深部大型硐室底板组合桩基群加固治理技术制造技术

本发明专利技术公开了深部大型硐室底板组合桩基群加固治理技术，包括底板反底拱结构、组合强基础梁结构和组合桩结构。其中，反底拱结构以U型钢和双层链接钢筋网为骨架，浇筑混凝土而成，能够将底板破坏应力分解和平衡；组合强基础梁结构以横向组合钢梁和双层链接钢筋网为骨架，浇筑混凝土而成，有效抵御底板破坏应力；组合桩结构由组合锚索束辅以高压封闭注浆胶结围岩而成，能够提供高预应力，限制硐室底板的初期变形；双层链接钢筋网将以上三种结构联接在一起，整体形成组合桩基群结构。该发明专利技术专利，将硐室底板加固形成封闭性整体结构，加强各个支护构件的联接和协同作用，能够有效保证深部大型硐室底板的安全稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤矿地下空间支护技术，具体是深部大型硐室底板组合桩基群加固治理技术。
技术介绍
随着煤炭开采强度的不断加大，资源日益减少，开采深度逐年增加，尤其是老牌煤炭生产基地，逐步步入千米深井的开采行列。在深部高地应力作用下，巷道支护问题日渐凸显；尤其是深部大型硐室，破坏尤为严重和剧烈。大型硐室服务年限长，一旦破坏，返修时间长、工程量大，严重制约着矿井的正常安全生产；底板作为整个硐室稳定的基础，其稳定性将决定整个硐室的安全稳定。当下深部巷道底板治理技术和结构多种多样，但针对深部大型硐室底板加固治理技术较少，同时当下已有硐室底板加固治理技术和结构存在一些不足之处：往往采用单一加固技术和结构，治理效果差，未能结合多种技术和结构对硐室底板进行加固，不能有效发挥各支护技术和结构的协同作用；支护结构各构件之间的联接性不强，往往出现因某一构件破坏而导致支护结构的整体破坏失稳；未能将硐室底板加固形成整体结构，底板存在明显的弱点和弱面，导致从弱点和弱面突破进而破坏整个底板；未能在硐室底板形成封闭性结构，导致水等外界因素对底板产生长期影响而破坏。
技术实现思路
本专利技术主要目的在于提供一种整体性好、封闭性强、易于现场施工的深部大型硐室底板加固治理技术，将整个硐室底板加固形成封闭性整体结构，结构具有极强的抗弯、承重能力，抑制硐室底板初期变形的同时，能够有效的抵御底板破坏应力，保证深部硐室底板的安全稳定。本专利技术专利为实现上述目的，采用以下技术方案：深部大型硐室底板组合桩基群加固治理技术，包括底板反底拱结构、组合强基础梁结构和组合桩结构；通过双层链接钢筋网将反底拱结构、组合强基础梁结构和组合桩结构联接在一起，混凝土浇筑形成整体桩基群结构，防止底板存在明显弱点和弱面。所述反底拱结构以U型钢和双层链接钢筋网为骨架，浇筑混凝土而成，反底拱结构能够有效的将底板破坏应力分解和平衡。所述组合强基础梁结构以横向组合钢梁和双层链接钢筋网为骨架，辅以混凝土浇筑而成，强基础梁结构抗弯、承重能力强，能够有效抵御底板破坏应力。所述组合桩结构由组合锚索束辅以高压封闭注浆胶结围岩体而成，组合桩结构抗拉拔、剪切能力强，能够提供较高的预应力，限制硐室底板的初期变形。作为改进，所述反底拱结构，U型钢为矿用29U型钢，双层链接钢筋网采用HRB335、φ8mm的钢筋编织，网格尺寸300×300mm，两层钢筋网间距400mm。作为改进，所述组合强基础梁结构，横向组合钢梁为矿用12#工字钢加工焊接而成，焊接点均采用破口焊接，双层链接钢筋网采用HRB335、φ8mm的钢筋编织，网格尺寸300×300mm，两层钢筋网间距300mm。作为改进，所述组合桩结构，组合锚索束为3根φ17.6mm的矿用普通锚索组合而成，托盘为400×400×20mm的方形钢板，螺母为矿用通用螺母，组合锚索束单根锚索预紧力不小于120kN，高压封闭注浆压力不小于6MPa。作为改进，所述混凝土为矿用混凝土，标号C30。本专利技术的有益效果是：1、形成的反底拱结构能够将底板破坏应力加以分解和平衡；强基础梁结构，具有较高的抗弯、承重能力，能够有效的抵御底板破坏应力；2、形成的硐室底板组合桩结构，具有较强的抗剪、抗拉拔能力，能够抵御底板破坏载荷的同时，提供较高的预应力，抑制底板围岩的初期变形；3、形成的底板组合桩基群整体封闭性结构，各支护构件相互联接、协同作用，减小支护构件被逐一破坏的概率，防止底板存在明显的弱点和弱面，隔绝了水等外界因素对底板的影响和损坏。附图说明图1是深部大型硐室底板组合桩基群加固治理技术的结构示意图。