深井高应力软岩巷道U型钢增强复合锚网支护结构及其施工方法技术

本发明专利技术提供了深井高应力软岩巷道U型钢增强复合锚网支护结构及其施工方法，首先将锚杆和锚索打入围岩内部，支护围岩并露出设定长度，随后利用锚杆和锚索外露部分依次铺挂聚酯纤维网和钢筋网，聚酯纤维网紧贴围岩铺设，钢筋网紧贴聚酯纤维网铺设，再搭设U型钢支架，锚杆和锚索依次穿过聚酯纤维网和钢筋网并通过托盘和螺帽固定于钢筋网上，浇筑混凝土喷层以封闭整个支护结构。通过U型钢支架、钢筋网、聚酯纤维网作为骨架和混凝土喷层共同构成钢筋混凝土封闭结构，利用聚酯纤维网的柔性和卸压作用，将围岩压力均匀分布于整个支护体系，能够充分调动锚杆锚索的主动支护性能，以及钢筋网和U型钢支架的被动支护性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于煤矿巷道支护
，具体涉及到深井高应力软岩巷道U型钢增强复合锚网支护结构及其施工方法。
技术介绍
当前，对于煤矿高地压软岩巷道支护的主要方法即为可缩性U型钢支架，但是随着矿井开采深度的不断增加，随之而来的高地应力、大变形、软岩问题日益突出，采用的可缩性U型钢支架支护的软岩巷道常出现支架被破坏的情况，顶板，两帮及底臌均有不同程度的损坏，巷道断面不断减小，不得不经常维修，前修后坏，使用周期短，维护成本不断提高。现有技术中，针对可缩性U型钢支架的改进措施有许多，如中国专利(申请号：200810004403.8，专利技术名称：可缩刚性间转换的U型钢支架搭接段连接方法)，利用在U型钢支架搭接段搭接的一型钢上焊接阻滑块，使得U型钢支架具有从可缩支架向刚性U型钢支架转换的特性；又如中国专利(申请号：201310432028.8，专利技术名称：可主动控制围岩变形的U型钢支架)，改变了传统U型钢支架“被动支护”的受力模式，可根据围岩、支架变形及围岩压力变化，灵活调整支撑力大小及方向，能够主动控制围岩变形，增加了支护结构的稳定性和可靠性；又如中国专利(申请号：201420614722.1，技术名称：U型钢支架)，U型钢支架通过U型卡缆相连接，且每个U型钢的U型槽内分别设置多个加强腹板，从而不易发生扭曲变形，提高整体稳定性。上述的改进措施，均是对U型钢本身进行的改进，旨在加强U型钢的稳定性和整体性，但是当巷道埋深较大，又处于软弱围岩之中，巷道所受到的围岩应力较高，往往需要采用联合支护的方法，联合锚杆、锚索、钢筋网和混凝土喷层等手段，才能对围岩形成有效支护。本专利技术提供的深井高应力软岩巷道U型钢增强复合锚网支护结构及其施工方法，利用U型钢支架、锚杆、锚索、钢筋网、聚酯纤维网和混凝土喷层等联合支护的手段，有效增强U型钢的支撑能力，使围岩压力均匀释放卸载，达到巷道的长期稳定。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供的深井高应力软岩巷道U型钢增强复合锚网支护结构及其施工方法，能够对深井高应力软岩巷道提供强力稳定的支护，工程实用性强。为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：深井高应力软岩巷道U型钢增强复合锚网支护结构及其施工方法，包括锚杆、锚索、聚酯纤维网、钢筋网、U型钢支架、混凝土喷层、托盘和螺帽，首先将所述锚杆和锚索打入围岩内部，并露出一定长度，以起到支护围岩，发挥围岩自主承载力的目的，随后利用锚杆和锚索的外露部分依次铺挂所述聚酯纤维网和钢筋网，所述聚酯纤维网紧贴围岩铺设，所述钢筋网紧贴所述聚酯纤维网铺设，再搭设所述U型钢支架，所述锚杆和锚索依次穿过所述聚酯纤维网和钢筋网并通过所述托盘和螺帽固定于所述钢筋网上，浇筑所述混凝土喷层以封闭整个支护结构，形成深井高应力软岩巷道U型钢增强复合锚网支护结构。进一步的，所述U型钢支架是由三个U型钢通过卡缆连接而成，每两架所述U型钢支架通过连接钢杆和螺栓连接加固，所述U型钢的规格型号为U25，U29或U36型。进一步的，所述锚杆为高强预应力锚杆，直径为Φ18-22mm，长度为2200-2800mm，间距为700mm，排距为700mm，预应力为50-70kN，所述锚索为高强预应力锚索，直径为Φ18-22mm，长度为6000-8000mm，预应力不小于150kN。