一种边坡近水平支护杆件及其边坡预加固方法技术

本发明专利技术公开了一种边坡近水平支护杆件及其边坡预加固方法，边坡近水平支护杆件包括护坡浇铸件、主杆、支柱、联系杆、报警装置；将支护杆件与地平面成小于30度角安装，以近水平的支撑方式对高大边坡进行支护，其抗剪力大大加强，提高对滑坡的阻挡作用；且整个支护系统在采矿前预先安装在采矿工作区内，起到提前保护及预防滑坡的作用，使高大边坡不发生滑坡或发生滑坡之前发出明确预警，及时撤走下部的人员和设备；整个支护系统外漏在环境中，无需掩埋地下，其设计、施工、检修容易；此外，本发明专利技术还提供了一种边坡预加固方法，快速、方便的将支护系统在施工现场组建起来，在保证生产安全的大前提下，调高施工效率。

【技术实现步骤摘要】
一种边坡近水平支护杆件及其边坡预加固方法
本专利技术具体涉及一种边坡近水平支护杆件及其边坡预加固方法，属于边坡稳定人工加固

技术介绍
凡采矿工程形成高大边坡是不可避免的事情，高大边坡易发生滑坡事故，过去人们应付高大边坡滑坡常采用抗滑桩加固方法，在已发生滑坡迹象的区域，用抗滑桩加固边坡，防止边坡滑落，抗滑桩是一种竖直注入边坡的钢筋混凝土杆件，其下部注入不滑动的基岩内，上部在滑动体内，其对滑坡有一定的阻挡作用，它的缺点为：（1）抗滑桩是以竖直方式进行抗滑，其钢筋混凝土杆件的强度没有充分利用，其抗剪力远小于抗压力，对滑坡的阻挡作用不大；（2）抗滑桩埋入地下，不便于维修，其作用很难做出定量评价；（3）抗滑桩设计困难：如两桩之间有露掉滑体的时候（抗滑桩间距偏大），有抗滑桩被拉倒的现象（抗滑桩深入基岩部分偏少），有抗滑桩被剪断的时候（抗滑桩太细）等；抗滑桩设计需要综合考虑各种地质条件，一旦地质条件了解不够全面，其作用将大大降低，所以设计牢固可靠的抗滑桩难度较大，且施工、维修困难；（4）露天矿边坡稳定非常重要，在没有发生滑坡之前，采矿工作者往往不能预先知道何时、何处发生滑坡、滑坡量有多大，露天矿边坡涉及到岩体厚度可达几百米，其间有任何地质构造，不论是否查清，都会对边坡稳定产生重大影响，不能实时掌握边坡受力情况，缺乏有效的预警系统，一旦发生滑坡事故，采矿工作者和采矿设备无法快速转移，很容易造成重大事故；过去很多方法（比如：边坡锚杆法）能够提前知晓哪处要发生滑坡，但是花费很大，对边坡稳定的支撑作用很小；（5）露天矿对高大边坡在设计时要求按照安全系数大于等于进行1.2设计，然而，在采出其中一层或几层有用矿物后，边坡安全系数总是要变小，无法保证采完后边坡的稳定系数还在1.2以上，造成边坡稳定降低，存在安全隐患；如果在开采过程中地质情况发生变化，现有边坡加固方法无法快速进行补救。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种边坡近水平支护杆件及其边坡预加固方法，将支护杆件与地平面成小于30度角安装，以近水平的支撑方式对高大边坡进行支护，其抗剪力大大加强，提高对滑坡的阻挡作用；且整个支护系统在采矿前预先安装在采矿工作区内，起到提前保护及预防滑坡的作用，使高大边坡不发生滑坡或发生滑坡之前发出明确预警，及时撤走下部的人员和设备；整个支护系统外漏在环境中，无需掩埋地下，其设计、施工、检修容易；此外，本专利技术还提供了一种边坡预加固方法，快速、方便的将支护系统在施工现场组建起来，在保证生产安全的大前提下，调高施工效率。