[發(fā)明專利]深井馬頭門支護結構及其施工方法

有效

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• 申請日: 2013-09-28
• 公開（公告）號: CN103470270A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設計）人: 程樺;蔡海兵;姚直書;榮傳新;宋海清;王曉健;鄭騰龍
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉春成;張向琨

技術領域

本發(fā)明涉及煤礦建筑領域，更具體地說，本發(fā)明特別涉及一種用于泥巖等強膨脹性軟巖處的深井馬頭門支護結構及其施工方法。

背景技術

煤礦馬頭門是指立井井筒與井底車場水平硐室相連接的部位，為一空間交叉結構，是礦井的咽喉部位，因其位置的特殊性，具有斷面大、結構復雜、服務年限長等特點，為礦井工程的施工難點。在中國，煤礦深埋馬頭門破壞的例子屢見不鮮，如亭南礦、唐口煤礦、劉莊煤礦、曲江煤礦和望風崗煤礦等，其馬頭門在施工過程中相繼發(fā)生圍巖失穩(wěn)、支護結構破壞等重大事故，具體表現為馬頭門及其上下段井壁均不同程度發(fā)生了斷裂、掉頂、破損等現象，反復維修多次，給煤礦造成了巨大的經濟損失，嚴重威脅著礦井的安全生產。

馬頭門失穩(wěn)破壞的原因是多方面的，除了位置選擇不當、斷面形狀設計不合理、支護質量差、工程管理松懈等原因外，其主要原因是上述馬頭門多處于以泥巖為主的軟弱巖層中。泥巖易風化且遇水膨脹，當馬頭門掘砌后，周邊圍巖松動圈在產生、發(fā)展過程中出現碎脹變形的同時，破裂巖體產生宏觀裂隙，從而導致圍巖強度降低，松動圈再次擴大，并且加劇了具有膨脹性巖石的物理化學膨脹和力學膨脹，體積成倍增加，其過程中的巖體膨脹變形壓力巨大。又由于高地應力的作用，如馬頭門支護結構無法承載巨大的膨脹壓力，將導致結構實效。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種深井馬頭門支護結構及其施工方法，以解決現有技術存在的處于軟弱巖層中的深井馬頭門支護結構容易失效等問題。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種深井馬頭門支護結構的施工方法，其包括采用噴射混凝土、設置鋼筋網、安裝錨桿、安裝錨索的聯合支護形式，形成初期支護結構，其中，還包括：待馬頭門圍巖變形穩(wěn)定后，緊鄰所述初期支護結構，依次設置瀝青板滑動層、槽鋼井圈層、全斷面鋼筋混凝土層，構成二次組合支護形式，形成二次支護結構。

根據上述深井馬頭門支護結構的施工方法的一種優(yōu)選實施方式，其中，所述混凝土強度等級為C20～C25，厚度為100～150mm。

根據上述深井馬頭門支護結構的施工方法的一種優(yōu)選實施方式，其中，所述鋼筋網為Φ8～10mm圓鋼，網孔間距為100×100～150×150mm。

根據上述深井馬頭門支護結構的施工方法的一種優(yōu)選實施方式，其中，所述錨桿為高強預應力樹脂錨桿，規(guī)格為Φ22mm×2500～3000mm，間排距為800×800mm，梅花狀布置。

根據上述深井馬頭門支護結構的施工方法的一種優(yōu)選實施方式，其中，所述錨索為Φ18.9mm或Φ21.6mm的鋼絞線，長度8～12m，排距1.4～1.6m。

根據上述深井馬頭門支護結構的施工方法的一種優(yōu)選實施方式，其中，所述瀝青板滑動層由瀝青板鋪設形成，所述瀝青板尺寸為長400mm、高250mm、厚100～150mm。

根據上述深井馬頭門支護結構的施工方法的一種優(yōu)選實施方式，其中，所述瀝青板的材料包括作為粘結材料的瀝青、作為骨料的膨脹珍珠巖和粉煤灰，所述瀝青、膨脹珍珠巖和粉煤灰的混合物在攪拌站攪拌之后，倒入模具中冷卻成型為長方體形。

根據上述深井馬頭門支護結構的施工方法的一種優(yōu)選實施方式，其中，所述瀝青為100號甲或乙道路石油瀝青；所述膨脹珍珠巖粒徑大于2.5毫米的不超過所述膨脹珍珠巖總重量的5%，粒徑小于0.15毫米的不大于所述膨脹珍珠巖總重量的8%；所述粉煤灰為要求燃燒完全的色淺粉末狀干燥物。

根據上述深井馬頭門支護結構的施工方法的一種優(yōu)選實施方式，其中，在鋪設所述瀝青板之前先用砂漿墊平，且上下相鄰的所述瀝青板的豎縫錯開，并將所述瀝青板從馬頭門底板鋪設至拱基線位置。

根據上述深井馬頭門支護結構的施工方法的一種優(yōu)選實施方式，其中，所述槽鋼井圈層包括多個依次堆置的槽鋼井圈，每一所述槽鋼井圈由6～8節(jié)20#b槽鋼對接形成；在同一所述槽鋼井圈中，相鄰的槽鋼采用端立板和螺栓連接，槽鋼翼緣背向所述瀝青板滑動層。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種深井馬頭門支護結構，其包括初期支護結構，所述初期支護結構包括混凝土噴射層、鋼筋網、錨桿和錨索，其中，還包括二次支護結構，所述二次支護結構包括依次設置的瀝青板滑動層、槽鋼井圈層、全斷面鋼筋混凝土層，其中，所述瀝青板滑動層緊鄰所述初期支護結構。