一种钢管混凝土结构永久防突风门墙体及其施工方法技术

本发明专利技术提供一种钢管混凝土结构永久防突风门墙体及其施工方法，防突风门墙体包括承压环、钢管混凝土墙和整体钢质门框，承压环形成第一层抗压结构；钢管混凝土墙包括钢管混凝土支架和支架外围混凝土；钢管混凝土支架包括外围支架以及肋骨支架；两组以上钢管混凝土支架间连通有架间肋骨；钢管混凝土支架形成第二层抗压结构；肋骨支架和架间肋骨形成第三层抗压结构；整体钢质门框位于所述钢管混凝土墙的内侧，形成第四层抗压结构；本发明专利技术通过构建四层抗压结构，有效控制风门处巷道围岩的变形量，从根本上解决了防突风门因变形破坏而频繁返修的问题，大大提高了使用寿命，降低了构筑成本，保证了矿井的安全生产，有较为显著的经济效益。

A Wall of Permanent Outburst-proof Door for Concrete Filled Steel Tubular Structure and Its Construction Method

【技术实现步骤摘要】
一种钢管混凝土结构永久防突风门墙体及其施工方法
本专利技术属于矿山建设领域，具体涉及一种钢管混凝土结构永久防突风门墙体及其施工方法。
技术介绍
煤与瓦斯突出事故发生时伴随着大量的瓦斯与煤体向采掘空间瞬间涌出，能够产生强烈冲击波，强烈冲击波可以摧毁巷道内的机电设备、风水管路、通风设施等工程建筑。《防治煤与瓦斯突出规定》要求矿井在进、回风巷道之间必须安装反向风门。反向风门的作用是防止突出事故发生时，人员可以进行避灾和自救，这也是不可或缺的重要的综合防突措施内容之一。目前国内矿井的风门墙体普遍采用砖、灰、砂砌筑或者钢筋混凝土浇灌构筑，对风门墙体四周掏槽，建筑墙垛，风门门洞上方放置过木，提高支护强度抗击顶板来压。然而随着矿井开采力度增加，地应力逐步增大，巷道所承受的压力也同样大幅度增加。巨大的矿压造成巷道失稳变形、支架破坏下沉、底鼓情况严重，受矿压影响，传统情况下使用砖、灰、砂构筑的永久风门极易出现墙体裂缝、门板变形等现象，甚至出现结构解体、垮塌的情况，通风设施漏风严重，风门维修频繁。工程技术人员研究采用可伸缩骨架结构提高风门墙垛的让压能力，或者采用壁后注浆加固周围巷道的方法提高围岩的稳固性，然而，巨大的矿压仍然造成钢筋混凝土浇灌的墙体出现裂缝、压垮的现象。尤其是受采动影响较大的应力集中区域，钢筋混凝土结构的风门仍然需要重新翻修。根据采深及服务年限的不同，风门墙体结构出现不同状况的损坏，出现“前砌后修”、“屡建屡坏”的恶性循环，不仅构筑成本成倍增加，而且对矿井安全生产构成严重威胁。因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种钢管混凝土结构永久防突风门墙体及其施工方法，以至少解决目前现有反向风门墙体“前砌后修”、“屡建屡坏”、严重威胁矿井安全生产的问题，大大提高了永久防突风门的使用寿命，节约了大量返修成本，提高了矿井抗击煤与瓦斯突出事故灾变发生扩大的能力，保证了矿井的安全生产，有较为显著的经济效益。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种钢管混凝土结构永久防突风门墙体，防突风门墙体包括：第一层抗压结构，第一层抗压结构位于防突风门墙体周向外侧的岩体内，第一层抗压结构包括承压环；承压环包括锚杆、混凝土喷层、注浆加固层和锚索；锚杆以一定间距和一定的深度分布在防突风门墙体周向外侧的岩体内；注浆加固层为锚杆钉入深度的岩体内注入浆液所形成的加固层；混凝土喷层位于注浆加固层的内侧，沿防突风门构筑位置轴向的前后一定距离喷涂于岩层表面；所述锚索位于混凝土喷层的内侧，沿防突风门构筑位置轴向的前后一定距离布置；第二层抗压结构，第二层抗压结构位于所述第一层抗压结构的内侧，第二层抗压结构包括钢管混凝土外围支架以及支架外围的混凝土墙形成；第三层抗压结构，第三层抗压结构位于第二层抗压结构内侧，第三层抗压结构包括与钢管混凝土外围支架内侧连通的“井”字形的钢管混凝土肋骨支架和相邻两套钢管混凝土外围支架之间连接的架间肋骨；钢管混凝土外围支架与钢管混凝土肋骨支架构成一个完整的钢管混凝土支架；第四层抗压结构，第四层抗压结构位于第三层抗压结构的内侧，第四层抗压结构包括镶嵌于钢管混凝土墙内侧门洞的整体钢制门框。