本专利技术采用的技术方案如下：一种边坡近水平支护杆件,支护杆件在采矿前预先安装在采矿工作区内，所述采矿工作区包括位于采矿工作区底部的工作平盘，工作平盘单侧或两侧为倾斜的阶梯状边坡，在边坡上设置有顶上平盘，顶上平盘与边坡成钝角，煤层或矿层位于工作平盘两侧的矿体内；其特征在于，支护杆件是钢筋混凝土铸件，所有部件间的连接都是铸造连接，包括护坡浇铸件、主杆、支柱、联系杆、报警装置；所述护坡浇铸件由水平支撑面和倾斜支撑面组成，水支撑平面和倾斜支撑面一体成型；所述护坡浇铸件安装在顶上平盘与边坡夹角处，其中水平支撑面贴合顶上平盘，倾斜支撑面贴合边坡，沿边坡长度方向设置连续不间断的护坡浇铸件；所述主杆分为两种，一种为露天矿两边加固用的水平主杆，另一种为露天矿单边加固用的倾斜主杆；所述水平主杆用于露天矿两边同时加固，采矿区两边都为高大边坡，水平主杆水平安装，其两端分叉为至少2个叉杆，每个叉杆端头为与主杆平行的支杆，支杆末端与护坡浇铸件的倾斜支撑面固定为一体，且支杆与水平支撑面平行安装，一个水平主杆一端上的支杆间通过联杆连接在一起，每个水平主杆的横截面面积大于水平主杆一端的所有支杆的横截面面积之和；所述联杆横截面面积小于水平主杆的横截面面积；所述支柱上端垂直支撑在水平主杆中间下方，支柱下端固定在工作平盘上；所述水平主杆平行间隔设置在采矿工作区，相邻的两个水平主杆两端叉杆处通过联系杆连接在一起，联系杆位于顶上平盘的边缘处，其底面固定在顶上平盘上；所述倾斜主杆用于露天矿单边加固，采矿区一边为高大边坡，倾斜主杆与地平面呈小于30度安装，倾斜主杆一端分叉为叉杆，叉杆与地面平行，叉杆末端结构与水平主杆相同，倾斜主杆另一端与固定在工作平盘上的支柱连接；所述倾斜主杆平行间隔设置在采矿工作区，相邻的两个倾斜主杆的叉杆处通过联系杆连接在一起，联系杆位于顶上平盘的边缘处，其底面固定在顶上平盘上；所述报警装置安装在支杆和联杆上，支杆或联杆断裂触发报警装置报警。优选的，所述支杆与联杆垂直连接。优选的，所述支护杆件边坡支护任务完成之后，支护杆件并不取出，而是同高大边坡一起埋入地下。一种利用所述的边坡近水平支护杆件对边坡进行预加固的方法，其特征在于，所述预加固方法包括以下步骤：在顶上平盘工作面成型后，对工作平盘上方进行爆破，在爆破堆上进行支模浇铸，在顶上平盘工作面上铸造护坡浇铸件、支柱、主杆、联系杆等，成型后安装报警装置；之后，将工作平盘上方爆破土壤清理干净，再进行矿洞挖掘，开采煤或矿石。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了一种边坡近水平支护杆件及其边坡预加固方法，将支护杆件与地平面成小于30度角安装，以近水平的支撑方式对高大边坡进行支护，其抗剪力大大加强，提高对滑坡的阻挡作用；且整个支护系统在采矿前预先安装在采矿工作区内，起到提前保护及预防滑坡的作用，使高大边坡不发生滑坡或发生滑坡之前发出明确预警，及时撤走下部的人员和设备；整个支护系统外漏在环境中，无需掩埋地下，其设计、施工、检修容易；此外，本专利技术还提供了一种边坡预加固方法，快速、方便的将支护系统在施工现场组建起来，在保证生产安全的大前提下，调高施工效率。为了使整个支护系统更加安全合理，本专利技术进行了如下结构优化设计：（1）护坡浇铸件安装在顶上平盘与边坡夹角处，其中水平支撑面贴合顶上平盘，倾斜支撑面贴合边坡，沿边坡长度方向设置连续不间断的护坡浇铸件，护坡浇铸件主要功能为将主杆集中在局部点的支撑力分散为面支撑，扩大支撑面，同时防止主杆支撑力过于集中，穿透护坡浇铸件直接插入矿体，导致无法起到支护作用，连续不间断的护坡浇铸件将整个边坡支护起来，用多个主杆对整个边坡进行支撑，避免传统局部支护保护不全面的问题，局部发生问题，保护局部，且防止了事故面积向周边扩大，整个支护系统形成一个完成的报警系统，一旦某处局部发生问题，都会及时报警；（2）主杆端部分叉为叉杆，叉杆的作用主要有两个：其一，将主杆集中在局部点的支撑力分散，防止穿透护坡浇铸件直接插入岩体；其二，主杆的横截面面积大于主杆一端的所有叉杆连接的支杆的横截面面积之和，单个支杆更容易断裂，当有事故要发生时，支杆受力先断裂，主杆不断裂或延迟断裂，支杆断裂迅速报警，在没有发生更大的危害前，人员设备撤离；起到提前预警的作用；（3）一个主杆一端上的支杆间通过联杆连接在一起，联杆的作用有两个：其一，支杆的抗压能力远大于抗拉能力，事故发生时，支杆更容易在拉力作用下向外侧撇导致断裂，