長大深埋瓦斯突出隧道無焊支護結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種長大深埋瓦斯突出隧道無焊支護結(jié)構(gòu)，由初期支護鋼架和超前支護鋼骨架構(gòu)成，初期支護鋼架由多榀拱架組成，拱架通過錨固在隧道壁上的鎖腳錨桿和螺母固定連接；相鄰拱架之間通過縱向連接拉桿和螺母固定連接；所述超前支護鋼骨架包括多根前伸并灌漿錨固的無縫鋼管形成管棚結(jié)構(gòu)，每根無縫鋼管對應一灌漿孔，多個灌漿孔沿隧道控制輪廓線的上部和左右?guī)头植汲蓛膳牛瑑膳殴酀{孔相互錯位，且無縫鋼管在遇煤層時具有穿出煤層的部分，超前支護鋼骨架還包括沿隧道壁向外傾斜40～50°插入巖層或煤層并灌漿錨固的多根花管結(jié)構(gòu)的超前小導管。本實用新型的有益效果是，可有效減少隧道掘進動火頻次及時間，隧道掘進安全，煤系地層通過快速。
【專利說明】
長大深埋瓦斯突出隧道無焊支護結(jié)構(gòu)
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種瓦斯突出隧道掘進支護結(jié)構(gòu)，特別是一種長大深埋瓦斯突出隧道無焊支護結(jié)構(gòu)。
【背景技術】
[0002]隨著我國交通事業(yè)的發(fā)展，穿越含瓦斯地層修筑隧道的情況越來越多，高瓦斯隧道數(shù)量也在不斷增加。雖然目前國內(nèi)施工的瓦斯隧道多以高瓦斯為主，但存在瓦斯突出、有瓦斯突出現(xiàn)象的較少，一般采用常規(guī)煤礦巷道掘進的辦法，施工速率低，工期較長。據(jù)不完全統(tǒng)計，國內(nèi)涉及有煤與瓦斯突危險的隧道有發(fā)耳公路隧道、烏蒙山鐵路隧道等，但未完全形成一套關于煤與瓦斯突隧道施工的工藝方法，國外瓦斯隧道施工可借鑒的經(jīng)驗較少。傳統(tǒng)施工初期支護拱架連接通常采用電焊焊接，在焊接工作地點前后各20m范圍內(nèi)，風流中瓦斯?jié)舛炔坏么笥?.5%，并不得有可燃物，作業(yè)點應至少配備2個供水閥門和滅火器，并在作業(yè)完成前必須由專人檢查，確認無殘火后方可結(jié)束作業(yè)。作業(yè)完成后噴水澆灑，并觀察lh。該施工方法費時費力，而且不能完全保證施工安全及施工人員的人身安全。為此，需要對支護結(jié)構(gòu)進行改進，以形成初期支護的無焊連接，減少隧道掘進動火頻次及時間，為隧道安全、快速通過煤系地層提供保障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種長大深埋瓦斯突出隧道無焊支護結(jié)構(gòu)，以減少隧道掘進動火頻次及時間，為隧道安全、快速通過煤系地層提供保障。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術方案:
[0005]—種長大深埋瓦斯突出隧道無焊支護結(jié)構(gòu)，由初期支護鋼架和超前支護鋼骨架構(gòu)成，初期支護鋼架由多榀拱架組成，拱架通過錨固在隧道壁上的鎖腳錨桿和螺母固定連接；相鄰拱架之間通過縱向連接拉桿和螺母固定連接;所述超前支護鋼骨架包括多根前伸并灌漿錨固的無縫鋼管形成管棚結(jié)構(gòu)，每根無縫鋼管對應一灌漿孔，多個灌漿孔沿隧道控制輪廓線的上部和左右?guī)头植汲蓛膳牛瑑膳殴酀{孔相互錯位，且無縫鋼管在遇煤層時具有穿出煤層的部分。
[0006]采用上述技術方案的本實用新型，通過初期支護鋼架和超前支護鋼骨架形成隧道掘進的初期和超前支護，超前支護鋼骨架通過水泥漿錨固對煤層或巖層形成加固結(jié)構(gòu)，確保掘進安全，初期支護鋼架為煤體或巖體掘開后對隧道形成初期支護，并可通過后期的加固方式形成永久支護的組成部分，初期支護鋼架通過錨固或螺栓螺母連接方式固定。因此，超前支護鋼骨架和初期支護鋼架均不需動火焊接，滿足瓦斯突出的隧道施工安全性要求。
