一種控制底臌的讓抗裝置及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公布了一種控制底臌的讓抗裝置，特別適用于底臌變形量大的煤礦等礦山高地應(yīng)力軟巖巷道底板的穩(wěn)定性控制。
【背景技術(shù)】
[0002]底臌是煤礦巷道、金屬礦山和交通隧道等地下工程中經(jīng)常遇到的穩(wěn)定性問題，在底板巖性較差的巷道尤其是高地應(yīng)力軟巖巷道中出現(xiàn)較多。底臌變形量大的巷道，會影響巷道正常使用，增加支護(hù)和維修成本，嚴(yán)重的底臌在煤礦生產(chǎn)中還會影響煤礦通風(fēng)，導(dǎo)致瓦斯積聚?？梢姡刂频纂潜ＷC巷道運(yùn)輸和使用安全的關(guān)鍵。
[0003]巷道底臌的防治措施可分為兩種:一種是將巷道已底臌的部分清除，這是一種消極的治理底臌的措施；另一種是從降低巷道圍巖應(yīng)力和保持圍巖強(qiáng)度兩方面防治底臌，較成熟的方法有仰拱法、底板錨桿錨索法、底板注漿法、封閉式金屬支架法、錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)法和錨網(wǎng)注聯(lián)合支護(hù)法。上述方法在實(shí)際運(yùn)用過程中起到了一定的效果，但是針對高地應(yīng)力軟巖巷道，其治理效果不是很理想，巷道底板仍舊產(chǎn)生較大的位移。
[0004]在本發(fā)明之前，申請?zhí)枮?01210093811.1的發(fā)明公布了一種反底拱錨固梁控制底鼓的方法，其特征是將預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)作用在施工巷道的反底拱梁上，形成底板梁和預(yù)應(yīng)力錨固作用耦合的錨固梁，協(xié)同發(fā)揮主被動支護(hù)作用，但是其錨固梁為剛性結(jié)構(gòu)，變形能力有限，不適用于底臌變形量大的軟巖巷道的支護(hù)。
[0005]申請?zhí)枮?01420476275.8的實(shí)用新型公開了一種適用于軟巖隧道的仰拱結(jié)構(gòu)，包括預(yù)應(yīng)力錨桿、自鉆式中空注漿錨桿、雙層剛拱架、泡沫混凝土、鋼筋混凝土和箍具。特點(diǎn)是型鋼與泡沫混凝土通過箍具搭接成拱，雖然泡沫混凝土混在高地應(yīng)力條件下產(chǎn)生變形，但變形空間有限，上下層仍為剛性約束，對于高地應(yīng)力軟巖巷道的支護(hù)效果有待于提高。
[0006]針對以上方法對高地應(yīng)力軟巖巷道底臌治理的缺陷，需要發(fā)明一種具有讓抗功能的支護(hù)裝置，在讓抗空間內(nèi)使讓抗裝置與底板共同變形，當(dāng)?shù)装逦灰七_(dá)到讓抗空間的臨界值時，裝置發(fā)揮其剛性支護(hù)作用，將底臌控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明針對現(xiàn)有支護(hù)方法的不足，提供一種控制底臌的讓抗裝置及其施工方法，通過該裝置解決高地應(yīng)力軟巖巷道底鼓變形量大的問題，既可用于臨時支護(hù)也可作為永久支護(hù)。
[0008]本發(fā)明一種控制底臌的讓抗裝置的構(gòu)造是:由錨固系統(tǒng)和讓抗系統(tǒng)構(gòu)成，其特征在于，所述的錨固系統(tǒng)由軌枕式錨固梁、預(yù)應(yīng)力錨桿和預(yù)應(yīng)力錨索組成，所述的讓抗系統(tǒng)由滑動組件、弧形彈性鋼帶和高強(qiáng)彈簧組成。
[0009]所述的軌枕式錨固梁是預(yù)制的鋼筋混凝土梁，梁體上預(yù)留錨固孔道，在裝置變形后期提供剛性支護(hù)，防止變形進(jìn)一步發(fā)展；所述的預(yù)應(yīng)力錨桿采用直徑為18mm?25mm的帶肋鋼筋，錨固方式可采用端錨或全長錨固；所述的預(yù)應(yīng)力錨索采用礦用錨索，預(yù)應(yīng)力錨桿和預(yù)應(yīng)力錨索錨固到軌枕式錨固梁上，為讓抗裝置提供錨固力，維持整個裝置的穩(wěn)定。
[0010]所述的滑動組件，由厚度為1mm的鋼板焊接而成，安置在隧道拱腳處并用錨桿固定，為弧形彈性鋼帶兩端提供較大的變形空間；所述的弧形彈性鋼帶用厚度為6mm?12mm且彈性變形良好的鋼板經(jīng)切割、彎曲加工制成，底部與巷道坑底貼合，端部插入滑動組件內(nèi)并固定，鋼帶上預(yù)留直徑為25mm?35mm的安裝孔洞；所述的高強(qiáng)彈簧為壓縮變形彈簧，設(shè)置在軌枕式錨固梁和弧形彈性鋼帶之間，錨索從高強(qiáng)彈簧中穿過。