快速失效，通过联杆连接在一起，支杆的抗拉能力将大大加强，更好的起到支护作用；其二，联杆相较于主杆更容易断裂，和支杆一样在事故发生时提前断裂报警；（4）主杆平行间隔设置在采矿工作区，相邻的两个主杆的叉杆处通过联系杆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种边坡近水平支护杆件,支护杆件在采矿前预先安装在采矿工作区内，所述采矿工作区包括位于采矿工作区底部的工作平盘，工作平盘单侧或两侧为倾斜的阶梯状边坡，在边坡上设置有顶上平盘，顶上平盘与边坡成钝角，煤层或矿层位于工作平盘两侧的矿体内；其特征在于，支护杆件是钢筋混凝土铸件，所有部件间的连接都是铸造连接，包括护坡浇铸件、主杆、支柱、联系杆、报警装置；所述护坡浇铸件由水平支撑面和倾斜支撑面组成，水支撑平面和倾斜支撑面一体成型；所述护坡浇铸件安装在顶上平盘与边坡夹角处，其中水平支撑面贴合顶上平盘，倾斜支撑面贴合边坡，沿边坡长度方向设置连续不间断的护坡浇铸件；所述主杆分为两种，一种为露天矿两边加固用的水平主杆，另一种为露天矿单边加固用的倾斜主杆；所述水平主杆用于露天矿两边同时加固，采矿区两边都为高大边坡，水平主杆水平安装，其两端分叉为至少2个叉杆，每个叉杆端头为与主杆平行的支杆，支杆末端与护坡浇铸件的倾斜支撑面固定为一体，且支杆与水平支撑面平行安装，一个水平主杆一端上的支杆间通过联杆连接在一起，每个水平主杆的横截面面积大于水平主杆一端的所有支杆的横截面面积之和；所述联杆横截面面积小于水平主杆的横截面面积；所述支柱上端垂直支撑在水平主杆中间下方，支柱下端固定在工作平盘上；所述水平主杆平行间隔设置在采矿工作区，相邻的两个水平主杆两端叉杆处通过联系杆连接在一起，联系杆位于顶上平盘的边缘处，其底面固定在顶上平盘上；所述倾斜主杆用于露天矿单边加固，采矿区一边为高大边坡，倾斜主杆与地平面呈小于30度安装，倾斜主杆一端分叉为叉杆，叉杆与地面平行，叉杆末端结构与水平主杆相同，倾斜主杆另一端与固定在工作平盘上的支柱连接；所述倾斜主杆平行间隔设置在采矿工作区，相邻的两个倾斜主杆的叉杆处通过联系杆连接在一起，联系杆位于顶上平盘的边缘处，其底面固定在顶上平盘上；所述报警装置安装在支杆和联杆上，支杆或联杆断裂触发报警装置报警。...

【技术特征摘要】
1.一种边坡近水平支护杆件,支护杆件在采矿前预先安装在采矿工作区内，所述采矿工作区包括位于采矿工作区底部的工作平盘，工作平盘单侧或两侧为倾斜的阶梯状边坡，在边坡上设置有顶上平盘，顶上平盘与边坡成钝角，煤层或矿层位于工作平盘两侧的矿体内；其特征在于，支护杆件是钢筋混凝土铸件，所有部件间的连接都是铸造连接，包括护坡浇铸件、主杆、支柱、联系杆、报警装置；所述护坡浇铸件由水平支撑面和倾斜支撑面组成，水支撑平面和倾斜支撑面一体成型；所述护坡浇铸件安装在顶上平盘与边坡夹角处，其中水平支撑面贴合顶上平盘，倾斜支撑面贴合边坡，沿边坡长度方向设置连续不间断的护坡浇铸件；所述主杆分为两种，一种为露天矿两边加固用的水平主杆，另一种为露天矿单边加固用的倾斜主杆；所述水平主杆用于露天矿两边同时加固，采矿区两边都为高大边坡，水平主杆水平安装，其两端分叉为至少2个叉杆，每个叉杆端头为与主杆平行的支杆，支杆末端与护坡浇铸件的倾斜支撑面固定为一体，且支杆与水平支撑面平行安装，一个水平主杆一端上的支杆间通过联杆连接在一起，每个水平主杆的横截面面积大于水平主杆一端的所有支杆的横截面面积之和；所述联杆横截面面积小于水平主杆的横截面面积；所述支柱上端垂直支撑在水平主杆中间下方，支柱下端固定在工作平盘上；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张忠成，杨夺，
申请(专利权)人：张忠成，杨夺，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15