[0007]優(yōu)選的，所述灌漿孔孔徑為89mm，灌漿孔的孔口與煤層之間的垂直距離為1.5?2.5m，灌漿孔的孔口段內(nèi)還設灌漿管，兩排灌漿孔之間的排間距為0.25?0.40m;所述無縫鋼管的公稱通徑為50mm，無縫鋼管在遇煤層時具有穿出煤層至少1.0m的部分。以使超前支護鋼骨架能夠具有足夠的加固強度，確保對煤層或巖層形成加固牢固，以形成安全性高的掘進環(huán)境。
[0008]優(yōu)選的，所述拱架的外壁面上焊接有連接構(gòu)件，連接構(gòu)件上設有穿過所述縱向連接拉桿一端的連接孔，縱向連接拉桿兩端分別通過螺合并對所述連接構(gòu)件形成夾持的兩個螺母與連接構(gòu)件固定連接。以確保連接方便性和牢固性。
[0009]進一步優(yōu)選的，所述連接構(gòu)件由不等邊角鋼構(gòu)成，該不等邊角鋼的寬邊與所述拱架焊接;所述連接孔設在所述不等邊角鋼的窄邊上。進一步確保連接牢固性。
[0010]優(yōu)選的，所述拱架由工字鋼制成的多個節(jié)段拼接形成拱壁段和墻壁段，相鄰節(jié)段之間通過分別焊接固定在對應節(jié)段端部的接頭連接鋼板由螺栓螺母固定連接。以確保拱架制作的方便性和連接牢固性，并形成良好的支護強度。
[0011]進一步優(yōu)選的，所述拱壁段的拱腳部和墻壁段的墻腳部均焊接有鎖腳連接鋼板，鎖腳連接鋼板兩端分別設有一鎖腳連接孔;所述鎖腳錨桿由一端螺合并對鎖腳連接鋼板形成夾持的兩個螺母與鎖腳連接鋼板固定連接。確保鎖腳錨桿與拱架形成方便和牢固的連接。
[0012]優(yōu)選的，所述超前支護鋼骨架還包括沿隧道壁向外傾斜40?50°插入巖層或煤層并灌漿錨固的多根花管結(jié)構(gòu)的超前小導管，超前小導管尾端與緊鄰的所述拱架焊接固定，超前小導管前端呈封閉的尖錐狀，超前小導管管壁上形成的任一漿液出口距尾端管口不小于350mm。超前小導管通過預鉆孔打入煤體或巖體內(nèi)，然后灌漿與煤體或巖體固結(jié)，以在初期支護鋼架形成階段對煤體或巖體形成進一步加固，減少初期支護鋼架的負荷；同時，超前小導管通過尾部與初期支護鋼架焊接固定可進一步提高隧道初期支護和后期永久支護的牢固性，確保隧道掘進和使用安全，為后期永久支護的牢固性提供保障。
[0013]進一步優(yōu)選的，所述超前小導管尾部焊接有鋼筋箍，超前小導管還通過尾部與所述初期支護鋼架焊接固定。鋼筋箍可有效防止超前小導管口部被沖擊破裂，進一步確保煤體或巖體固化強度。
[0014]本實用新型與現(xiàn)有技術相比的有益效果是，可有效減少隧道掘進動火頻次及時間，隧道掘進安全，隧道煤系地層通過快速。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是本實用新型中灌漿孔的孔口分布示意圖。
[0017]圖3是本實用新型中灌漿孔深度示意圖。
[0018]圖4是本實用新型中超前支護鋼骨架的部分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖5是本實用新型中超前小導管的分布示意圖。
[0020]圖6是本實用新型中超前小導管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖7是本實用新型中同一拱架相鄰節(jié)段間的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖8是本實用新型中相鄰拱架間的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明，但并不因此將本實用新型限制在所述的實施范圍之中。
