[發(fā)明專利]軟巖大變形巷道卸壓法施工工藝及配套支架

無效

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• 申請日: 2010-03-15
• 公開（公告）號: CN101793152A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發(fā)明（設計）人: 朱亞平;周廷振;黃茂鴻;賈敬新
• 申請（專利權(quán)）人: 徐州礦務集團有限公司
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D15/22
• 代理公司: 徐州市淮海專利事務所 32205
• 代理人: 華德明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種復雜地質(zhì)條件下的高埋深、大變形的軟巖巷道方法及支護，尤其是一種軟巖大變形巷道卸壓法施工工藝及配套支架。

背景技術(shù)

目前，構(gòu)造復雜區(qū)域及埋深高地應力圍巖井巷的支護，一直是巷道支護的難題，一般有常規(guī)支架支護、U型鋼可縮性支架支護、錨網(wǎng)索或錨注支護，上述支護方法均難以滿足復雜區(qū)域及埋深高地應力圍巖井巷的支護穩(wěn)定的要求，嚴重制約礦井掘進生產(chǎn)效率，推遲礦井投產(chǎn)期，影響經(jīng)濟效益提高，并對安全生產(chǎn)構(gòu)成嚴重威脅。

常規(guī)支架對圍巖的承受壓力靠支架本身的強度來維護其維護的巖體空間，支架在受力之后，支架的結(jié)構(gòu)將發(fā)生改變，所維護巷道斷面減小，需要不斷對井巷維修，造成大量財力和物力浪費。

U型鋼可縮性支架在軟巖巷道支護時，初期可縮性支架對井巷變形有一定的適應性，隨著井巷圍巖進一步膨脹，可縮性支架難以承當圍巖的總量影響；此外若遇到富含膨脹性礦物成分的軟巖，巖體暴露后和潮濕空氣或工程用水發(fā)生作用，容易泥化、軟化，圍巖強度不斷降低，圍巖的自重及應力快速轉(zhuǎn)移至支架，導致支架快速變形，也需要不斷進行維修。

錨網(wǎng)索或錨注支護也不能適應井巷大變形的影響，錨桿延展率一般不超過16％、錨索延展率一般不高于6％，隨著巷道變形加劇，錨桿、錨索斷裂會大量斷裂，需要及時返修。軟巖巷道圍巖巖體富含膨脹性礦物成分，采用常規(guī)水泥漿的錨注支護方式會導致巖體膨脹，對于井巷支護收效甚微。

現(xiàn)有的在巷道周邊及底板采用松動爆破等方法卸壓措施，都在一定的程度上破壞了圍巖的完整性，雖然也能促使巷道的周邊支承應力峰值向巖體深部移動的效果，但是缺少與之配套的后續(xù)支護手段，導致巷道周邊巖體的強度弱化，巷道在高應力環(huán)境作用或采動影響下，巷道易失修。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是要提供一種：適用于復雜區(qū)域及埋深高地應力圍巖井巷的軟巖大變形巷道卸壓法施工工藝及配套支架。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：本發(fā)明的工藝過程是與特制的配套支架裝置結(jié)合進行的，工藝步驟是：

1、井巷掘進施工，按照設計的斷面施工井巷工程掘進；

2、巷道的錨網(wǎng)梁索、噴砼支護施工；

3、在掘進的巷道底板從掘進工作面向后逐段開挖底板卸壓槽，底槽居于巷道底板中部，距離巷道兩幫留設1.5m以上的保持巖體不受破壞的穩(wěn)固區(qū)；卸壓槽內(nèi)采用破碎的矸石充填后，在其上表面采用混凝土澆灌與定型支架適應形狀的地坪；

4、在巷道的幫部位置采用液壓鏈條鋸施工規(guī)格嚴格可控的巷幫卸壓槽；

5、從后向前架設配套支架，該配套支架為可控大收縮支護支架；

6、巷道的底板澆筑混凝土。

實施上述施工工藝所使用的配套支架裝置，其構(gòu)造組成：該配套支架裝置是一種節(jié)間充填異型材料控制伸縮的U型鋼支架，該U型鋼支架包括頂拱U型鋼、側(cè)拱U型鋼、巷幫U型鋼、反底拱U型鋼、緩沖墊塊、導向槽、穩(wěn)固銷和金屬卡纜，頂拱U型鋼位于最上端，在頂拱U型鋼兩端均順序連接有側(cè)拱U型鋼、巷幫U型鋼和反底拱U型鋼，并構(gòu)成封閉的拱形，在側(cè)拱U型鋼和巷幫U型鋼之間有導向槽，在導向槽內(nèi)有緩沖墊塊，在緩沖墊塊的上有高分子復合材料穩(wěn)固銷，在頂拱U型鋼、左側(cè)拱U型鋼、右側(cè)拱U型鋼、左巷幫U型鋼和右巷幫U型鋼上有金屬卡纜。

有益效果，由于采用了上述方案，由一種節(jié)間充填異型材料控制伸縮的U型鋼支架，由頂拱U型鋼、側(cè)拱U型鋼、巷幫U型鋼和反底拱U型鋼構(gòu)成，并包含了高分子復合材料制成的緩沖墊塊、導向槽、高分子復合材料穩(wěn)固銷以及金屬卡纜。

在可伸縮U型鋼支架受力后，將固定導向槽的復合材料穩(wěn)固銷切斷，承載壓力傳遞到側(cè)拱U型鋼與巷幫U型鋼連接之間預置的緩沖墊塊，緩沖墊塊隨巷道周邊的圍巖膨脹變形傳遞到支架側(cè)拱U型鋼與巷幫U型鋼，逐漸擠壓變形破壞，支架能夠適應巷道長期的變形并保持穩(wěn)定；適用于復雜區(qū)域及埋深高地應力圍巖井巷，既可以實現(xiàn)巷道理想的卸壓效果，又利用可控大收縮支護支架穩(wěn)定巷道周邊圍巖，控制整體位移變化，達到了本發(fā)明的目的。

優(yōu)點：

1、底槽開挖卸壓槽，使巷道在開挖初期處于一個低地應力區(qū)，減少巷道開挖后高應力對巷道的快速影響和破壞。巷幫采用液壓鏈條鋸施工卸壓槽，規(guī)格嚴格可控，不破壞巷道幫部的穩(wěn)定性。

2、巷道底板兩側(cè)和拱頂部位未開挖巖層，未受破壞的巖層維持了巷道關(guān)鍵部位的穩(wěn)定，將應力影響向逐漸轉(zhuǎn)移開槽卸壓區(qū)。