[發明專利]鋼管混凝土支架讓壓裝置及使用方法

有效

• 申請號: 201410150213.2
• 申請日: 2014-04-15
• 公開（公告）號: CN103924992B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 李廷春;杜貽騰;楊博
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: E21D15/50
• 分類號: E21D15/50
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司37205
• 代理人: 王連君

技術領域

本發明涉及一種應用在鋼管混凝土構件連接部位的鋼管混凝土支架讓壓裝置及使用方法，適用于深部高應力大變形巷道、硐室以及隧道等地下工程支護。

背景技術

目前，我國煤炭開采主產區已經由東部轉往西部，開采深度已由淺部轉入深部。在新疆、寧夏、內蒙等西部地區，煤系沉積巖多為泥化弱膠結強膨脹軟巖；埋置深度達到1000米以上的巖層為高應力軟巖。布置于這兩類軟巖地層中的巷道和硐室存在開挖后變形量大、變形速度快、變形不收斂、支護難度大、支護成本高等缺點，需要不斷地返修維護。現有的深部高應力和大變形巷道支護方式中，鋼管混凝土支架是一種有效的剛性支護結構。但是，鋼管混凝土支架剛性大的特點不能夠適應深部高應力大變形巷道和硐室的上述缺點，當巷道的變形長時間得不到釋放，鋼管混凝土支架所承受的圍巖壓力過大時，支架極易發生脆性破壞，造成財產損失、人員傷亡。此外，深部高應力巷道的變形長時間得不到釋放時，容易發生巖爆等地質災害。因此，需要提供一種讓壓裝置，使鋼管混凝土支架在一定程度上具備讓壓變形的功能，以適應高應力大變形巷道的缺點，實現讓抗結合支護，使圍巖與支護結構共同承載，確保巷道或硐室實現長期穩定。為了實現支架的讓壓作用，中國專利局目前已經公布了幾種鋼管混凝土支架可縮性接頭。

專利號為ZL2011204363970的實用新型公開了一種鋼管混凝土支架可縮性接頭，該接頭安裝操作過程復雜，其讓壓變形過程是脆性錯壞的過程，具有不可預測性。此外，該接頭在使用過程中，相鄰的兩段鋼管混凝土構件容易發生剪切錯動，進而造成鋼管混凝土支架整體失穩，有一定的安全隱患。

專利號為ZL2013200704602的實用新型公開了一種伸縮式鋼管混凝土支架，該伸縮性多孔金屬接頭能夠為支架提供一定的讓壓空間，但會出現小孔應力集中，接頭處相鄰的兩段鋼管混凝土構件容易發生剪切錯動，造成支架突然性整體失穩。

申請號為ZL2013104663540的發明公布了一種鋼管混凝土支架讓壓構件，該構件能夠實現較好的讓壓變形，而且也能保證混凝土的連續灌注。但是，該構件讓壓變形的過程具有不可控制的特點，且連接套管容易隨之而損壞，相鄰的鋼管混凝土構件因此會發生剪切錯動，進而造成支架整體失穩。

申請號為ZL2013104698145的發明公布了一種鋼管混凝土支架持續漸進讓壓可縮裝置及其使用方法，該裝置能夠很好地實現支架的漸進讓壓可縮功能，但是相鄰的鋼管混凝土構件同樣容易發生剪切錯動，進而支架整體失穩。

按照新奧法和耦合支護作用原理，當支架初期承受荷載過大時，支架必須具有讓壓變形的功能；上述可縮性接頭雖然具有讓壓作用，但是讓壓變形的過程是不可控制或不可預測的，而且鋼管混凝土構件連接處均有可能發生剪切錯動，進而造成支架整體失穩。

發明內容

針對現有技術中鋼管混凝土支架可縮性接頭存在的上述不足，本發明提供了一種可注漿控制形變防錯動的鋼管混凝土支架讓壓裝置，其變形可控、能夠預防鋼管混凝土構件剪切錯動，可用于礦山深部高應力大變形巷道和硐室、隧道工程的鋼管混凝土支架。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

鋼管混凝土支架讓壓裝置，包括鋼管混凝土構件、沙漏形讓壓構件和連接套管，沙漏形讓壓構件位于相鄰的兩個鋼管混凝土構件之間，連接套管位于沙漏形讓壓構件外側并將沙漏形讓壓構件和鋼管混凝土構件連接在一起；鋼管混凝土構件的內部灌注混凝土；沙漏形讓壓構件的內部空心；所述沙漏形讓壓構件的上、下端面處分別設置若干個錨固鋼筋，錨固鋼筋連接在沙漏形讓壓構件上并伸入鋼管混凝土構件的內部；沙漏形讓壓構件的側面設有一號注漿孔；沙漏形讓壓構件的內部設有一對相對位移傳感器，其中一個相對位移傳感器安裝于沙漏形讓壓構件的上端面內側中心處，另一個相對位移傳感器安裝于沙漏形讓壓構件的下端面內側中心處；連接套管上設有二號注漿孔和排氣孔，二號注漿孔與排氣孔位于連接套管的相對側；相對位移傳感器的數據傳輸線依次穿過一號注漿孔引和排氣孔后連接到數據采集裝置上，數據采集裝置獲取沙漏形讓壓構件的變形數據。

進一步，上述沙漏形讓壓構件的上、下端面上分別設有與相應端面處錨固鋼筋數量相同的螺紋孔，錨固鋼筋上設有外螺紋，錨固鋼筋與沙漏形讓壓構件螺紋連接。

進一步，上述沙漏形讓壓構件的上、下端面各設有三個相同的螺紋孔；位于同一端面上的三個螺紋孔分布于一個正三角形的三個頂點上，正三角形的中心與相應端面的中心重合。

進一步，上述沙漏形讓壓構件的上、下端面均為圓形狀，每相鄰兩個螺紋孔之間的距離為相應端面直徑的一半。