[0024]參見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8，一種長大深埋瓦斯突出隧道無焊支護結(jié)構(gòu)，由初期支護鋼架和超前支護鋼骨架構(gòu)成，初期支護鋼架由多榀拱架I組成，拱架I通過錨固在隧道壁上的鎖腳錨桿2和螺母固定連接;相鄰拱架I之間通過縱向連接拉桿3和螺母固定連接，同一拱架I上的相鄰縱向連接拉桿3間距1.0?1.5m;超前支護鋼骨架包括多根前伸并灌漿錨固的無縫鋼管4形成管棚結(jié)構(gòu)，每根無縫鋼管4對應一灌漿孔5，多個灌漿孔5沿隧道控制輪廓線的上部和左右?guī)头植汲蓛膳?，兩排灌漿孔5相互錯位，且無縫鋼管4在遇煤層時具有穿出煤層至少1.0m的部分。其中，灌漿孔5孔徑為89mm，灌漿孔5的孔口與煤層之間的垂直距離為1.5?2.5m，灌漿孔5中心沿隧道壁向外傾斜5?10°，灌漿孔5的孔口段內(nèi)還設灌漿管7;兩排灌漿孔5之間的排間距為0.25?0.40m，同一排中相鄰灌漿孔5間距0.6?
0.Sm;無縫鋼管4的公稱通徑為50mm，無縫鋼管4前端設有回漿孔4a，無縫鋼管4尾部搭接在拱架I上;超前支護鋼骨架還包括沿隧道壁向外傾斜40?50°插入巖層或煤層并灌漿錨固的多根花管結(jié)構(gòu)的超前小導管10，多根超前小導管10呈扇形的分布在隧道的上拱部，超前小導管10采用外徑42mm及壁厚3.5mm的熱乳無縫鋼管制作，超前小導管10尾端與緊鄰的拱架I焊接固定，超前小導管10前端呈封閉的尖錐狀，超前小導管10管壁上的多個漿液出口 1a呈梅花形分布，相鄰漿液出口 1a的軸向間距150?200mm，任一漿液出口 1a距尾端管口不小于350mm。超前小導管10尾部焊接有直徑8mm鋼筋構(gòu)成的鋼筋箍11，超前小導管10還通過尾部與所述初期支護鋼架焊接固定。
[0025]其中，拱架I由工字鋼制成的多個節(jié)段Ia拼接形成拱壁段和墻壁段，相鄰節(jié)段Ia之間通過分別焊接固定在對應節(jié)段Ia端部的接頭連接鋼板Ib由螺栓螺母固定連接;拱壁段的拱腳部和墻壁段的墻腳部均焊接有鎖腳連接鋼板9，鎖腳連接鋼板9兩端分別設有一鎖腳連接孔;鎖腳錨桿2由一端螺合并對鎖腳連接鋼板9形成夾持的兩個螺母與鎖腳連接鋼板9固定連接。拱架I的外壁面上焊接有連接構(gòu)件8，連接構(gòu)件8上設有穿過所述縱向連接拉桿3—端的連接孔，縱向連接拉桿3兩端分別通過螺合并對所述連接構(gòu)件8形成夾持的兩個螺母與連接構(gòu)件8固定連接。連接構(gòu)件8由不等邊角鋼構(gòu)成，該不等邊角鋼的寬邊與所述拱架I焊接;連接孔設在所述不等邊角鋼的窄邊上。
[0026]本實用新型在用于隧道掘進時，采用臺階法掘進，在掘進掌子面前先做超前支護鋼骨架的灌漿孔4和無縫鋼管4，然后灌漿固化，在遇松軟巖層或煤層時，還應先對松軟層進行鉆孔灌漿，對松軟層進行固化處理;在掘出掌子面后，做初期支護鋼架中拱架I的拱壁段的拱部和拱腳，然后進行超前小導管10的施工及拱架I的墻壁段施工，二者可交叉進行。其現(xiàn)場動火焊接的部分只有超前小導管10的對應拱架I，其動火頻次低，隧道掘進安全性好。
[0027]以上雖然結(jié)合了附圖描述了本實用新型的實施方式，但本領域的普通技術人員也可以意識到對所附權利要求的范圍內(nèi)作出各種變化或修改，這些修改和變化應理解為是在本實用新型的范圍和意圖之內(nèi)的。
【主權項】