如上所述的一种钢管混凝土结构永久防突风门墙体，优选，承压环外边界形状与巷道断面形状一致，形成均匀的承压结构。如上所述的一种钢管混凝土结构永久防突风门墙体，优选，钢管混凝土外围支架外围形状与承压环内侧轮廓形状相对应；钢管混凝土外围支架包括中空钢管和钢管内充满的混凝土；所钢管混凝土外围支架与钢管混凝土肋骨支架、架间肋骨均连通；优选地，锚杆选用中空注浆锚杆，方便围岩注浆。如上所述的一种钢管混凝土结构永久防突风门墙体，优选，所述钢管混凝土外围支架形状采用直墙半圆拱加反底拱的形式；所述钢管混凝土外围支架和钢管混凝土肋骨支架连接处固定连通，钢管混凝土肋骨支架在十字相交处断开，分别用十字接头套管连通；为便于运输，钢管混凝土支架包括上、下、左、右四个中空钢管件以及十字交叉处呈“口”字形的四根直管肋骨，分别用圆弧接头套管和十字接头套管连通。如上所述的一种钢管混凝土结构永久防突风门墙体，优选，上、下、左、右四个中空钢管件分别为钢管件A、钢管件B、钢管件C、钢管件D；所述钢管B的钢管内侧外表面底端开设有用于注浆的注浆孔，钢管件D的顶端顶面开设有带阀门的排气孔。如上所述的一种钢管混凝土结构永久防突风门墙体，优选，整体钢制门框为提前预制成品，整体门框结构稳定，承压力强；所述整体钢质门框镶嵌在所述钢管混凝土墙门洞内；优选地，在所述整体钢质门框上边框上方混凝土内设置有一条矿工钢，进一步增强风门墙体的抗压能力。一种钢管混凝土结构永久防突风门墙体的施工方法，优选，施工方法包括如下步骤：S1，构建承压环；S2，构建钢管混凝土支架；S3，制作模板，浇灌混凝土，形成完整的风门墙体。如上所述的一种钢管混凝土结构永久防突风门墙体的施工方法，优选，步骤1具体包括以下步骤：S11，在预构筑风门位置巷帮掏槽，在预构筑风门位置底部掏槽；对该段巷道四周按一定的间距打入中空注浆锚杆，从而提供一对自平衡的法向力，进而强化承压环承载能力，锚杆外露一定长度，施工锚杆期间预留安装钢管支架的位置；S12，将风门构筑位置的前后一定距离巷道喷涂添加速凝剂的水泥砂浆，形成外围喷层，达到一定的喷层厚度；S13，待喷层凝固后，通过注浆锚杆以一定的注浆压力向四周注浆加固，进而提高围岩强度，从而强化承压环的承载能力；S14，注浆结束凝固后，向四周施工一定长度的锚索，进而提高自平衡法向力，从而再次提高周边围岩的承压能力；如上所述的一种钢管混凝土结构永久防突风门墙体的施工方法，优选，步骤S2具体包括以下步骤：S21，组装钢管混凝土支架，根据情况确定钢管混凝土支架组数，选用合适的接头套管组装起每个钢管混凝土支架，确保连接部位密实，避免出现漏浆的现象，两组以上的钢管混凝土支架之间通过架间肋骨连通；优选地，架间肋骨与钢管混凝土支架之间通过焊接连通；S22，注浆，选用合适的注浆液，用注浆泵由注浆孔向钢管混凝土支架和架间肋骨内注入膨胀混凝土，待顶部排气孔冒出浆液后关闭阀门，继续启动注浆泵带压注浆，压力达到一定数值后停止注浆。如上所述的一种钢管混凝土结构永久防突风门墙体的施工方法，优选，步骤S3具体操作方法如下：在钢管混凝土支架外围制作模板，预留门洞位置，浇灌混凝土，最后将预制的钢质门框镶嵌进风门门洞位置，形成完整的风门墙体。与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有如下优异效果：本专利技术提供的钢管混凝土结构永久防突风门墙体，通过构建四层抗压结构，能够有效控制风门处巷道围岩的变形量，从根本上解决了矿井深部区域以及应力集中区域永久防突风门因变形破坏而频繁返修的问题，此外，四层抗压结构不尽可以逐级抵抗巷道来压，而且作为一个整体的风门墙体其自身的抗压能力也得到了显著的增强，大大提高了永久防突风门的使用寿命，降低了风门的构筑成本，提高了矿井抗击煤与瓦斯突出事故灾变发生扩大的能力，保证了矿井的安全生产，有较为显著的经济效益。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。