[发明专利]一种矿用防冲三柱并联式主动接顶可缩墩柱结构、支护系统及施工方法

权利要求书

1.一种矿用防冲三柱并联式主动接顶可缩墩柱结构，其特征在于，包括鞋板，顶部支撑板和三个墩柱；三个所述墩柱共用顶部支撑板和鞋板，一体固定实现刚性连接；

所述墩柱包括下节柱、上节柱和一个让压装置；所述让压装置由多块钢板和让压小柱组成，兼具顶升和可缩两个重要功能；所述让压装置竖向设置所述让压小柱，所述让压小柱直径和数量不同则让压小柱初撑力不同，让压能力也不同，让压小柱是钢管、钢筋或其它可缩材料；所述让压装置顶部与柱体顶盖接触；所述让压小柱的底部与柱体内的自由移动钢板接触，通过注浆抬升自由移动钢板使让压小柱向上运动，带动让压装置实现支柱接顶；所述下节柱、上节柱和让压装置联合组成可缩墩柱结构，三柱并联式支护于巷道顶、底板之间；

三个所述墩柱之间通过钢索相连，钢索交叉斜拉布置，并施加有预应力；

所述上节柱、下节柱均为钢管结构，所述下节柱的钢管内部灌注浆液；所述上节柱套设在下节柱外壁上；

所述上节柱钢管内设置有可滑动的第一圆形钢板，所述第一圆形钢板设置于让压小柱的顶部；

所述下节柱的钢管内设置有可滑动的第三圆形钢板，所述第三圆形钢板设置于让压小柱的底部；第二圆形钢板不可滑动，穿设在所述让压小柱上，并位于所述第一圆形钢板和第三圆形钢板之间；所述第三圆形钢板与下节柱的钢管内壁之间设置有第一密封圈，且第一密封圈固定于第三圆形钢板外周上。

2.如权利要求1所述的矿用防冲三柱并联式主动接顶可缩墩柱结构，其特征在于，所述下节柱之间通过钢索相连，钢索交叉斜拉布置，并施加有预应力；上节柱之间通过钢板和螺栓固定连接。

3.如权利要求2所述的矿用防冲三柱并联式主动接顶可缩墩柱结构，其特征在于，所述下节柱内部贯穿设置有抗弯钢条或抗弯圆钢。

4.如权利要求1所述的矿用防冲三柱并联式主动接顶可缩墩柱结构，其特征在于，所述顶部支撑板，第一圆形钢板，第三圆形钢板上开设有排气孔；

或者，所述让压小柱中间贯通设置有排气管，所述排气管的上端穿过顶部支撑板，下端穿过第三圆形钢管与下节柱的钢管内部连通。

5.如权利要求1所述的矿用防冲三柱并联式主动接顶可缩墩柱结构，其特征在于，所述上节柱的钢管与下节柱的钢管之间设置有第二密封圈；所述第二密封圈固定于上节柱的钢管底部内侧。

6.一种矿用防冲三柱并联式主动接顶可缩墩柱支护系统，其特征在于，包括沿巷道支护的多组如权利要求1-5任一项所述的可缩墩柱结构。

7.一种矿用防冲三柱并联式主动接顶可缩墩柱结构的施工方法，其应用于权利要求6所述的支护系统中，其特征在于，包括如下步骤：

1)在地面加工制作上节柱空钢管、下节柱空钢管、让压小柱、圆形钢板、顶部支撑板和鞋板，加工顶部支撑板和排气孔，下节柱加工注浆孔和鞋板，再组装让压小柱，第一让压小柱、第二让压小柱、第三让压小柱成让压结构，上节柱套入下节柱外侧；

2)在组装后运输到巷道内部，平整预设场地，根据设计确定支护位置，墩柱靠侧帮放置，安装时抗弯钢条或圆钢一侧远离巷道侧壁，分别安装三根墩柱到鞋板上；

3)固定墩柱，将墩柱与侧帮的锚杆连接，至少连接两根锚杆，形成上下两道固定措施，将槽钢扣于三根墩柱顶端；同时，相邻三根墩柱形成一墩柱组，上节柱间通过钢板加螺栓连接，下节柱间通过斜向钢索连接，增加了墩柱横向约束，增强墩柱组的稳定性；

4)干料投入制浆桶，并将水、早强剂、减水剂及特殊水泥按一定配比加入到浆体的拌制中，使制备的浆体达到预设的强度；

5)连接注浆管路，依次为：小型注浆泵-输送管-逆止阀-注浆孔，逆止阀开通，第一次使用注浆泵时应先泵送一罐水泥砂浆以润滑管路，然后正常灌注；

6)正式灌注时，先灌注中柱，使槽钢初步与巷道接触，浆体自流平免振捣，至浆体与下节柱钢管顶部平齐后，上节柱在下部浆体的顶升压力下逐渐抬高，直至墩柱达到预设的接顶压力后先停止注浆泵，关闭逆止阀，再拆卸管路，封堵注浆孔；连接边部墩柱，继续灌注，直至预设的空墩柱全部灌注完毕；

7)注浆完成后第二天进行饱满度检查，采用敲击进行初步检查，对于敲击声音存在差异的防冲墩柱，通过超声波进行细致检测，检查发现浆体不密实的墩柱，采用小型泵机通过排气孔注入水灰比比较低的高稠度浆体进行补浆，或重新架设新墩柱；

8)在正常使用时，内部高强浆体和墩柱柱壳结合形成高强支护体；冲击地压来临时，巨大压力超过墩柱的额定承载值，上节柱内的让压小柱被压缩变形，墩柱实现恒阻变形，保证巷道稳定。