一种钢板约束泡沫混凝土支护结构、施工方法及应用技术

本发明专利技术属于地下工程支护施工设备技术领域，公开了一种钢板约束泡沫混凝土支护结构、施工方法及应用。所述钢板约束泡沫混凝土支护结构的钢板约束壳内部填充泡沫混凝土；钢板约束壳的外弧表面侧与围岩相接触，内弧表面则朝向巷道内部；外弧表面与内弧表面均开设有多个相同位置的通孔，穿插有锚杆；锚杆、钢板约束壳、泡沫混凝土共同形成复合承载结构。本发明专利技术诱导巷道围岩进一步产生可控的变形，释放围岩应力，从而对高地应力软岩巷道进行卸压，减小支护结构荷载，提高支护结构的可靠性。由于泡沫混凝土强度较低、自然干燥收缩值大、吸水率高，很少用于制备承重型结构材料，所以在泡沫混凝土的周围用钢板进行约束，提高结构的承重能力。能力。能力。

【技术实现步骤摘要】
一种钢板约束泡沫混凝土支护结构、施工方法及应用


[0001]本专利技术属于地下工程支护施工设备
，尤其涉及一种钢板约束泡沫混凝土支护结构、施工方法及应用。

技术介绍

[0002]随着矿山开采强度不断加大，大量的高地应力软岩巷道随之出现。针对高地应力软岩巷道暴露出的高地应力、大变形等敏感问题。特别是针对高地应力软岩巷道围岩稳定性差、成洞难等一系列问题，亟需对高地应力软岩巷道的卸压机理进行研究。现有的支护结构，不能有效扩散荷载，减小荷载集中度。
[0003]型钢的支护技术主要是利用钢材具有较高的强度、刚度、能及时承担荷载等优点。泡沫混凝土的多孔性使其具有低的弹性模量，从而使其对冲击载荷具有良好的吸收和分散作用，其质轻且具有良好的耐久性能。锚杆是常见的支护工具，主要是通过悬吊、组合梁、围岩补强、挤压联结等作用来控制围岩变形。
[0004]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
[0005](1)现有技术支护结构中没有利用泡沫混凝土的高压缩力学特性，诱导巷道围岩进一步产生可控的变形，释放围岩应力，不能对高地应力软岩巷道进行卸压，减小支护结构荷载，提高支护结构的可靠性。
[0006](2)现有技术在泡沫混凝土进行应用中，没有在泡沫混凝土的周围用钢板进行约束，造成结构的承重能力比较低，而且不能避免常规混凝土支护开裂破坏，影响了支护体系整体强度。
[0007](3)现有技术能降低支护构件重量，避免构件腐蚀、环保等效果差。