其中：图1为本专利技术实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢管混凝土结构永久防突风门墙体，其特征在于，所述防突风门墙体包括：第一层抗压结构，所述第一层抗压结构位于防突风门墙体周向外侧的岩体内，所述第一层抗压结构包括承压环；所述承压环包括锚杆、混凝土喷层、注浆加固层和锚索；所述锚杆间距分布在防突风门墙体周向外侧的岩体内；所述注浆加固层包括所述锚杆钉入深度的岩体以及该岩体内注入的浆液凝固后形成的固态物；所述混凝土喷层位于所述注浆加固层的内侧，沿防突风门构筑位置轴向的前后一定距离喷涂于岩层表面；所述锚索位于所述混凝土喷层的内侧，沿防突风门构筑位置轴向的前后一定距离布置；第二层抗压结构，所述第二层抗压结构位于所述第一层抗压结构的内侧，所述第二层抗压结构包括钢管混凝土外围支架以及支架外的混凝土墙；第三层抗压结构，所述第三层抗压结构位于所述第二层抗压结构内侧，所述第三层抗压结构包括与所述钢管混凝土外围支架内侧连通的“井”字形的钢管混凝土肋骨支架和相邻两套钢管混凝土外围支架之间连接的架间肋骨；所述钢管混凝土外围支架与所述钢管混凝土肋骨支架构成一个完整的钢管混凝土支架；所述钢管混凝土外围支架形状采用直墙半圆拱加反底拱的形式；所述钢管混凝土外围支架和钢管混凝土肋骨支架连接处固定连通，所述钢管混凝土肋骨支架在十字相交处断开，分别用十字接头套管连通；所述钢管混凝土支架包括上、下、左、右四个中空钢管件以及十字交叉处呈“口”字形的四根直管肋骨，分别用圆弧接头套管和十字接头套管连通；第四层抗压结构，所述第四层抗压结构位于所述第三层抗压结构的内侧，所述第四层抗压结构包括镶嵌于钢管混凝土墙内侧门洞的整体钢制门框。...

【技术特征摘要】
2018.08.28 CN 20181098741651.一种钢管混凝土结构永久防突风门墙体，其特征在于，所述防突风门墙体包括：第一层抗压结构，所述第一层抗压结构位于防突风门墙体周向外侧的岩体内，所述第一层抗压结构包括承压环；所述承压环包括锚杆、混凝土喷层、注浆加固层和锚索；所述锚杆间距分布在防突风门墙体周向外侧的岩体内；所述注浆加固层包括所述锚杆钉入深度的岩体以及该岩体内注入的浆液凝固后形成的固态物；所述混凝土喷层位于所述注浆加固层的内侧，沿防突风门构筑位置轴向的前后一定距离喷涂于岩层表面；所述锚索位于所述混凝土喷层的内侧，沿防突风门构筑位置轴向的前后一定距离布置；第二层抗压结构，所述第二层抗压结构位于所述第一层抗压结构的内侧，所述第二层抗压结构包括钢管混凝土外围支架以及支架外的混凝土墙；第三层抗压结构，所述第三层抗压结构位于所述第二层抗压结构内侧，所述第三层抗压结构包括与所述钢管混凝土外围支架内侧连通的“井”字形的钢管混凝土肋骨支架和相邻两套钢管混凝土外围支架之间连接的架间肋骨；所述钢管混凝土外围支架与所述钢管混凝土肋骨支架构成一个完整的钢管混凝土支架；所述钢管混凝土外围支架形状采用直墙半圆拱加反底拱的形式；所述钢管混凝土外围支架和钢管混凝土肋骨支架连接处固定连通，所述钢管混凝土肋骨支架在十字相交处断开，分别用十字接头套管连通；所述钢管混凝土支架包括上、下、左、右四个中空钢管件以及十字交叉处呈“口”字形的四根直管肋骨，分别用圆弧接头套管和十字接头套管连通；第四层抗压结构，所述第四层抗压结构位于所述第三层抗压结构的内侧，所述第四层抗压结构包括镶嵌于钢管混凝土墙内侧门洞的整体钢制门框。2.如权利要求1所述的一种钢管混凝土结构永久防突风门墙体，其特征在于，所述承压环的断面与巷道的断面形状相同，便于巷道形成均匀的承压结构；所述锚杆为中空注浆锚杆，便于利用锚杆对围岩进行注浆。3.如权利要求1所述的一种钢管混凝土结构永久防突风门墙体，其特征在于，所述第二层抗压结构中，钢管混凝土外围支架的外围形状与所述承压环的内侧轮廓形状相对应，便于均匀承受承压环给予的支护反力；所述钢管混凝土支架包括中空钢管和钢管内充满的混凝土；所述第三层抗压结构中，钢管混凝土外围支架与钢管混凝土肋骨支架、架间肋骨均连通。4.如权利要求1所述的一种钢管混凝土结构永久防突风门墙体，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：周少玺，蒋国芳，徐福建，康国恩，许国胜，张震，赵亚克，王晓帅，程风超，闫铭帅，霍鑫鑫，
申请(专利权)人：郑州煤炭工业集团杨河煤业有限公司，贵州工程应用技术学院，
类型：发明
国别省市：河南,41