本实用新型专利技术公开了一种深部巷道缓冲-吸能高抗力耦合支护结构，由最外层、中间层、最内层组成，最外层是锚喷支护、中间层是缓冲-吸能层、最内层是可缩性金属骨架和混凝土混合层与O型支护联合支护。所述最外层主要起到加固围岩和初步支护作用；所述中间层采用矸石粒和红粘土混合材料作为缓冲和吸收层，矸石粒是矿固有的资源，材料廉价，主要起到缓冲和吸能的隔震作用；所述最内层主要起到支护的整体稳定和支撑抗力作用。本实用新型专利技术结构仅适用于冲击地压强度为50～80MPa的岩层巷道支护，达到刚柔并存的支护效果。
【技术实现步骤摘要】
:本技术涉及巷道支护领域，尤其适用于冲击地压强度为50?SOMPa的岩层巷道支护。
技术介绍
:在我国，随着开采深度的增加和开采范围的不断扩大，北京、抚顺、枣庄、开溧、大同、北票、南桐等矿区的许多矿井，都先后有冲击地压现象发生。随着开采深度的不断增加，冲击地压的危害将更加突出，很多巷道掘出后1-2个月就会失稳破坏，严重影响煤矿生产和巷道的安全使用。我国煤炭资源丰富，目前已探明的煤炭储量占全世界煤炭总资源的11.1%，且煤炭储量在深部居多，埋深在100m以下的煤炭资源约为2.5万亿吨，约占煤炭资源总量的53%。统计1985年至2010年以来，随开采深度增加，冲击地压矿井数量变化规律可知，开采深度平均值由1985年为500m发展为2010年900m左右，冲击地压矿井数量由1982年的30个增加为2010年100多个。由此可知，随着开采深度增加，煤矿动力灾害频度和强度明显增加。随着我国国民经济的迅速发展，煤炭的需求量不断增加，煤矿开采深度和难度逐渐加大，开采深度达100m左右，千米深井数量也迅速增加，冲击地压的发生越来越频繁，给人民生命、财产和生产安全产生极大的威胁。冲击地压的发生具有瞬时性、突发性和破坏性，同时伴随着大量能量释放，释放冲击能大到103MJ。释放冲击能主要作用于两部分，一部分作用于煤岩体，造成煤岩体的破碎；另一部分通过传递消耗作用于巷道围岩和支护结构，其巨大冲击能作用于煤岩体及巷道，造成煤岩体破碎和巷道及其支护结构破坏。随着开采深度的增加，煤岩体内积聚的能量值也越高，也极易造成冲击破坏。而针对深部冲击地压的巷道支护关键要做到两点:第一、支护结构必须要能够控制巷道围岩较大的变形，第二、在一定程度上必须要适应围岩的适度变形，不能硬碰硬。而现有的一些传统技术基本上都不能很好地同时满足这两点要求，如工字钢或U型钢支护、锚网索或锚注支护、一般的耦合支护。本技术一种深部巷道缓冲-吸能高抗力耦合支护结构由三层结构组成，特别是中间层具有缓冲和吸收能量的作用，可以很好地做到以上两点，达到刚柔并存的效果。该技术对保障煤矿安全生产具有重要的实际应用价值。
技术实现思路
:本技术所要解决的问题是提供一种能够适用于深部冲击地压强度为50?80MPa的岩层巷道支护。本技术所采用的技术方案是:一种深部巷道缓冲-吸能高抗力耦合支护结构，由最外层、中间层、最内层组成，最外层是锚喷支护、中间层是缓冲-吸能层、最内层是可缩性金属骨架和混凝土混合层与O型支架联合支护。本技术仅适用于承载冲击地压强度为50?80MPa的巷道支护。所述最外层由锚杆、锚索、混凝土联合支护组成，所述锚杆长度为1.2?1.5m，间距为0.5m，预紧力为40?70kN ;所述锚索长度5?10m，具体长度根据工程条件选取，间距不小于锚索长度的三分之一，一般只布置在巷道的顶部围岩中；所述混凝土喷射厚度不少于200mm。最外层主要起到加固围岩和初步支护作用。所述中间层由矸石粒和红粘土按照1:4的比例混合而成，所述矸石粒的粒径为2?5mm，抗压强度为20?50MKa，所述红粘土为高塑限、低强度、低稠度的红粘土，其铺设的厚度为不少于500mm。中间层主要起到缓冲和吸能的隔震作用。所述最内层由可缩性金属骨架和混凝土混合层与O型支架联合支护，所述可缩性金属骨架是由直径为20mm的钢筋和直径为1mm的钢筋编制而成，其中直径为20mm的钢筋作为主梁钢筋，直径为10_的钢筋作为连接钢筋，连接钢筋与主梁钢筋通过空间交叉编织成三角形，主要的目的是三角形具有稳定性，从而保证整个架体的稳定性；所述的混凝土喷射在可缩性金属骨架上面，与可缩性金属骨架连为一体，喷射的厚度不小于600_ ;所述O型钢支护由多根U型钢和吸能材料通过连接构件组合而成，所述连接构件的中间位置布置吸能材料，连接构件的两端分别与两根U型钢的一端连接，O型钢支护间距小于600_ ;所述吸能材料使用多孔金属材料。最内层主要起到支护的整体稳定和支撑抗力作用。本技术具有的优点和积极效果是:本技术一种深部巷道缓冲-吸能高抗力耦合支护结构由三层结构组成，特别是中间层采用矸石粒和红粘土混合材料作为缓冲和吸收层，矸石粒是矿固有的资源，材料廉价，两者混合可以起到很好的隔震作用，本技术结构可以很好地适用于冲击地压强度为50?SOMPa的岩层巷道支护，达到刚柔并存的支护效果。