技术实现思路

[0008]为克服相关技术中存在的问题，本专利技术公开实施例提供了一种钢板约束泡沫混凝土支护结构、施工方法及应用。尤其涉及一种涉及隧道、巷道的支护中的让压型钢板约束泡沫混凝土支护结构。
[0009]所述技术方案如下：一种钢板约束泡沫混凝土支护结构设置有：钢板约束壳；
[0010]所述的钢板约束壳内部填充泡沫混凝土；所述钢板约束壳的外弧表面侧与围岩相接触，钢板约束壳的内弧表面则朝向巷道内部；
[0011]钢板约束壳的外弧表面与内弧表面均开设有多个相同位置的通孔，沿外弧表面、内弧表面相同位置通孔部位穿插有锚杆；锚杆、钢板约束壳、泡沫混凝土共同形成复合承载结构。
[0012]在一个实施例中，所述钢板约束壳外弧表面为凹槽锯齿状；钢板约束壳的内弧表面为光滑状态。
[0013]在一个实施例中，钢板约束壳的沿巷道环向某一端部表面侧或者轴向表面侧设有多个开口：开口与密封盖相配合。
[0014]在一个实施例中，所述的锚杆通过通孔穿过钢板约束壳、泡沫混凝土打入围岩；锚杆上端穿插有盖于钢板约束壳外弧表面的止浆塞；锚杆下端旋拧有螺帽。
[0015]在一个实施例中，所述围岩内部开有巷道，所述巷道底部浇筑有仰拱衬砌，所述仰拱衬砌两侧均设有边墙基础。
[0016]在一个实施例中，每榀钢板约束壳之间通过若干连接板进行连接，连接板的两端以及中间均有开有多个通孔，用于钢板约束壳的衔接以及固定。
[0017]在一个实施例中，所述连接板安装在钢板约束壳的外弧表面或者内弧表面。
[0018]本专利技术的另一目的在于提供一种钢板约束泡沫混凝土支护结构的施工方法包括以下步骤：
[0019]S1，在钢板约束壳的沿巷道环向某一端部表面侧或者轴向表面侧设有多个开口，开口与密封盖相配合；
[0020]S2，沿步骤S1中钢板约束壳的开口部位进行泡沫混凝土的充填；
[0021]S3，充填完毕凝固后，在开口部位侧进行抹平处理，并进行密封；
[0022]S4，重复步骤S1～步骤S3，完成多榀钢板约束泡沫混凝土支护结构的制作；
[0023]S5，将制作好的钢板约束泡沫混凝土支护结构移至现场；
[0024]S6，待巷道开挖后，按设计位置沿围岩表面施打钻孔；
[0025]S7，将钢板约束泡沫混凝土支护结构移至围岩表面；
[0026]S8，通过钢板约束壳上的通孔将锚杆打入围岩，并用连接板以及锚杆把每榀钢板约束壳进行连接。
[0027]本专利技术的另一目的在于提供一种隧道钢板约束泡沫混凝土支护设备，至少搭载有所述钢板约束泡沫混凝土支护结构，用于扩散荷载，减小荷载集中度。
[0028]本专利技术的另一目的在于提供一种高地应力软岩巷道钢板约束泡沫混凝土支护设备，至少搭载有所述钢板约束泡沫混凝土支护结构，用于扩散荷载，减小荷载集中度。
[0029]结合上述的所有技术方案，本专利技术所具备的优点及积极效果为：
[0030]第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本专利技术的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本专利技术技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
[0031]本专利技术提供的让压型钢板约束泡沫混凝土支护结构把三者结合在一起，即利用了钢板和锚杆的强度和刚度进行支护，也利用了泡沫混凝土的抗震的特性来承担围岩释放的压力。
[0032]本专利技术提供的围岩内部开有巷道，所述巷道底部浇筑有仰拱衬砌，所述仰拱衬砌两侧均设有边墙基础。所述钢板约束壳外弧表面侧与巷道围岩接触，内弧表面朝向巷道内部空间，钢板约束壳外弧表面与内弧表面均匀开设多个通孔，可供锚杆穿过。每榀钢板约束壳之间通过若干连接板进行连接，连接板的设置不仅有利于锚杆的安装，而且与其钢板约束壳固定连接，相应提高了支护效果。为了安装锚杆，连接板具有设定的宽度，连接板具有用于锚杆穿过的通孔。
[0033]所述的每榀钢板约束壳之间可以通过若干连接板进行连接，连接板的两端以及中间均有锚杆通孔，方便钢板约束壳的衔接以及固定。
[0034]第二、把技术方案看作一个整体或者从产品的角度，本专利技术所要保护的技术方案
具备的技术效果和优点，具体描述如下：
[0035]本专利技术提供的支护结构利用泡沫混凝土的高压缩力学特性，诱导巷道围岩进一步产生可控的变形，释放围岩应力，从而对高地应力软岩巷道进行卸压，减小支护结构荷载，提高支护结构的可靠性。由于泡沫混凝土强度较低、自然干燥收缩值大、吸水率高，很少用于制备承重型结构材料，所以在泡沫混凝土的周围用钢板进行约束，提高结构的承重能力，此外还可有效避免常规混凝土支护开裂破坏，提高支护体系整体强度，且具有降低支护构件重量、避免构件腐蚀、环保高效等优势。
[0036]相比于现有技术，本专利技术的优点进一步包括：本专利技术结构用钢板结合泡沫混凝土代替传统支护结构，利用钢板和锚杆的强度和刚度进行刚性支护。泡沫混凝土层可以吸收地震和断层错动以及高地应力的能量。钢板衬砌具有装配式功能，可直接向其中灌注泡沫混凝土。
[0037]本专利技术使用浇筑轻质泡沫混凝土，泡沫混凝土内部结构含有大量的封闭、独立的孔隙，容重很小，因此，本专利技术相比于传统混凝土能节约80％成本。
[0038]本专利技术为预制装配式结构，在巷道施工前即可将各支护构件提前制作完毕，运输到现场拼装即可，可节约传统支护构件支护所需要的现场试作时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢板约束泡沫混凝土支护结构，其特征在于，所述钢板约束泡沫混凝土支护结构设置有钢板约束壳(1)，所述钢板约束壳(1)内部填充泡沫混凝土(2)；所述钢板约束壳(1)的外弧表面侧与围岩(3)相接触，所述钢板约束壳(1)的内弧表面朝向巷道内部；所述钢板约束壳(1)的外弧表面与内弧表面均开设有多个相同位置的通孔(8)，沿外弧表面、内弧表面相同位置通孔(8)部位穿插有多个锚杆(4)；所述锚杆(4)、钢板约束壳(1)、泡沫混凝土(2)共同形成复合承载结构。2.根据权利要求1所述的钢板约束泡沫混凝土支护结构，其特征在于，所述钢板约束壳(1)外弧表面为凹槽锯齿状，钢板约束壳(1)的内弧表面为光滑状态。3.根据权利要求1所述的钢板约束泡沫混凝土支护结构，其特征在于，所述钢板约束壳(1)的沿巷道环向某一端部表面侧或者轴向表面侧设有多个开口，开口(11)与密封盖相配合。4.根据权利要求1所述的钢板约束泡沫混凝土支护结构，其特征在于，所述的锚杆(4)通过通孔(8)穿过钢板约束壳(1)、泡沫混凝土(2)打入围岩(3)；锚杆(4)上端穿插有盖于钢板约束壳(1)外弧表面的止浆塞(9)；锚杆(4)下端旋拧有螺帽(10)。5.根据权利要求1所述的钢板约束泡沫混凝土支护结构，其特征在于，所述围岩(3)内部开有巷道，所述巷道底部浇筑有仰拱衬砌(6)，所述仰拱衬砌两侧均设有边墙基础(5)。6.根据权利要求1所述的钢板约束泡沫混凝土支护结构，其特征在于，每榀钢板约束壳(1)之间通过若干连接板(7)进行连接，连接板(7)的两端以及中间均有开有多个通孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑朋强，徐立强，孙钺奇，李文靖，刘延庆，孙微微，袁震，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：