一种预空软岩巷道支护结构及其施工方法技术

本发明专利技术属于软岩巷道支护技术领域，具体涉及一种预空软岩巷道支护结构及其施工方法，包括巷道，巷道内表面布置有连接板和钢拱架，巷道下方开设有加固槽而底角开设有底角泄压槽，钢拱架底端与V型架两端设置在底角泄压槽中，V型架中端设置在加固槽内，巷道围岩面设有的注浆层中固定安装有预应力锚杆和锚索，预应力锚杆和锚索上挂附的钢丝绳网内侧喷射有混凝土封层，连接板卡接连接的卡接板通过连接螺栓连接有盖板，盖板与连接板之间安装有气水管路系统和电力线缆系统，钢拱架、V型架组成的近似三角形的支护面受力均衡性好，对围岩的支撑力强，使用专用工具开启的连接板、盖板可安全有效的利用钢拱架的底角空间，降低管路和电力线缆的铺设难度。缆的铺设难度。缆的铺设难度。

【技术实现步骤摘要】
一种预空软岩巷道支护结构及其施工方法


[0001]本专利技术属于软岩巷道支护
，具体涉及一种预空软岩巷道支护结构及其施工方法。

技术介绍

[0002]随着煤矿开采范围的扩展，开采深度不断增加，开采条件越来越困难，尤其是大埋深、复杂构造和采动应力下软弱岩煤体自身膨胀给巷道支护带来的叠加压力，一直是困扰煤矿巷道支护的难题。因为这些压力有时间快慢的差异，力的大小和方向差异，因此是不等时、不均匀的叠加压力组合。巷道支护在这种不均匀的叠加压力作用下，会遭到反复破坏，常规的支护技术难以保证巷道的稳定。巷道支护不稳定，影响矿井建设期间的安全生产，也会给以后的正常使用带来安全隐患。
[0003]而预空技术是针对流变和膨胀性较大的软弱岩、煤体巷道的实际，依据巷道功能要求设计的断面规格，科学的拓展，预先留出一定空间，促使围岩体内复杂的叠加应力在掘出巷道空间时得以释放，以达到二次应力场初步形成平衡状态的技术举措。因为在围岩初步形成二次应力场平衡状态期间，必然会发生大量的收敛变形，如提前预留一定空间，使围岩压力在实施支护措施之前就得以释放，就可为下道工序提供坚实的处理基础。
[0004]传统支护结构中广泛采用的U型支护架的两个底角是应力传递的交汇点、产生尖角效应敏感区和巷道支护围岩矢量的立足点，易出现应力集中的情况，帮壁底角变形后会加快巷道的破坏而达不到理想的支护效果。

