用于矿山井下支护的高强让压支护结构及其使用方法技术

本发明专利技术提供了一种用于矿山井下支护的高强让压支护结构及其使用方法，涉及矿山井下支护技术领域，上述支护结构包括“U型”钢架和设置于“U型”钢架和巷道围岩之间的若干支护件，支护件包括外部约束体和填充在外部约束体内部的吸能水泥基，且外部约束体的内部嵌有具有孔洞的圆柱状加强体，加强体和外部约束体的中轴线重合。通过上述方式，可利用支护件的结构和组成特点赋予其吸能效果，以对“U型”钢架所受来自巷道围岩的挤压力进行让压和分散，有效提升了支护结构整体的支护强度，并提供了一种制作简单、高强度且适用于矿山支护的高强让压支护结构。支护结构。支护结构。

【技术实现步骤摘要】
用于矿山井下支护的高强让压支护结构及其使用方法


[0001]本专利技术涉及用于矿山井下支护
，尤其涉及一种用于矿山井下支护的高强让压支护结构及其使用方法。

技术介绍

[0002]金属非金属矿山深部巷道掘进过程中常常面临着需要经过断裂带、破碎带等不良地质体，该过程中对矿山支护提出了一系列问题。通常采用的支护方法为砖石砌碹支护和背木钢拱架支护，但砖石砌碹支护施工效率低，砌碹体施工后形成一定强度所需时间长，不能够及时随采掘工作面的推进及时快速地形成安全的支护体；背木钢拱架支护方法存在木材易燃易腐蚀，从而需定期更换或存在较大的火灾等安全隐患，影响企业的安全生产。在2020年新版《金属非金属矿山安全规程》中，明确规定了：不应用木材或者其他可燃材料作永久支护。因此，如何研发出一种新型的代替木材的阻燃、防火、耐腐、轻质、高强的支护材料及支护方法，是解决矿山在深部高应力条件下过不良地质体中安全快速支护问题的一剂良药。
[0003]现有技术中，申请号为CN202210356057.X，公开日期为2022年6月17日，名称为“大断面深埋软岩隧道联合支护体系及施工方法”的专利申请文件中，通过在格栅钢架单元之间采用带有让压耗能装置及钢拱架单元之间采用带有吸能缓冲装置的刚性支护，实现了对围岩内部长期荷载或地震荷载的冲击能的缓存和吸收，并实现二者的快速承载和共同承载，可有效利用围岩的承载能力，显著提高初期支护的承载能力、控制围岩产生大变形，更有效的应对深埋大断面软岩隧道出现的大变形，保障施工安全和施工效率。上述技术方案通过设置包括弹簧、阻尼器、吸能钢管等机械吸能装置的吸能装置，对支护结构的受力进行分散，以此提升支护结构的刚度及支护的稳定性。但是，上述过程涉及到的支护结构的整体结构复杂，工程造价高，因而不适合用于支护范围更大的矿山领域。
[0004]有鉴于此，有必要设计一种改进的用于矿山井下支护的高强让压支护结构及其使用方法，以解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种用于矿山井下支护的高强让压支护结构及其使用方法。
[0006]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种用于矿山井下支护的高强让压支护结构，所述支护结构设置于巷道围岩的破碎带的下方，包括“U型”钢架和设置于所述“U型”钢架和所述巷道围岩之间的若干支护件；所述支护件包括外部约束体和填充在所述外部约束体内部的吸能水泥基，且所述外部约束体的内部嵌有具有孔洞的圆柱状加强体，所述加强体和所述外部约束体的中轴线重合。
[0007]优选的，所述外部约束体为由若干管件拼接而成的骨架和设置于所述骨架的外部的封口板组成。
[0008]优选的，所述管件的材质为轻钢龙骨、薄壁钢管或空心薄壁钢管；所述轻钢龙骨的壁厚为0.3
‑
1mm，长度为0.5
‑
2m，宽度为0.3
‑
0.6m；所述空心薄壁钢管的壁厚为3
‑
6mm，长度为0.5
‑
2m。
[0009]优选的，所述“U型”钢架包括若干“U型”件，相邻两个所述“U型”件之间设有加固连接梁，且相邻两个所述“U型”件之间的间距小于1.2m。
[0010]优选的，所述加强体能够为金属网，所述金属网的网孔的边长为10
‑
50mm，所述金属网所用钢丝的直径为1
‑
5mm。
[0011]优选的，所述外部约束体和所述加强体的外壁之间的间距为10
‑
20mm。
[0012]优选的，所述吸能水泥基由泡沫混凝土制作得到，所述泡沫混凝土的干重为500
‑
1200kg/m
³
。
[0013]优选的，所述“U型”钢架与所述巷道围岩之间的距离为10
‑
30cm。
[0014]优选的，所述封口板的壁厚为0.3
‑
1mm，长度为0.3
‑
0.6m，宽度为0.1
‑
0.2m，且所述的封口板和所述外部约束体的材质相同。