1.一種長大深埋瓦斯突出隧道無焊支護結(jié)構(gòu)，其特征在于，由初期支護鋼架和超前支護鋼骨架構(gòu)成，初期支護鋼架由多榀拱架(I)組成，拱架(I)通過錨固在隧道壁上的鎖腳錨桿(2)和螺母固定連接;相鄰拱架(I)之間通過縱向連接拉桿(3)和螺母固定連接;所述超前支護鋼骨架包括多根前伸并灌漿錨固的無縫鋼管(4)形成管棚結(jié)構(gòu)，每根無縫鋼管(4)對應一灌漿孔(5)，多個灌漿孔(5)沿隧道控制輪廓線的上部和左右?guī)头植汲蓛膳?，兩排灌漿孔(5)相互錯位，且無縫鋼管(4)在遇煤層時具有穿出煤層(6)的部分。2.根據(jù)權利要求1所述的長大深埋瓦斯突出隧道無焊支護結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述灌漿孔(5)孔徑為89mm，灌漿孔(5)的孔口與煤層之間的垂直距離為1.5?2.5m，灌漿孔(5)的孔口段內(nèi)還設灌漿管(7)，兩排灌漿孔(5)之間的排間距為0.25?0.40m;所述無縫鋼管(4)的公稱通徑為50_，無縫鋼管(4)在遇煤層時具有穿出煤層至少1.0m的部分。3.根據(jù)權利要求1所述的長大深埋瓦斯突出隧道無焊支護結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述拱架(I)的外壁面上焊接有連接構(gòu)件(8 )，連接構(gòu)件(8)上設有穿過所述縱向連接拉桿(3)—端的連接孔，縱向連接拉桿(3)兩端分別通過螺合并對所述連接構(gòu)件(8)形成夾持的兩個螺母與連接構(gòu)件(8 )固定連接。4.根據(jù)權利要求3所述的長大深埋瓦斯突出隧道無焊支護結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述連接構(gòu)件(8)由不等邊角鋼構(gòu)成，該不等邊角鋼的寬邊與所述拱架(I)焊接;所述連接孔設在所述不等邊角鋼的窄邊上。5.根據(jù)權利要求1?4中任意一項權利要求所述的長大深埋瓦斯突出隧道無焊支護結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述拱架(I)由工字鋼制成的多個節(jié)段(Ia)拼接形成拱壁段和墻壁段，相鄰節(jié)段(Ia)之間通過分別焊接固定在對應節(jié)段(Ia)端部的接頭連接鋼板(Ib)由螺栓螺母固定連接。6.根據(jù)權利要求5所述的長大深埋瓦斯突出隧道無焊支護結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述拱壁段的拱腳部和墻壁段的墻腳部均焊接有鎖腳連接鋼板(9)，鎖腳連接鋼板(9)兩端分別設有一鎖腳連接孔;所述鎖腳錨桿(2)由一端螺合并對鎖腳連接鋼板(9)形成夾持的兩個螺母與鎖腳連接鋼板(9)固定連接。7.根據(jù)權利要求1?4中任意一項權利要求所述的長大深埋瓦斯突出隧道無焊支護結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述超前支護鋼骨架還包括沿隧道壁向外傾斜40?50°插入巖層或煤層并灌漿錨固的多根花管結(jié)構(gòu)的超前小導管(10)，超前小導管(10)尾端與緊鄰的所述拱架(I)焊接固定，超前小導管(10)前端呈封閉的尖錐狀，超前小導管(10)上任一漿液出口(1a)距尾端管口不小于350mm。8.根據(jù)權利要求7所述的長大深埋瓦斯突出隧道無焊支護結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述超前小導管(10)尾部焊接有鋼筋箍(11)。
【文檔編號】E21D11/00GK205477642SQ201620188615
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月11日
【發(fā)明人】鄒永紅, 曹美俊, 王強, 李林林, 王江, 代黔彪, 李兆奎, 葛仲元
【申請人】中鐵十八局集團有限公司, 中鐵十八局集團隧道工程有限公司