技术实现思路

[0005]传统支护结构中广泛采用的U型支护架的两个底角是应力传递的交汇点、产生尖角效应敏感区和巷道支护围岩矢量的立足点，易出现应力集中的情况，帮壁底角变形后会加快巷道的破坏而达不到理想的支护效果。本专利技术提供了一种预空软岩巷道支护结构及其施工方法，钢拱架、V型架组成的近似三角形的支护面受力均衡性好，对围岩的支撑力强，使用专用工具开启的连接板、盖板可安全有效的利用钢拱架的底角空间，降低管路和电力线缆的铺设难度。
[0006]本专利技术提供如下技术方案：一种预空软岩巷道支护结构，包括巷道，所述巷道的内表面布置有连接板和钢拱架，所述巷道的底部铺设有底板，所述底板的下方铺设有矸石回填层，所述矸石回填层下方的巷道围岩中开设有加固槽，所述巷道的底角开设有底角泄压槽，所述底角泄压槽和加固槽内喷施有混凝土，所述钢拱架的底端与V型架的两端均固定设置在底角泄压槽中，所述V型架的中端固定设置在加固槽内，所述巷道的围岩面设有注浆层，所述注浆层中固定安装有预应力锚杆和锚索，所述预应力锚杆和锚索上挂附有钢丝绳网，所述钢丝绳网的内侧喷射有混凝土封层，所述连接板卡接固定有卡接板，所述卡接板的顶端通过连接螺栓固定连接有盖板，巷道两帮的盖板与连接板之间分别安装有气、水管路系统和电力线缆系统。
[0007]其中，所述钢拱架与巷道的围岩表面相配合设置于巷道内部，钢拱架由顶部的拱形结构和两侧与拱形结构相切的竖直部组成，钢拱架两侧的竖直部与V型架两端的夹角角度为90
°
，V型架的中端高度低于左右两端的高度；钢拱架、V型架可配合形成一个近似三角形的支护面，支护受力均衡性好，可有效增加对围岩的支撑力。
[0008]其中，所述钢拱架为工字型钢结构。
[0009]其中，所述V型架的数量与钢拱架的数量相同，V型架由两根相互交叉的竖直钢材组成，两根相互交叉的竖直钢材的相交处即为V型架的中端；V型架可同时受到下方的压力和巷道顶帮下压造成的钢拱架产生的外拉力，限制钢拱架的底角向外移动。
[0010]其中，所述连接板由多个沿巷道帮壁上下间隔等序安装的W型钢带组成，所述卡接板的纵截面为V型结构，所述卡接板一端的侧面固定设有适配卡装在连接板凹槽内的凸块结构；由多个W型钢带组成的连接板一方面可提高对帮壁的支护强度，另一方面也可以将多跟预应力锚杆连接在一起，进一步提高支护强度。
[0011]其中，所述连接板的侧面贴合钢拱架的外侧面，所述盖板为槽钢结构；连接板、盖板组成的直角梯形结构可有效利用钢拱架的底角空间，并降低管路系统和电力线缆系统的铺设难度。
[0012]其中，用于安装气、水管路系统的所述巷道一侧的盖板上开设有多个适配安装固定螺栓的通孔，所述固定螺栓上安装有管卡，用于安装气、水管路系统的巷道一侧的盖板的内侧滑动安装有支撑件，所述支撑件的上、下翼板滑动连接盖板的上、下翼板的内侧面，所述支撑件上开设有适配安装固定螺栓的通孔；支撑件可配合盖板共同支撑安装在管卡中的气、水管路，同时支撑件可提高盖板的支撑强度。
[0013]其中，所述盖板顶面的一端开设有螺纹连接连接螺栓的内螺纹通孔，内螺纹通孔周侧的盖板的顶面上焊接有防拆管；防拆管用于限制人员使用开口/活口扳手工具转动连接螺栓。
[0014]其中，所述连接螺栓的头端焊接有防拆挡块，所述防拆挡块为爪端垂直向下的三叉星型机构，防拆挡块的爪端外侧面所在的内接圆的直径大于连接螺栓头端的直径，防拆挡块的爪端内侧面滑动贴合连接螺栓头端的垂直侧面；低成本的防拆挡块可快速的定位安装在连接螺栓上，使普通的呆口扳手不能套装在连接螺栓的头端，从而打开盖板，有效避免非专业人员接触管路、电力系统。
[0015]其中，所述防拆管的内壁滑动连接转动套管的外侧面，所述转动套管的底面开设有与连接螺栓头端、防拆挡块在水平面上的垂直投影的形状相契合的槽体，转动套管的顶面固定连接有L型杆；使用专门制造的转动套管可便捷的拧动一体式连接的连接螺栓和防拆挡块，从而对管路、电力系统进行维护。
