[發明專利]一種用于穿采空區的巷道空間框架結構及其支護方法

有效

• 申請號: 201610825708.X
• 申請日: 2016-09-14
• 公開（公告）號: CN106321113B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 謝生榮;郜明明;陳冬冬
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00;E21D21/00;E21D11/15;E21D11/10;E21D11/14;E21D11/08;E21D11/06;E21D11/04;E21D11/05
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所11308
• 代理人: 秦力軍

1.一種用于穿采空區的巷道空間框架結構，其特征在于：所述穿采空區的巷道空間框架結構包括采空區頂板錨網噴支護系統、H型鋼筋混凝土框架、護頂結構、護幫結構、增強框架結構穩定性的支護構件；

所述頂板錨網噴支護系統包括錨桿、預應力錨索、鋼筋網及采空區頂板表面噴漿，該支護系統作用于2～3倍巷道寬度范圍的采空區頂板形成預應力承載結構；

所述H型鋼筋混凝土框架由鋼筋砼柱與鋼筋混凝土縱梁整體澆筑而成，所述鋼筋砼柱為所述預應力承載結構提供支撐力，減小采空區頂板跨度、降低頂板所受彎矩；所述鋼筋砼柱自巷道底板起澆筑至采空區頂板，間距為設計巷道寬度，排距為鋼筋混凝土縱梁長度；所述鋼筋混凝土縱梁上表面與巷道設計頂板高度齊平，且鋼筋砼柱與鋼筋混凝土縱梁間的縱筋相互連接；

所述護頂結構由工字鋼、水泥背板、鋼筋網、水泥背板上部噴漿、巷道頂部噴漿、緩沖材料組成；所述護幫結構由H型鋼筋混凝土框架下部區域砌筑的磚墻組成；所述護頂結構及護幫結構構建了封閉的巷道空間，使巷道斷面尺寸達到設計值，能夠減緩頂板冒落浮矸對巷道的沖擊；

所述工字鋼長度L為巷道寬度l與兩側縱梁寬度l₁之和，工字鋼與鋼筋砼柱位置重疊處與鋼筋砼柱整體澆筑，其余位置的工字鋼放置于鋼筋混凝土縱梁之上，工字鋼端部使用固定砌磚進行固定；

所述增強框架結構穩定性的支護構件包括：采空區頂板與巷道框架結構的連接裝置、H型框架間的鋼筋混凝土橫梁、鋼筋混凝土橫梁和鋼筋砼柱交接處設置的斜拉錨索、及采空區頂板與鋼筋砼柱間設置的混凝土充填袋；所述斜拉錨索錨固于巷道外側采空區底板。

2.根據權利要求1所述的一種用于穿采空區的巷道空間框架結構，其特征在于在巷道軸向方向上每隔4～8根鋼筋砼柱增設鋼筋混凝土橫梁，橫梁下表面與鋼筋混凝土縱梁的上表面位于同一水平，橫梁和鋼筋砼柱交接處設置斜拉錨索錨固于巷道外側采空區底板，以增強H型鋼筋混凝土框架的穩定，從而對采空區錨桿索預應力承載結構起到較好的支撐效果。

3.根據權利要求2所述的一種用于穿采空區的巷道空間框架結構，其特征在于所述采空區頂板與巷道框架結構的連接裝置為在鋼筋砼柱四角縱筋相對應位置增設有四根固定錨桿，錨桿外露長度為0.5～2m，將鋼筋砼柱四角縱筋與增設的錨桿綁扎連接，增強鋼筋砼柱的穩定性。

4.如權利要求3所述的一種用于穿采空區的巷道空間框架結構，其特征在于所述水泥背板進行加筋處理，背板大小與工字鋼間距相匹配。

5.如權利要求1-4之一所述的一種用于穿采空區的巷道空間框架結構的支護方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)頂板錨網噴支護系統支護

在2～3倍巷道寬度的采空區頂板范圍內施工錨桿、預應力錨索鉆孔，安裝錨桿、預應力錨索后在采空區頂板表面鋪鋼筋網并噴射混凝土，以期保持頂板的完整性以及在較大范圍內形成較穩定的預應力承載結構；

(2)澆筑H型鋼筋混凝土框架與橫梁

澆筑鋼筋砼柱與縱梁前，在采空區頂板與鋼筋砼柱四角縱筋相對應位置增設四根固定錨桿，將鋼筋砼柱縱筋與固定錨桿、橫梁縱筋、縱梁縱筋分別綁扎連接并在鋼筋混凝土橫梁與鋼筋砼柱交接位置預留預應力錨索孔后進行鋼筋砼柱、縱梁與橫梁的澆筑，橫梁下表面與鋼筋混凝土縱梁的上表面位于同一水平，在工字鋼設計位置與所述鋼筋砼柱重疊處將工字鋼與鋼筋砼柱整體澆筑；鋼筋砼柱澆筑至距頂板100mm時停止施工，待鋼筋砼柱凝固穩定后在鋼筋砼柱與頂板間放入定制尺寸的充填袋帶壓充填混凝土以使鋼筋砼柱完全接頂，并對頂板施加支撐力，維持頂板預應力承載結構的完整；

(3)砌筑磚墻

在H型鋼筋混凝土框架下部區域內砌筑磚墻；

(4)安裝斜拉錨索

H型鋼筋混凝土框架及橫梁完全凝固穩定后，將錨固于巷道外側采空區上的斜拉錨索穿過鋼筋砼柱中預留的錨索孔，在鋼筋砼柱另一側使用錨索鎖具及托盤將錨索連接固定，使用張拉器具對斜拉錨索施加一定的預緊力；并將所述斜拉錨索錨固于巷道外側采空區底板上；

(5)架設工字鋼

未與鋼筋砼柱位置重疊的工字鋼兩端分別位于巷道兩側的鋼筋混凝土縱梁上，按設計間距將工字鋼平行放置；在鋼筋混凝土縱梁上工字鋼間距范圍內砌磚將工字鋼端部固定；

(6)鋪設鋼筋網、水泥背板后噴漿

在工字鋼上依次鋪設鋼筋網、水泥背板后，在水泥背板上與巷道內人工頂板分別噴漿，以隔絕巷道與采空區，巷道內噴射混凝土厚度與工字鋼下表面齊平；

(7)充填緩沖材料

待水泥背板上層噴漿凝固后，在H型鋼筋混凝土框架上部區域砌筑寬度與鋼筋砼柱寬度一致，高度大于工字鋼、鋼筋網、水泥背板、噴漿及緩沖材料高度之和的磚墻，之后在巷道頂板間距范圍內充填緩沖材料。