[0011]本發(fā)明一種控制底臌的讓抗裝置的施工方法，具體包括以下步驟:
(O按照設(shè)計(jì)要求開挖巷道斷面，在指定位置安設(shè)預(yù)應(yīng)力錨桿和預(yù)應(yīng)力錨索；
(2)在巷道底板沿開挖輪廓噴射一層30mm?50mm厚的混凝土并保持底板弧面圓順，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度之后，在邊墻底部安裝滑動組件并固定；
(3)將弧形彈性鋼帶按照預(yù)留孔洞位置穿過預(yù)應(yīng)力錨桿和預(yù)應(yīng)力錨索安放就位，并固定到滑動組件上，將高強(qiáng)彈簧套在預(yù)應(yīng)力錨索上；
(4)將軌枕式錨固梁穿過預(yù)應(yīng)力錨桿安放在滑動組件上并固定，將預(yù)應(yīng)力錨索穿過軌枕式錨固梁的預(yù)留孔，對預(yù)應(yīng)力錨桿和預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行錨固和施加預(yù)應(yīng)力。
[0012]本發(fā)明一種控制底臌的讓抗裝置，通過裝置的讓抗變形功能和剛性支護(hù)作用解決高地應(yīng)力軟巖巷道底臌變形量大的問題，其優(yōu)點(diǎn)為:
(1)采用裝配式結(jié)構(gòu)，施工速度快，安裝過程方便快捷，可在巷道開拓完成之后及早對底板進(jìn)行支護(hù)；
(2)讓抗系統(tǒng)與底板共同變形，隨著變形量的增加，弧形彈性鋼帶和高強(qiáng)彈簧的抗力也逐漸變大，當(dāng)?shù)纂冃瘟窟_(dá)到讓抗變形空間的臨界值時，裝置上部的軌枕式錨固梁發(fā)揮其剛性支護(hù)作用，控制底板變形；
(3)讓抗變形空間大，弧形彈性鋼帶和高強(qiáng)彈簧可根據(jù)現(xiàn)場底鼓實(shí)測變形量靈活選取；
(4)對于臨時支護(hù)的巷道，其軌枕式錨固梁和讓抗系統(tǒng)可以回收利用，節(jié)約了支護(hù)成本；
(5)根據(jù)運(yùn)輸需要可在軌枕式錨固梁上安設(shè)運(yùn)輸鋼軌，同時也增加了各裝置之間的整體性。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明一種控制底臌的讓抗裝置在巷道斷面空間內(nèi)的布置圖。
[0014]圖例說明:1_軌枕式錨固梁；2_預(yù)應(yīng)力錨桿；3_預(yù)應(yīng)力錨索；4_滑動組件；5_弧形彈性鋼帶；6-高強(qiáng)彈簧。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明提供了一種控制底臌的讓抗裝置，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0016]如圖1所示，本發(fā)明一種控制底臌的讓抗裝置，主要由軌枕式錨固梁1、預(yù)應(yīng)力錨桿2、預(yù)應(yīng)力錨索3、滑動組件4、弧形彈性鋼帶5和高強(qiáng)彈簧6組成。
[0017]所述的軌枕式錨固梁I是預(yù)制的鋼筋混凝土梁，梁體上預(yù)留錨固孔道；所述的預(yù)應(yīng)力錨桿2采用帶肋鋼筋，錨固方式可采用端錨或者是全長錨固；所述的預(yù)應(yīng)力錨索3采用礦用錨索。
[0018]所述的滑動組件4為容納弧形彈性鋼帶兩端變形的扁平組件，由鋼板焊接而成，安置在隧道拱腳處并用錨桿固定；所述的弧形彈性鋼帶5用彈性變形良好的鋼板經(jīng)切割、彎曲加工制成，底部與巷道坑底貼合，端部插入滑動組件內(nèi)并固定；所述的高強(qiáng)彈簧6為壓縮變形彈簧，放置在軌枕式錨固梁和弧形彈性鋼帶之間，錨索從高強(qiáng)彈簧中穿過。
[0019]本發(fā)明一種控制底臌的讓抗裝置的施工方法，具體包括以下步驟:
(O按照設(shè)計(jì)要求開挖巷道斷面，在指定位置安設(shè)預(yù)應(yīng)力錨桿2和預(yù)應(yīng)力錨索3 ;
