[發(fā)明專利]鋼管混凝土墩柱沿空留巷主動(dòng)支護(hù)結(jié)構(gòu)及其施工方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710383198.X
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號(hào): CN107060876A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙紅超;高明仕;陳輝;周光能;張世安;呂金星;齊琦;李虎威
• 申請（專利權(quán)）人: 新疆大學(xué)
• 主分類號(hào): E21F15/02
• 分類號(hào): E21F15/02;E21D11/10
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無煤柱開采巷旁充填支護(hù)技術(shù)，尤其是一種鋼管混凝土墩柱沿空留巷主動(dòng)支護(hù)結(jié)構(gòu)及其施工方法，用于沿空留巷巷旁充填支護(hù)技術(shù)中。

背景技術(shù)

鋼管混凝土墩柱沿空留巷以其突出的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢在煤礦沿空留巷巷旁充填支護(hù)技術(shù)中得到越來越多的應(yīng)用。與傳統(tǒng)的混凝土墻體巷旁支護(hù)相比，鋼管混凝土墩柱的外部鋼管不僅在澆筑混凝土過程中充當(dāng)模板的作用，同時(shí)給內(nèi)部混凝土提供約束，使內(nèi)部混凝土處于三向應(yīng)力狀態(tài)，在一定程度上提高內(nèi)部混凝土的強(qiáng)度和延性。外部鋼管在內(nèi)部核心混凝土的約束作用下，由原來的單向應(yīng)力狀態(tài)變?yōu)殡p向應(yīng)力狀態(tài)，其力學(xué)特征也得到有效地發(fā)揮。因此，基于鋼管和混凝土組合結(jié)構(gòu)優(yōu)勢的鋼管混凝土墩柱沿空留巷技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。然而，由于井下巷道高度的不一致性，標(biāo)準(zhǔn)尺寸的鋼管混凝土柱在使用過程中與巷道頂板的接觸性問題一直沒有得到有效解決。為實(shí)現(xiàn)充分接頂，通常在鋼管混凝土墩柱上方架設(shè)不同厚度的枕木以適應(yīng)不同的巷道高度變化。枕木的強(qiáng)度和延性與鋼管混凝土墩柱相比存在較大的差異性，對(duì)于充分發(fā)揮鋼管混凝土墩柱結(jié)構(gòu)高強(qiáng)、高延展性的技術(shù)優(yōu)勢產(chǎn)生不利影響。具體表現(xiàn)為頂板來壓過程中枕木產(chǎn)生較大變形，但是承載力始終處于較低水平，最終導(dǎo)致在留巷初期出現(xiàn)較大范圍的頂板下沉，甚至?xí)鹕细矌r層的離層，繼而影響整個(gè)留巷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。另一方面，鋼管混凝土墩柱本身隸屬于被動(dòng)支護(hù)體系，無法在架設(shè)初期提供有效的初撐力用以抵抗上覆巖層的移動(dòng)，特別是在留巷初期無法提供足夠的初撐力切斷工作面采空區(qū)側(cè)頂板以形成弧形三角板結(jié)構(gòu)。為解決鋼管混凝土墩柱的充分接頂問題和初撐力問題，本發(fā)明提出一種鋼管混凝土墩柱沿空留巷主動(dòng)支護(hù)結(jié)構(gòu)及其施工方法，最大限度地實(shí)現(xiàn)鋼管混凝土墩柱的充分接頂，并提供有效的可控的初撐力。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種能夠充分接頂并提供可控初撐力的鋼管混凝土墩柱沿空留巷主動(dòng)支護(hù)結(jié)構(gòu)及其施工方法，解決傳統(tǒng)鋼管混凝土墩柱沿空留巷支護(hù)技術(shù)中無法充分接頂?shù)募夹g(shù)問題，同時(shí)改變現(xiàn)有鋼管混凝土墩柱沿空留巷的被動(dòng)支護(hù)形式為主動(dòng)支護(hù)，提供可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)的初撐力。

一種鋼管混凝土墩柱沿空留巷主動(dòng)支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括鋼管混凝土墩柱和液壓千斤頂，所述的鋼管混凝土墩柱由外部鋼管和內(nèi)部充填的混凝土組成，所述的液壓千斤頂?shù)闹睆奖蠕摴芑炷炼罩袖摴艿膬?nèi)徑小5 cm。

所述的鋼管混凝土墩柱的外部鋼管通過在上下兩端焊接圓形鋼板的方式實(shí)現(xiàn)空間密閉。其中，上端頭鋼板焊接在距離外部鋼管上部邊緣3 cm的位置，空出的位置作為限位槽用以安放液壓千斤頂。鋼管頂部位置留設(shè)有注漿孔和排氣孔，其中排氣孔位置高于注漿孔，注漿孔通過空心螺絲與帶有單向閥的橡膠軟管連接。

所述的帶有單向注液閥的橡膠軟管另一端通過快速接頭與混凝土注漿管連通，注漿過程中鋼管內(nèi)的空氣在混凝土漿液壓力作用下通過排氣孔排出，當(dāng)排氣孔出現(xiàn)連續(xù)性混凝土漿液溢出時(shí)，表明鋼管已經(jīng)被混凝土完全充滿，此時(shí)可以停止注漿作業(yè)。

所述的液壓千斤頂裝置為配套有壓力表的圓柱形液壓千斤頂，所述的圓柱形液壓千斤頂可以直接放置在鋼管上端頭留設(shè)的高度為3 cm 的限位槽里。

所述的液壓千斤頂通過乳化液輸送管與布置在巷道底板上的乳化液泵站連通，通過乳化液泵站為液壓千斤頂?shù)幕钊\(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力。

一種實(shí)現(xiàn)上述鋼管混凝土墩柱沿空留巷主動(dòng)支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法，具體方法步驟如下：

（1）按照設(shè)計(jì)要求施工鋼管混凝土墩柱；

（2）將液壓千斤頂放置在已經(jīng)施工完成的鋼管混凝土墩柱頂部預(yù)留的限位槽里，調(diào)整位置，使液壓千斤頂盡可能的與巷道頂板保持水平。

（3）啟動(dòng)乳化液泵站開始供液。乳化液通過乳化液輸送管注入液壓千斤頂?shù)倪^程中需要隨時(shí)觀察安設(shè)在液壓千斤頂上的壓力表，當(dāng)壓力表讀數(shù)達(dá)到1MPa時(shí)，停止加壓，第一次施加初撐力過程結(jié)束。

（4）循環(huán)上述步驟，直至所有鋼管混凝土墩柱主動(dòng)支護(hù)結(jié)構(gòu)具有1MPa的初撐力。

（5）間隔一天后，對(duì)所有液壓千斤頂進(jìn)行二次施壓，當(dāng)壓力表讀數(shù)達(dá)到2MPa 時(shí)停止加壓。至此，整個(gè)鋼管混凝土墩柱主動(dòng)支護(hù)結(jié)構(gòu)施工完成，此時(shí)壓力表顯示的讀數(shù)為最終提供的初撐力。此時(shí)，可以拆掉與注漿孔連接的橡膠軟管，留做下一輪混凝土墩柱施工過程中使用。

所述步驟（1）中施工鋼管混凝土墩柱的方法如下：