图2是组合强基础梁结构及其原理示意图。图3是横向组合钢梁结构及加工示意图。图4是组合桩结构及原理示意图。图5是组合锚索束结构示意图。图中：反底拱结构1、反底拱U型钢7、双层链接钢筋网4、混凝土6；组合强基础梁结构2、底板横向组合钢梁5；组合桩结构3、组合锚索束8、注浆胶结围岩体9；双层链接钢筋网下层钢网41、纵向拉筋42、上层钢筋网43；横向组合钢梁破口焊接点51；组合锚索束钻孔81、矿用普通锚索82、注浆短管83、托盘84、螺母85；q硐室底板竖向破坏力，q’硐室底板竖向破坏力的反力，Fx、Fy为q的水平和垂直分力，Fx’、Fy’为q’的水平和垂直分力，q1锚索束预应力，q0硐室底板均布预应力，N、F为组合桩结构的水平和竖向破坏力，N1、N2为N的分力，F1、F2为F的分力。具体实施方式下面结合图1至图5详细说明本专利技术专利的具体结构、工作原理和现场施工步骤。本专利技术专利的具体结构如下：深部大型硐室底板组合桩基群加固治理技术，其主要特征在于：包括反底拱结构1、组合强基础梁结构2、组合桩结构3；所述反底拱结构1，以U型钢7和双层链接钢筋网4为骨架，浇筑混凝土6而成；所述组合强基础梁结构2，以双层链接钢筋网4、横向组合钢梁5为骨架，浇筑混凝土6而成；所述组合桩结构3，由组合锚索束8，辅以高压封闭注浆胶结围岩体9而成；所述U型钢7为矿用29U型钢；所述双层链接钢筋网4，包括下层钢筋网41、纵向拉筋42、上层钢筋网43，采用HRB335、φ8mm的钢筋编织，网格尺寸300×300mm；所述混凝土6为矿用混凝土，标号C30；所述横向组合钢梁5为矿用12#工字钢加工而成，焊接点51采用破口焊接；所述组合锚索束8，包括组合锚索束钻孔81、矿用普通锚索82、注浆短管83、托盘84、螺母85；所述矿用普通锚索82为3根φ17.6mm的锚索组合而成；所述托盘84为400×400×20mm的方形钢板。本专利技术专利深部大型硐室底板组合桩基群加固治理技术工作原理如下：通过反底拱结构1将底板破坏力q积聚和分解为沿反底拱1断面的q和q’，能够有效的将破坏应力的水平分力Fx和Fx’平衡，降低底板破坏应力。组合桩结构3能够将作用在其自身上的水平和竖向破坏力N、F有效的分解，降低破坏力，保持自身结构的平衡和稳定。水平应力可分解为沿组合桩结构2的轴向力和法向力：（1）对于垂直应力：（2）沿组合桩结构2的轴向力Q1和法向力Q2：（3）组合桩的组合锚索束8施加的预紧力q1，通过强基础梁结构2将预紧力转化为沿硐室底板均布的预紧力q0，有效抑制底板围岩的初期变形。通过双层链接钢筋网4和整体浇筑混凝土6，将反底拱结构1、组合强基础梁结构2、组合桩结构3联接在一起，形成整体桩基群结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
深部大型硐室底板组合桩基群加固治理技术，其主要特征在于：包括底板反底拱结构、组合强基础梁结构和组合桩结构；所述反底拱结构以U型钢和双层链接钢筋网为骨架，浇筑混凝土而成；所述组合强基础梁结构，以横向组合钢梁和双层链接钢筋网为骨架，辅以混凝土浇筑而成；所述组合桩结构由组合锚索束辅以高压封闭注浆胶结围岩体而成；反底拱结构、组合强基础梁结构、组合桩结构之间通过双层链接钢筋网联接在一起，辅以混凝土浇筑形成整体桩基群封闭结构。

【技术特征摘要】
1.深部大型硐室底板组合桩基群加固治理技术，其主要特征在于：包括底板反底拱结
构、组合强基础梁结构和组合桩结构；所述反底拱结构以U型钢和双层链接钢筋网为骨架，
浇筑混凝土而成；所述组合强基础梁结构，以横向组合钢梁和双层链接钢筋网为骨架，辅以
混凝土浇筑而成；所述组合桩结构由组合锚索束辅以高压封闭注浆胶结围岩体而成；反底
拱结构、组合强基础梁结构、组合桩结构之间通过双层链接钢筋网联接在一起，辅以混凝土
浇筑形成整体桩基群封闭结构。
2.如权利要求1所述的深部大型硐室底板组合桩基群加固治理技术，其特征在于：所述
反底拱结构，U型钢为矿用29U型钢，双层链接钢筋网采用HRB335、φ8mm的钢筋编织，网格尺
寸300×300mm，两层钢筋网间距...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱光丽，王树立，张贵彬，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37