进一步的，所述聚酯纤维网的长度为6-12m，宽度为2-5m，所述聚酯纤维网由聚酯纤维丝编制而成，所述聚酯纤维丝的宽度为15mm，所述聚酯纤维网的网孔为矩形，所述矩形网孔的规格为100mm×100mm，150mm×150mm或200mm×200mm。进一步的，所述钢筋网的长度为6-12m，宽度为2-5m，所述钢筋网由钢筋焊接而成，焊接的间距为100mm，150mm或200mm，所述钢筋的直径为Φ8-22mm，所述钢筋网的网孔为矩形或菱形。上述深井高应力软岩巷道U型钢增强复合锚网支护结构及其施工方法，所采用的施工方法包括如下步骤：A)根据巷道设计的断面形状及尺寸开挖巷道，并在巷道断面喷射50mm厚混凝土找平层，设计强度不低于C20；B)采用所述锚杆和锚索打入围岩内部，并使所述锚杆和锚索露出围岩一定长度，长度大于60mm，以起到支护围岩，发挥围岩自主承载力的目的，预留出设定长度是为了在后续步骤中能够固定增加铺设所述聚酯纤维网和钢筋网；C)利用所述锚杆和锚索的外露部分依次铺挂所述聚酯纤维网和钢筋网，所述聚酯纤维网紧贴围岩铺设，每两片所述聚酯纤维网的搭接长度为100-200mm，所述钢筋网紧贴所述聚酯纤维网铺设，每两片所述钢筋网的搭接长度为100-200mm；D)搭设所述U型钢支架，每两架所述U型钢支架间的间距为0.6-1.5m，每两架所述U型钢支架通过所述连接钢杆和螺栓连接加固，所述连接钢杆和螺栓的个数为2-5个，形成U型钢支架、钢筋网和聚酯纤维网的骨架结构；E)所述锚杆和锚索依次穿过所述聚酯纤维网和钢筋网，通过设置的所述托盘和螺帽将所述锚杆和锚索固定在所述钢筋网上；F)浇筑所述混凝土喷层，与所述U型钢支架、钢筋网和聚酯纤维网共同构成钢筋混凝土封闭结构，形成U型钢增强复合锚网支护结构，所述混凝土喷层的设计强度不低于C25，厚度为100-200mm。进一步的，所述步骤A和F中，所述混凝土找平层和混凝土喷层的配合比均为水泥：瓜子片：砂子：水＝1：2：2：0.45，并掺入2.5％水泥用量的速凝剂。本专利技术与现有技术相比，具有的优点和效果为：(1)首先，利用锚杆和锚索打入围岩内部，提高围岩的稳定性，随后立即铺设聚酯纤维网和钢筋网，搭设U型钢支架，并浇筑混凝土喷层，完成支护，浇筑的混凝土喷层将“聚酯纤维网+钢筋网+U型钢支架”构成的骨架完全封闭，形成钢筋混凝土封闭结构，既有效利用锚杆和锚索发挥围岩的自主承载能力，又能够利用U型钢具有可缩性的优点，释放部分围岩压力，阻止围岩松动破坏；(2)其次，U型钢支架、钢筋网、聚酯纤维网作为骨架和混凝土喷层共同构成钢筋混凝土封闭结构，形成强力的支护结构体系，由于在围岩和钢筋网之间夹了一层聚酯纤维网，利用其柔性和卸压作用，且与混凝土咬合力好，能够改善混凝土抗拉，抗剪能力差的缺点，发挥混凝土抗压能力强的优势，聚酯纤维网将巷道两帮及顶部的围岩压力很好的卸压，均匀分布于整个支护体系；(3)最后，采用的U型钢支架由三个U型钢通过卡缆连接而成，每个U型钢支架之间通过连接钢杆和螺栓连接加固，增加了U型钢支架间的连接强度，共同承受地压，共同变形，提高了整体性，稳定性及支护强度。综上，本专利技术提供的深井高应力软岩巷道U型钢增强复合锚网支护结构及其施工方法，设置的锚杆和锚索，首先支护围岩，随后采用“U型钢支架+钢筋网+聚酯纤维网”为骨架的钢筋混凝土封闭结构，浇筑混凝土喷层封闭整个支护结构，完成支护。其中，采用的聚酯纤维网是由聚酯纤维丝编织而成，具有重量轻、柔软、不易老化、埋压后性能不变的特点，目前，有掺入沥青混凝土中以改善高温稳定、柔韧、抗剥落及抗疲劳等优点，广泛应用于道路工程，而将其制成聚酯纤维网应用于矿山建设却少有关注，制成的网片双向拉伸形成互相垂直的筋和肋，网片在纵横两个方向上都有较高的承载能力，提高了结构的整体承载力，不易造成筋和肋的断裂。附图说明为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实本文档来自技高网...