【附图说明】:图1是本技术结构布置示意图；图2是可缩性金属骨架内部结构图；图3是可缩性金属骨架连接板结构图；图4是U型钢连接构件结构图。其中:1-销喷支护、2-销杆、3_销索、4_初次混凝土喷层、5-缓冲-吸能层、6-可缩性金属骨架、7-可缩性金属骨架连接板、8-再次混凝土喷层、9-U型钢、10-吸能材料、11-连接构件、12-巷道路基、13-主梁钢筋、14-连接钢筋、15-连接螺栓、16-连接螺母。【具体实施方式】:下面结合附图与具体实施例对本技术进行详细说明。如图1所示，本技术所述的一种深部巷道缓冲-吸能高抗力耦合支护结构由三层结构组成，最外层是锚喷支护1、中间层是缓冲-吸能层5、最内层是可缩性金属骨架6和混凝土混合层8与O型支护联合支护。首先是对开掘好的巷道进行锚喷支护1，即先将长度为1.2?1.5m的锚杆2以间距为0.5m左右布置在围岩中，最后喷射混凝土 4，当锚喷支护I的巷道围岩基本稳定后，再将锚索3布置在巷道的顶部围岩中，对岩壳起到加固作用。如图2、3所示，然后布置可缩性金属骨架6与混凝土混合层8，即将已编制的可缩性金属骨架6通过可缩性金属骨架连接板7架设在经过以上处理后的巷道内，使架设好的金属骨架6与处理后的锚喷支护I之间间距至少保持500mm。最后在金属骨架6与锚喷支护I之间布置缓冲-吸能层5，即矸石粒和红粘土按照1:4的比例混合物，填充满后，再对可缩性金属骨架6喷射混凝土 8，形成钢筋网壳衬砌结构，如图4所示，同时通过连接构件11将U型钢9和吸能材料10组成的O型支架架设在巷道内。【主权项】1.一种深部巷道缓冲-吸能高抗力耦合支护结构，由最外层、中间层、最内层组成，所述最外层由销杆、销索、混凝土联合支护组成，所述销杆长度为1.2?1.5m，间距为0.5m，预紧力为40?70kN ;所述锚索长度5?10m，间距不小于锚索长度的三分之一，所述混凝土喷射厚度不少于200mm ;所述中间层由矸石粒和红粘土按照1:4的比例混合而成，所述矸石粒的粒径为2?5mm，抗压强度为20?50MKa，所述红粘土为高塑限、低强度、低稠度的红粘土，其铺设的厚度为不少于500mm ;其特征在于:所述最内层由可缩性金属骨架和混凝土混合层与O型支架联合支护，所述可缩性金属骨架是由直径为20mm的钢筋和直径为1mm的钢筋编制而成，其中直径为20mm的钢筋作为主梁钢筋，直径为1mm的钢筋作为连接钢筋，连接钢筋与主梁钢筋通过空间交叉编织成三角形；所述的混凝土喷射在可缩性金属骨架上面，与可缩性金属骨架连为一体，喷射的厚度不小于600_ ;所述O型钢支护由多根U型钢和吸能材料通过连接构件组合而成，所述连接构件的中间位置布置吸能材料，连接构件的两端分别与两根U型钢的一端连接，O型钢支护间距小于600_ ;所述吸能材料使用多本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种深部巷道缓冲‑吸能高抗力耦合支护结构，由最外层、中间层、最内层组成，所述最外层由锚杆、锚索、混凝土联合支护组成，所述锚杆长度为1.2～1.5m，间距为0.5m，预紧力为40～70kN；所述锚索长度5～10m，间距不小于锚索长度的三分之一，所述混凝土喷射厚度不少于200mm；所述中间层由矸石粒和红粘土按照1:4的比例混合而成，所述矸石粒的粒径为2～5mm，抗压强度为20～50MKa，所述红粘土为高塑限、低强度、低稠度的红粘土，其铺设的厚度为不少于500mm；其特征在于：所述最内层由可缩性金属骨架和混凝土混合层与O型支架联合支护，所述可缩性金属骨架是由直径为20mm的钢筋和直径为10mm的钢筋编制而成，其中直径为20mm的钢筋作为主梁钢筋，直径为10mm的钢筋作为连接钢筋，连接钢筋与主梁钢筋通过空间交叉编织成三角形；所述的混凝土喷射在可缩性金属骨架上面，与可缩性金属骨架连为一体，喷射的厚度不小于600mm；所述O型钢支护由多根U型钢和吸能材料通过连接构件组合而成，所述连接构件的中间位置布置吸能材料，连接构件的两端分别与两根U型钢的一端连接，O型钢支护间距小于600mm；所述吸能材料使用多孔金属材料。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：高盼军，张向阳，章柳柳，唐洪海，鲍帮庆，魏具良，吴佳，章冬，任浩男，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：新型
国别省市：安徽;34
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