喷填在需要屏蔽部位，自然冷却后，形成陶瓷基屏蔽层。