一种高应力光卤石矿层巷道复合支护结构及方法技术

本发明专利技术涉及一种高应力光卤石矿层巷道复合支护结构及方法，属于巷道支护技术领域；针对光卤石矿层巷道支护结构遇高应力支护能力不足的问题，技术方案为：采用锚网喷为外护层、可缩性U型钢棚为中护层、混凝土灌注为内护层的支护结构；外护层、中护层、内护层构成一个完整的复合支护结构，实现了高应力光卤石矿层巷道的有效支护，具有结构稳定、支护能力强、可防止光卤石矿中氯离子腐蚀性的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种高应力光卤石矿层巷道复合支护结构及方法
本专利技术涉及一种高应力巷道支护结构，尤其涉及一种高应力光卤石矿层巷道复合支护结构及方法。
技术介绍
光卤石矿层是钾盐矿开采的主要矿层，在矿层稳定区段，巷道常采用锚网喷支护就能满足强度要求。当矿层遇构造应力较大时，巷道极易发生变形影响巷道通风和运输，严重时导致巷道开裂甚至报废；巷道开裂会使光卤石中氯离子向巷道渗透进而腐蚀巷道中的金属设备，也会使巷道水向围岩渗透进而溶解光卤石矿，因此对于高应力光卤石矿层巷道合理支护防止巷道变形开裂是一个亟需解决的技术难题。目前光卤石矿层巷道掘进中遇构造应力较大时，常采用巷道内设支柱或木垛加强加密支护，两种方法均存在一定的不足。巷道内设支柱，常采用T型、H型、+型、Y型支柱，目的是增加巷道的支护能力，防止巷道变形，但在巷道中加设支柱，会影响巷道通风和运输；木垛加强加密支护，方法原始厚重，工作量大，木垛会加大巷道支护厚度，进而增加巷道的掘进工程量，大量的木垛还不利于环保。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术的不足，提出一种用于高应力光卤石矿层巷道的结构稳定、支护能力强、可防止光卤石矿中氯离子腐蚀性的复合支护结构及方法。为了达到上述目的，本专利技术是通过如下技术方案实现的。一种高应力光卤石矿层巷道复合支护结构，包括依次设置在巷道内壁上的外护层、中护层和内护层；所述外护层包括锚入巷道内壁的锚杆、网片和镁水泥混凝土层，所述网片紧贴巷道内壁设置且通过锚杆固定，网片外喷注镁水泥混凝土层，所述外护层内壁上敷设有保护膜，所述中护层为钢棚结构，所述钢棚包括钢支架、挡块和底梁，所述钢支架贴附保护膜搭建，挡块设置在钢支架的底部，所述底梁支撑在挡块的下方；所述内护层为混凝土层，所述混凝土层将钢棚结构包裹在内，使外护层、中护层、内护层构成一个完整的复合支护结构。进一步的，所述的钢支架、挡块和底梁均是通过同一型号U型钢U型咬合形成。进一步的，所述钢支架和保护膜之间的间隙通过背板填充背齐。进一步的，所述锚杆为玻璃钢锚杆，所述网片为塑料网片，所述保护膜为塑料膜。进一步的，所述保护膜为双层布置。一种高应力光卤石矿层巷道复合支护方法，包括以下步骤：a）光卤石矿层巷道开挖后，先采用锚杆将网片固定在巷道内壁，采用镁水泥混凝土进行喷浆，将网片和锚杆固定形成外护层，并在镁水泥混凝土的内壁敷设塑料膜，用于封闭外护层。b）待巷道围岩稳定后，采用钢棚作中护层，钢棚与外护层之间的间隙采用背板背齐；c）待钢棚安装完毕且巷道变形稳定后，再浇筑混凝土作内护层，并将钢棚一并浇筑在内，据此由外护层、中护层、内护层构成一个完整的复合支护结构。优选的，所述钢棚的支架、挡块和底梁均是通过同一型号U型钢U型咬合形成；底梁加工成反拱形且两端切割成U型口状支撑在挡块下方。优选的，所述塑料膜通过钢钉固定在外护层上。本专利技术相对于现有技术所产生的有益效果为。本专利技术针对高应力光卤石矿层巷道支护中遇到的巷道变形开裂等问题，专利技术一种由外护层、中护层、内护层构成的复合支护结构，具有结构稳定、支护能力强、可防止光卤石矿中氯离子腐蚀性等特点。外护层采用锚网喷支护方式，其中锚杆采用玻璃钢锚杆，网采用塑料网片，喷浆采用镁水泥混凝土，该方式可避免光卤石矿中氯离子对支护的腐蚀性影响。中护层采用可缩性U型钢棚支护方式，其中在钢棚底部增设的挡块和底梁采用与U型钢支架同一型号的U型钢加工制作，且底梁两端切割成U型口状，使得钢棚构件之间联结全是U型咬合，确保了整个钢棚的稳定性；将底梁支撑在挡块下方，让挡块限制底梁的向上移动，并将底梁加工成反拱形，保证了钢棚的稳定性和支护能力。内护层采用普通混凝土浇筑支护方式，并将钢棚一并浇筑在内；外护层和内护层之间敷设双层塑料膜，起到封闭隔绝作用，既能防止光卤石矿和外护层镁水泥中氯离子向内护层渗透进而降低普通混凝土的性能并腐蚀中护层的钢棚，又能防止巷道水向围岩渗透进而溶解光卤石矿。附图说明图1为本专利技术所述支护结构示意图；图2为本专利技术所述外护层结构示意图；图3为本专利技术所述中护层结构示意图；图4为本专利技术所述内护层结构示意图。图中标记：1为玻璃钢锚杆、2为网片、3为镁水泥混凝土、4为塑料膜、5为U型钢支架、6为挡块、7为底梁、8为背板、9为普通混凝土。