[发明专利]一种复合式支护结构、施工系统及方法

说明书

本发明涉及一种复合式支护结构、施工系统及方法，包括沿巷道纵向设置的多个弧板环，所述弧板环内侧面或外侧面设置有钢管混凝土环，所述弧板环由多个弧板拼接构成，钢管混凝土环由多个钢管分段拼接构成，弧板环和钢管混凝土环能够共同对巷道壁进行支撑，本发明的支护结构承载能力高，施工系统施工效率高，劳动强度低。

技术领域

本发明涉及地下工程支护技术领域，具体涉及一种复合式支护结构、施工系统及方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

当前，煤炭依旧是最大的能源供给方式，其80％以上是井工开采，并且开采深度以每年8-12m/a的速度增加，出现了一大批千米深井，而随着煤炭开采深度的不断增大，巷道压力不断加大，发明人发现，传统的支护结构承载能力不足，不适用于深部高应力复杂巷道，巷道常需要返修。同时传统的支护形式掘进和支护工序分离，导致巷道成型慢，影响煤炭的开采效率。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种复合式支护结构，承载能力强，支护效果好，适用于深部高应力复杂巷道的支护。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明的实施例提供了一种复合式支护结构，包括沿巷道纵向设置的多个弧板环，所述弧板环内侧面或外侧面设置有钢管混凝土环，所述弧板环由多个弧板拼接构成，钢管混凝土环由多个钢管分段拼接构成，弧板环和钢管混凝土环能够共同对巷道壁进行支撑。

第二方面，本发明的实施例提供了一种复合支护结构的施工系统：包括：

掘进机：用于对巷道进行开挖；

锚杆施工装置：包括临时支护，临时支护与第一行走机构连接，第一行走机构能够带动临时支护支撑住巷道顶面并且沿巷道纵向方向前进，所述临时支护设置有拱梁，拱梁连接有移动结构，所述移动机构与锚杆钻机连接，移动机构能够带动锚固钻机沿拱梁运动，对巷道进行锚杆施工；

弧板施工装置：包括承重台，承重台与第二行走机构连接，第二行走机构能够带动承重台沿巷道纵向方向前进，所述承重台前端通过伸缩件连接有旋转件，旋转件通过伸缩安装臂与固定件连接，固定件能够与弧板固定，旋转件能够带动安装臂转动，对弧板进行安装；

钢管施工装置：用于对钢管混凝土环进行施工。

第三方面，本发明的实施例提供了一种复合支护结构的施工系统的工作方法：包括同步进行的锚杆施工工序、弧板施工工序及钢管施工工序。

所述锚杆施工工序方法为：掘进机及锚杆施工装置同步前进，掘进机对掌子面岩层开挖，形成巷道空间，掘进机掘进设定距离停止，在巷道的内壁放置锚网，第一行走机构升起临时支护，支撑巷道顶面，移动机构带动锚杆钻机沿拱梁运动，对锚杆进行施工，完成锚网支护；

弧板施工工序的方法为：固定件与弧板固定，伸缩件伸缩，旋转件带动伸缩安装臂转动至设定位置，安装伸缩臂伸长，将弧板安装到位，采用相同的方法，自下向上完成多个弧板的安装，形成弧板环，第二行走机构工作，弧板施工装置前进，依次完成多个弧板环的安装；

钢管施工装置位于弧板施工装置的后方或前方，在弧板环安装完成后安装钢管混凝土环或钢管混凝土环安装完成后再安装弧板环；

弧板环及钢管混凝土环安装完成后，在弧板环与巷道内壁之间进行注浆。

本发明的有益效果：

1.本发明的复合式支护结构，利用钢管混凝土环、弧板环及锚杆共同对巷道进行支护，与传统的单一采用锚杆或钢棚支护相比，支护强度明显增强，适用于深部高应力复杂巷道的支护。