(2)在巷道底板沿開挖輪廓噴射一層30mm?50mm厚的混凝土并保持底板弧面圓順，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度之后，在邊墻底部安裝滑動組件4并固定；
(3)將弧形彈性鋼帶5按照預(yù)留孔洞位置穿過預(yù)應(yīng)力錨桿2和預(yù)應(yīng)力錨索3安放就位，并固定到滑動組件4上，將高強(qiáng)彈簧6套在預(yù)應(yīng)力錨索3上；
(4)將軌枕式錨固梁I穿過預(yù)應(yīng)力錨桿2安放在滑動組件4上并固定，將預(yù)應(yīng)力錨索3穿過軌枕式錨固梁I的預(yù)留孔，對預(yù)應(yīng)力錨桿2和預(yù)應(yīng)力錨索3進(jìn)行錨固和施加預(yù)應(yīng)力。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種控制底臌的讓抗裝置，其特征在于，它由錨固系統(tǒng)和讓抗系統(tǒng)構(gòu)成；所述的錨固系統(tǒng)由軌枕式錨固梁、預(yù)應(yīng)力錨桿和預(yù)應(yīng)力錨索組成，其中，軌枕式錨固梁是預(yù)制的鋼筋混凝土梁，梁體上預(yù)留錨固孔道，在裝置變形后期提供剛性支護(hù)，預(yù)應(yīng)力錨桿和預(yù)應(yīng)力錨索錨固到軌枕式錨固梁上，為讓抗裝置提供錨固力；所述的讓抗系統(tǒng)由滑動組件、弧形彈性鋼帶和高強(qiáng)彈簧組成，所述的滑動組件，由厚度為10_的鋼板焊接而成，安置在隧道拱腳處并用錨桿固定，為弧形彈性鋼帶兩端提供較大的變形空間，弧形彈性鋼帶用厚度為6_?12_且彈性變形良好的鋼板經(jīng)切割、彎曲加工制成，底部與巷道坑底貼合，端部插入滑動組件內(nèi)并固定，鋼帶上預(yù)留直徑為25mm?35mm的安裝孔洞，高強(qiáng)彈簧為壓縮變形彈簧，放置在軌枕式錨固梁和弧形彈性鋼帶之間，錨索從高強(qiáng)彈簧中穿過。2.如權(quán)利要求1所述的一種控制底臌的讓抗裝置的施工方法，其特征在于，具體包括以下步驟: (O按照設(shè)計(jì)要求開挖巷道斷面，在指定位置安設(shè)預(yù)應(yīng)力錨桿和預(yù)應(yīng)力錨索； (2)在巷道底板沿開挖輪廓噴射一層30mm?50mm厚的混凝土并保持底板弧面圓順，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度之后，在邊墻底部安裝滑動組件并固定； (3)將弧形彈性鋼帶按照預(yù)留孔洞位置穿過預(yù)應(yīng)力錨桿和預(yù)應(yīng)力錨索安放就位，并固定到滑動組件上，將高強(qiáng)彈簧套在預(yù)應(yīng)力錨索上； (4)將軌枕式錨固梁穿過預(yù)應(yīng)力錨桿安放在滑動組件上并固定，將預(yù)應(yīng)力錨索穿過軌枕式錨固梁的預(yù)留孔，對預(yù)應(yīng)力錨桿和預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行錨固和施加預(yù)應(yīng)力。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種控制底臌的讓抗裝置及其施工方法，它是由錨固系統(tǒng)和讓抗系統(tǒng)構(gòu)成；其中錨固系統(tǒng)由軌枕式錨固梁、預(yù)應(yīng)力錨桿和預(yù)應(yīng)力錨索組成，為讓抗裝置提供錨固力；所述的讓抗系統(tǒng)由滑動組件、弧形彈性鋼帶和高強(qiáng)彈簧組成，其中滑動組件安置在隧道拱腳處，弧形彈性鋼帶底部與坑底貼合，兩端插入滑動組件，高強(qiáng)彈簧設(shè)置在軌枕式錨固梁和弧形彈性鋼帶之間。本發(fā)明采用讓抗系統(tǒng)與底板共同變形的思想，解決了軟巖巷道底臌變形量大的問題，裝置的抗力隨變形量增加而增大，最終將底臌變形控制在讓抗空間內(nèi)，在高地應(yīng)力軟巖巷道中可有效控制底臌，應(yīng)用前景廣闊。
【IPC分類】E21D21/00, E21D11/10, E21D20/00
【公開號】CN105201535
【申請?zhí)枴緾N201510686877
【發(fā)明人】朱慶文, 李承勝, 陸登科, 馬齊, 張國朋, 劉啟順
【申請人】山東科技大學(xué)
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年10月22日