【技术保护点】
深井高应力软岩巷道U型钢增强复合锚网支护结构及其施工方法，其特征在于，包括锚杆(31)、锚索(32)、聚酯纤维网(40)、钢筋网(50)、U型钢支架(60)、混凝土喷层(70)、托盘(33)和螺帽(34)，首先将所述锚杆(31)和锚索(32)打入围岩内部，随后利用所述锚杆(31)和锚索(32)的外露部分依次铺挂所述聚酯纤维网(40)和钢筋网(50)，所述聚酯纤维网(40)紧贴围岩铺设，所述钢筋网(50)紧贴所述聚酯纤维网(40)铺设，再搭设所述U型钢支架(60)，所述锚杆(31)和锚索(32)依次穿过所述聚酯纤维网(40)和钢筋网(50)并通过所述托盘(33)和螺帽(34)固定于所述钢筋网(50)上，浇筑所述混凝土喷层(70)以封闭整个支护结构，形成深井高应力软岩巷道U型钢增强复合锚网支护结构。

【技术特征摘要】
1.深井高应力软岩巷道U型钢增强复合锚网支护结构及其施工方法，其特征在于，包括锚杆(31)、锚索(32)、聚酯纤维网(40)、钢筋网(50)、U型钢支架(60)、混凝土喷层(70)、托盘(33)和螺帽(34)，首先将所述锚杆(31)和锚索(32)打入围岩内部，随后利用所述锚杆(31)和锚索(32)的外露部分依次铺挂所述聚酯纤维网(40)和钢筋网(50)，所述聚酯纤维网(40)紧贴围岩铺设，所述钢筋网(50)紧贴所述聚酯纤维网(40)铺设，再搭设所述U型钢支架(60)，所述锚杆(31)和锚索(32)依次穿过所述聚酯纤维网(40)和钢筋网(50)并通过所述托盘(33)和螺帽(34)固定于所述钢筋网(50)上，浇筑所述混凝土喷层(70)以封闭整个支护结构，形成深井高应力软岩巷道U型钢增强复合锚网支护结构。2.根据权利要求1所述的深井高应力软岩巷道U型钢增强复合锚网支护结构及其施工方法，其特征在于，所述U型钢支架(60)是由三个U型钢(61)通过卡缆(62)连接而成，每两架所述U型钢支架(60)通过连接钢杆(63)和螺栓(64)连接加固，所述U型钢(61)的规格型号为U25，U29或U36型。3.根据权利要求1所述的深井高应力软岩巷道U型钢增强复合锚网支护结构及其施工方法，其特征在于，所述锚杆(31)为高强预应力锚杆，直径为Φ18-22mm，长度为2200-2800mm，间距为700mm，排距为700mm，预应力为50-70kN，所述锚索(32)为高强预应力锚索，直径为Φ18-22mm，长度为6000-8000mm，预应力不小于150kN。4.根据权利要求1所述的深井高应力软岩巷道U型钢增强复合锚网支护结构及其施工方法，其特征在于，所述聚酯纤维网(40)的长度为6-12m，宽度为2-5m，所述聚酯纤维网(40)由聚酯纤维丝编织而成，所述聚酯纤维丝的宽度为15mm，所述聚酯纤维网(40)的网孔为矩形，所述矩形网孔的规格为100mm×100mm，150mm×150mm或200mm×200mm。5.根据权利要求1所述的深井高应力软岩巷道U型钢增强复合锚网支护结构及其施工方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚韦靖，何壮志，庞建勇，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34