[發(fā)明專利]深井馬頭門支護(hù)結(jié)構(gòu)及其施工方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310449959.9
• 申請(qǐng)日: 2013-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN103470270A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程樺;蔡海兵;姚直書;榮傳新;宋海清;王曉健;鄭騰龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽理工大學(xué)
• 主分類號(hào): E21D11/00
• 分類號(hào): E21D11/00
• 代理公司: 北京五洲洋和知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉春成;張向琨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤礦建筑領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明特別涉及一種用于泥巖等強(qiáng)膨脹性軟巖處的深井馬頭門支護(hù)結(jié)構(gòu)及其施工方法。

背景技術(shù)

煤礦馬頭門是指立井井筒與井底車場(chǎng)水平硐室相連接的部位，為一空間交叉結(jié)構(gòu)，是礦井的咽喉部位，因其位置的特殊性，具有斷面大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、服務(wù)年限長等特點(diǎn)，為礦井工程的施工難點(diǎn)。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(fēng)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(hù)結(jié)構(gòu)破壞等重大事故，具體表現(xiàn)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(xiàn)象，反復(fù)維修多次，給煤礦造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重威脅著礦井的安全生產(chǎn)。

馬頭門失穩(wěn)破壞的原因是多方面的，除了位置選擇不當(dāng)、斷面形狀設(shè)計(jì)不合理、支護(hù)質(zhì)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(fēng)化且遇水膨脹，當(dāng)馬頭門掘砌后，周邊圍巖松動(dòng)圈在產(chǎn)生、發(fā)展過程中出現(xiàn)碎脹變形的同時(shí)，破裂巖體產(chǎn)生宏觀裂隙，從而導(dǎo)致圍巖強(qiáng)度降低，松動(dòng)圈再次擴(kuò)大，并且加劇了具有膨脹性巖石的物理化學(xué)膨脹和力學(xué)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(yīng)力的作用，如馬頭門支護(hù)結(jié)構(gòu)無法承載巨大的膨脹壓力，將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)實(shí)效。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種深井馬頭門支護(hù)結(jié)構(gòu)及其施工方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的處于軟弱巖層中的深井馬頭門支護(hù)結(jié)構(gòu)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(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法，其包括采用噴射混凝土、設(shè)置鋼筋網(wǎng)、安裝錨桿、安裝錨索的聯(lián)合支護(hù)形式，形成初期支護(hù)結(jié)構(gòu)，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(hù)結(jié)構(gòu)，依次設(shè)置瀝青板滑動(dòng)層、槽鋼井圈層、全斷面鋼筋混凝土層，構(gòu)成二次組合支護(hù)形式，形成二次支護(hù)結(jié)構(gòu)。

根據(jù)上述深井馬頭門支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法的一種優(yōu)選實(shí)施方式，其中，所述混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20～C25，厚度為100～150mm。

根據(jù)上述深井馬頭門支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法的一種優(yōu)選實(shí)施方式，其中，所述鋼筋網(wǎng)為Φ8～10mm圓鋼，網(wǎng)孔間距為100×100～150×150mm。

根據(jù)上述深井馬頭門支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法的一種優(yōu)選實(shí)施方式，其中，所述錨桿為高強(qiáng)預(yù)應(yīng)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(jù)上述深井馬頭門支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法的一種優(yōu)選實(shí)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(jù)上述深井馬頭門支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法的一種優(yōu)選實(shí)施方式，其中，所述瀝青板滑動(dòng)層由瀝青板鋪設(shè)形成，所述瀝青板尺寸為長400mm、高250mm、厚100～150mm。

根據(jù)上述深井馬頭門支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法的一種優(yōu)選實(shí)施方式，其中，所述瀝青板的材料包括作為粘結(jié)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(jù)上述深井馬頭門支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法的一種優(yōu)選實(shí)施方式，其中，所述瀝青為100號(hào)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(jù)上述深井馬頭門支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法的一種優(yōu)選實(shí)施方式，其中，在鋪設(shè)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(cuò)開，并將所述瀝青板從馬頭門底板鋪設(shè)至拱基線位置。

根據(jù)上述深井馬頭門支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法的一種優(yōu)選實(shí)施方式，其中，所述槽鋼井圈層包括多個(gè)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(duì)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(dòng)層。

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