[0015]特别地，本专利技术还提供了所述的用于矿山井下支护的高强让压支护结构的使用方法，按照如下方式进行：首先，采用管件拼接形成外部约束体的骨架后，将封口板固定在所述骨架的四周和一端，得到一面开口的半封闭容器和模具，然后将加强体内嵌至所述外部约束体内，并使所述加强体位于所述外部约束体的中部；然后，浇筑泡沫混凝土，并养护14
‑
28天，使所述泡沫混凝土充分发生水化反应，固结成内部具有一定胞孔结构的吸能水泥基，并与所述外部约束体充分粘结，成为支护体；最后，将所述支护体排布于预先布置好的“U型”钢架和巷道围岩之间，即得到所述支护结构。
[0016]本专利技术的有益效果是：
[0017]本专利技术提供的用于矿山井下支护的高强让压支护结构，包括“U型”钢架和设置于“U型”钢架和巷道围岩之间的若干支护件，支护件包括外部约束体和填充在外部约束体内部的吸能水泥基，且外部约束体的内部嵌有具有孔洞的圆柱状加强体，加强体和外部约束体的中轴线重合。通过上述方式，可利用支护件的结构和组成特点赋予其吸能效果，以对“U型”钢架所受来自巷道围岩的挤压力进行让压和分散，有效提升了支护结构整体的支护强度，并提供了一种制作简单、高强度且适用于矿山支护的高强让压支护结构。
[0018]本专利技术提供的用于矿山井下支护的高强让压支护结构，通过在支护件的外部约束体内嵌设具有一定网度的加强体，可在形成吸能水泥基后，对吸能水泥基形成内部约束，增强轻质高强吸能水泥基的承载性、韧性和整体性，进而提升支护件的强度；通过在支护件中设置封口板，不仅可提升支护件的整体稳定性，还可利用封口板和外部约束体一起作为吸能水泥基的形成模具，提升了制作支护件的工作效率；通过采用泡沫混凝土形成吸能水泥基，可将泡沫混凝土的材料特征与外部约束体的结构特征，得到同时质轻、高强的具有性能特性的支护件，其与“U型”钢架一起构成高强让压支护结构。
附图说明
[0019]图1为本专利技术提供的用于矿山井下支护的高强让压支护结构的结构示意图；图2为图1中的“U型”钢架的结构示意图；图3为图1中的支护件的结构示意图；
图4为图3中的加强体的一种结构的示意图；附图标记如下：100、用于矿山井下支护的高强让压支护结构；10、巷道围岩；101、破碎带；20、“U型”钢架；21、“U型”件；22、加固连接梁；30、支护件；31、外部约束体；311、封口板；32、加强体。
具体实施方式
[0020]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述。
[0021]在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在附图中仅仅示出了与本专利技术的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节。
[0022]另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于矿山井下支护的高强让压支护结构，其特征在于，所述支护结构设置于巷道围岩的破碎带的下方，包括“U型”钢架和设置于所述“U型”钢架和所述巷道围岩之间的若干支护件；所述支护件包括外部约束体和填充在所述外部约束体内部的吸能水泥基，且所述外部约束体的内部嵌有具有孔洞的圆柱状加强体，所述加强体和所述外部约束体的中轴线重合。2.根据权利要求1所述的用于矿山井下支护的高强让压支护结构，其特征在于，所述外部约束体为由若干管件拼接而成的骨架和设置于所述骨架的外部的封口板组成。3.根据权利要求2所述的用于矿山井下支护的高强让压支护结构，其特征在于，所述管件的材质为轻钢龙骨、薄壁钢管或空心薄壁钢管；所述轻钢龙骨的壁厚为0.3
‑
1mm，长度为0.5
‑
2m，宽度为0.3
‑
0.6m；所述空心薄壁钢管的壁厚为3
‑
6mm，长度为0.5
‑
2m。4.根据权利要求1所述的用于矿山井下支护的高强让压支护结构，其特征在于，所述“U型”钢架包括若干“U型”件，相邻两个所述“U型”件之间设有加固连接梁，且相邻两个所述“U型”件之间的间距小于1.2m。5.根据权利要求1所述的用于矿山井下支护的高强让压支护结构，其特征在于，所述加强体能够为金属网，所述金属网的网孔的边长为10
‑
50mm，所述金属网所用钢丝的直径为1
‑
5mm。6.根据权利要求1所述的用于矿山井下支护的高强让压支护结构，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：周佳琦，宋士生，侯俊，任玉东，赵龙，周乐，汪志国，牟衍龙，
申请(专利权)人：长春黄金研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：