具体实施方式为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合实施例及附图详细说明本专利技术的技术方案，但保护范围不被此限制。某光卤石矿层巷道设计断面尺寸为净宽5.0m、直墙高1.5m、净高4.0m、半圆拱形式、净断面积17.3m2，在构造高应力区段采用本专利技术的复合支护结构，如图1所示，复合支护结构包括依次设置在巷道内壁上的外护层、中护层和内护层；外护层包括玻璃钢锚杆1、网片2、镁水泥混凝土3，网片2紧贴巷道内壁设置且通过玻璃钢锚杆1固定，网片2外喷注镁水泥混凝土3，所述外护层内壁上敷设有双层的塑料膜4；中护层为钢棚结构，包括U型钢支架5、挡块6、底梁7，U型钢支架5贴附塑料膜4搭建，挡块6设置在U型钢支架5的底部，底梁7支撑在挡块6的下方；钢棚结构与外护层之间的间隙采用背板8背齐；待钢棚安装完毕且巷道变形稳定后，再浇筑普通混凝土9作内护层，并将钢棚一并浇筑在内，据此由外护层、中护层、内护层构成一个完整的复合支护结构。本结构的支护方法包括三个步骤：步骤一：由图2所示，光卤石矿层巷道按设计要求开挖后，先采用锚网喷作外护层，其中玻璃钢锚杆1规格为φ20×2400mm，间排距为800×800mm，设计锚固力不小于80kN，预紧力不小于120kN；网片2采用双抗聚丙烯塑料网，网格孔距为50×50mm，网之间搭接长度为100mm；镁水泥混凝土3强度等级为C20，喷浆厚度为100mm。外护层施工完毕，在内壁敷设塑料膜4封闭外护层，塑料膜4采用聚苯乙烯泡沫塑料膜，双层布置，利用圆钉将其固定在外护层内壁上。步骤二：由图3所示，待巷道围岩基本稳定后，采用可缩性U型钢棚作中护层，其中U型钢支架5、挡块6和底梁7均采用29U型钢加工制作；挡块6长度为150mm，焊接在U型钢支架5的棚腿下方巷道底板位置；底梁7的两端切割成29U型钢口状，且加工成反拱形，反拱弧度半径为18m，底梁7支撑在挡块6下方；钢棚与外护层之间的间隙采用背板8背齐，背板8采用钢筋混凝土背板，规格为1500×200×50mm。步骤三：由图1和图4所示，待钢棚安装完毕且巷道变形稳定后，在设计巷道净断面尺寸位置设置模板，采用普通混凝土9进行浇筑内护层，并将钢棚一并浇筑在内；混凝土强度等级为C40，浇筑厚度为300mm。所述的步骤二中U型钢支架5的棚顶和两侧棚腿之间，安装时应采用配套U型卡缆联结，两侧棚腿的底端应焊接一块垫铁，确保U型钢支架5能稳定的放置于巷道基础之上。所述的步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高应力光卤石矿层巷道复合支护结构，其特征在于，包括依次设置在巷道内壁上的外护层、中护层和内护层；所述外护层包括锚入巷道内壁的锚杆、网片和镁水泥混凝土层，所述网片紧贴巷道内壁设置且通过锚杆固定，网片外喷注镁水泥混凝土层，所述外护层内壁上敷设有保护膜，所述中护层为钢棚结构，所述钢棚包括钢支架、挡块和底梁，所述钢支架贴附保护膜搭建，挡块设置在钢支架的底部，所述底梁支撑在挡块的下方；所述内护层为混凝土层，所述混凝土层将钢棚结构包裹在内，使外护层、中护层、内护层构成一个完整的复合支护结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种高应力光卤石矿层巷道复合支护结构，其特征在于，包括依次设置在巷道内壁上的外护层、中护层和内护层；所述外护层包括锚入巷道内壁的锚杆、网片和镁水泥混凝土层，所述网片紧贴巷道内壁设置且通过锚杆固定，网片外喷注镁水泥混凝土层，所述外护层内壁上敷设有保护膜，所述中护层为钢棚结构，所述钢棚包括钢支架、挡块和底梁，所述钢支架贴附保护膜搭建，挡块设置在钢支架的底部，所述底梁支撑在挡块的下方；所述内护层为混凝土层，所述混凝土层将钢棚结构包裹在内，使外护层、中护层、内护层构成一个完整的复合支护结构。


2.根据权利要求1所述的一种高应力光卤石矿层巷道复合支护结构，其特征在于，所述的钢支架、挡块和底梁均为U型钢，且钢支架、挡块和底梁之间通过U型咬合连接。


3.根据权利要求1所述的一种高应力光卤石矿层巷道复合支护结构，其特征在于，所述钢支架和保护膜之间的间隙通过背板填充背齐。


4.根据权利要求1所述的一种高应力光卤石矿层巷道复合支护结构，其特征在于，所述锚杆为玻璃钢锚杆，所述网片为塑...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨泽进，廖波，高红波，张建生，臧立岩，桑宗其，李涛，王庆龙，
申请(专利权)人：煤炭工业太原设计研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14