[发明专利]一种预空软岩巷道支护结构及其施工方法

说明书

本发明属于软岩巷道支护技术领域，具体涉及一种预空软岩巷道支护结构及其施工方法，包括巷道，巷道内表面布置有连接板和钢拱架，巷道下方开设有加固槽而底角开设有底角泄压槽，钢拱架底端与V型架两端设置在底角泄压槽中，V型架中端设置在加固槽内，巷道围岩面设有的注浆层中固定安装有预应力锚杆和锚索，预应力锚杆和锚索上挂附的钢丝绳网内侧喷射有混凝土封层，连接板卡接连接的卡接板通过连接螺栓连接有盖板，盖板与连接板之间安装有气水管路系统和电力线缆系统，钢拱架、V型架组成的近似三角形的支护面受力均衡性好，对围岩的支撑力强，使用专用工具开启的连接板、盖板可安全有效的利用钢拱架的底角空间，降低管路和电力线缆的铺设难度。

技术领域

本发明属于软岩巷道支护技术领域，具体涉及一种预空软岩巷道支护结构及其施工方法。

背景技术

随着煤矿开采范围的扩展，开采深度不断增加，开采条件越来越困难，尤其是大埋深、复杂构造和采动应力下软弱岩煤体自身膨胀给巷道支护带来的叠加压力，一直是困扰煤矿巷道支护的难题。因为这些压力有时间快慢的差异，力的大小和方向差异，因此是不等时、不均匀的叠加压力组合。巷道支护在这种不均匀的叠加压力作用下，会遭到反复破坏，常规的支护技术难以保证巷道的稳定。巷道支护不稳定，影响矿井建设期间的安全生产，也会给以后的正常使用带来安全隐患。

而预空技术是针对流变和膨胀性较大的软弱岩、煤体巷道的实际，依据巷道功能要求设计的断面规格，科学的拓展，预先留出一定空间，促使围岩体内复杂的叠加应力在掘出巷道空间时得以释放，以达到二次应力场初步形成平衡状态的技术举措。因为在围岩初步形成二次应力场平衡状态期间，必然会发生大量的收敛变形，如提前预留一定空间，使围岩压力在实施支护措施之前就得以释放，就可为下道工序提供坚实的处理基础。

传统支护结构中广泛采用的U型支护架的两个底角是应力传递的交汇点、产生尖角效应敏感区和巷道支护围岩矢量的立足点，易出现应力集中的情况，帮壁底角变形后会加快巷道的破坏而达不到理想的支护效果。

发明内容

传统支护结构中广泛采用的U型支护架的两个底角是应力传递的交汇点、产生尖角效应敏感区和巷道支护围岩矢量的立足点，易出现应力集中的情况，帮壁底角变形后会加快巷道的破坏而达不到理想的支护效果。本发明提供了一种预空软岩巷道支护结构及其施工方法，钢拱架、V型架组成的近似三角形的支护面受力均衡性好，对围岩的支撑力强，使用专用工具开启的连接板、盖板可安全有效的利用钢拱架的底角空间，降低管路和电力线缆的铺设难度。

本发明提供如下技术方案：一种预空软岩巷道支护结构，包括巷道，所述巷道的内表面布置有连接板和钢拱架，所述巷道的底部铺设有底板，所述底板的下方铺设有矸石回填层，所述矸石回填层下方的巷道围岩中开设有加固槽，所述巷道的底角开设有底角泄压槽，所述底角泄压槽和加固槽内喷施有混凝土，所述钢拱架的底端与V型架的两端均固定设置在底角泄压槽中，所述V型架的中端固定设置在加固槽内，所述巷道的围岩面设有注浆层，所述注浆层中固定安装有预应力锚杆和锚索，所述预应力锚杆和锚索上挂附有钢丝绳网，所述钢丝绳网的内侧喷射有混凝土封层，所述连接板卡接固定有卡接板，所述卡接板的顶端通过连接螺栓固定连接有盖板，巷道两帮的盖板与连接板之间分别安装有气、水管路系统和电力线缆系统。

其中，所述钢拱架与巷道的围岩表面相配合设置于巷道内部，钢拱架由顶部的拱形结构和两侧与拱形结构相切的竖直部组成，钢拱架两侧的竖直部与V型架两端的夹角角度为90°，V型架的中端高度低于左右两端的高度；钢拱架、V型架可配合形成一个近似三角形的支护面，支护受力均衡性好，可有效增加对围岩的支撑力。

其中，所述钢拱架为工字型钢结构。

其中，所述V型架的数量与钢拱架的数量相同，V型架由两根相互交叉的竖直钢材组成，两根相互交叉的竖直钢材的相交处即为V型架的中端；V型架可同时受到下方的压力和巷道顶帮下压造成的钢拱架产生的外拉力，限制钢拱架的底角向外移动。