[0016]一种预空软岩巷道支护结构的施工方法，包括如下步骤：S1、巷道掘进时，以巷道两帮边界线为泄压槽对称线，在巷道两底脚开挖两个矩形的底角泄压槽，并在两个底角泄压槽对称线上的巷道底部开挖矩形的加固槽，再在底角泄压槽与加固槽之间开挖用于铺设安装V型架的沟槽，埋设V型架的沟槽与底角泄压槽与加固槽之间的水平夹角角度为90
°
。
[0017]S2、在巷道掘进的同时，在巷道顶部及围岩打锚杆孔，安装预应力锚杆和锚索，围岩面挂钢丝绳网并布设连接板，随后再布设钢拱架和V型架，清理破碎和泥化的岩石，针对
预空软岩巷道具体地质条件，进行初喷作业形成混凝土封层封闭围岩。
[0018]S3、对巷道的底部进行固定，在底角泄压槽和加固槽内喷施混凝土，待混凝土达到一定强度后，钢拱架和V型架稳固的连接成一体，增强整体支护效果。
[0019]S4、进行矸石回填，在巷道底部形成表面平整的矸石回填层，在矸石回填层上铺设底板，随后将内置有电力线缆的盖板连接巷道一侧的连接板。
[0020]S5、将通过管卡固定安装有气、水管路的盖板连接支撑件，随后再将此盖板连接巷道另一侧的连接板，连接盖板与连接板时，将转动套管套装在连接螺栓的头端和防拆挡块外侧，转动L型杆将连接螺栓拧入连接板上的螺纹孔内。
[0021]本专利技术的有益效果是：钢拱架、V型架可配合形成一个近似三角形的支护面，支护受力均衡性好，可有效增加对围岩的支撑力V型架可同时受到下方的压力和巷道顶帮下压造成的钢拱架产生的外拉力，限制钢拱架的底角向外移动；由多个W型钢带本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预空软岩巷道支护结构，其特征在于：包括巷道，所述巷道的内表面布置有连接板和钢拱架，所述巷道的底部铺设有底板，所述底板的下方铺设有矸石回填层，所述矸石回填层下方的巷道围岩中开设有加固槽，所述巷道的底角开设有底角泄压槽，所述底角泄压槽和加固槽内喷施有混凝土，所述钢拱架的底端与V型架的两端均固定设置在底角泄压槽中，所述V型架的中端固定设置在加固槽内，所述巷道的围岩面设有注浆层，所述注浆层中固定安装有预应力锚杆和锚索，所述预应力锚杆和锚索上挂附有钢丝绳网，所述钢丝绳网的内侧喷射有混凝土封层，所述连接板卡接固定有卡接板，所述卡接板的顶端通过连接螺栓固定连接有盖板，巷道两帮的盖板与连接板之间分别安装有气、水管路系统和电力线缆系统。2.根据权利要求1所述的一种预空软岩巷道支护结构，其特征在于：所述钢拱架与巷道的围岩表面相配合设置于巷道内部，钢拱架由顶部的拱形结构和两侧与拱形结构相切的竖直部组成，钢拱架两侧的竖直部与V型架两端的夹角角度为90
°
，V型架的中端高度低于左右两端的高度，所述钢拱架为工字型钢结构。3.根据权利要求1所述的一种预空软岩巷道支护结构，其特征在于：所述V型架的数量与钢拱架的数量相同，V型架由两根相互交叉的竖直钢材组成，两根相互交叉的竖直钢材的相交处即为V型架的中端。4.根据权利要求1所述的一种预空软岩巷道支护结构，其特征在于：所述连接板由多个沿巷道帮壁上下间隔等序安装的W型钢带组成，所述卡接板的纵截面为V型结构，所述卡接板一端的侧面固定设有适配卡装在连接板凹槽内的凸块结构。5.根据权利要求1所述的一种预空软岩巷道支护结构，其特征在于：所述连接板的侧面贴合钢拱架的外侧面，所述盖板为槽钢结构。6.根据权利要求1所述的一种预空软岩巷道支护结构，其特征在于：用于安装气、水管路系统的所述巷道一侧的盖板上开设有多个适配安装固定螺栓的通孔，所述固定螺栓上安装有管卡，用于安装气、水管路系统的巷道一侧的盖板的内侧滑动安装有支撑件，所述支撑件的上、下翼板滑动连接盖板的上、下翼板的内侧面，所述支撑件上开设有适配安装固定螺栓的通孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：许强，李明远，吴军，马进生，田斌，李鹏，赵凤，李小刚，赵辉强，莫正虎，胡长岭，
申请(专利权)人：淮北市平远软岩支护工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：