[發明專利]深部巷道鋼絲繩網橡膠噴射混凝土支護結構及其施工方法

有效

• 申請號: 201710635220.5
• 申請日: 2017-07-30
• 公開（公告）號: CN107246273B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 翟新獻;涂興子;李如波;翟儼偉;黃廣帥;李明遠;張鳳琴;肖同強;張海波
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21D11/10
• 分類號: E21D11/10;E21D20/02;E21D9/00
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰

深部巷道鋼絲繩網橡膠噴射混凝土支護結構，包括布置在巷道底板兩側的兩道卸壓槽和噴射在巷道圍巖表面的鋼絲繩網橡膠混凝土噴層；鋼絲繩網橡膠混凝土噴層包括依次噴射在深部巷道圍巖表面的第一橡膠混凝土層和第二橡膠混凝土層，第一橡膠混凝土層和第二橡膠混凝土層均由橡膠顆粒均由摻入混凝土制成；綜上所述，本發明提出了一種錨桿、鋼絲繩網、橡膠噴射混凝土，以及圍巖注漿的深部軟巖巷道的施工方法，該施工方法對于深部軟巖巷道特別是服務年限較長的巖石巷道和重要硐室，為提高深部軟巖巷道圍巖的自撐能力和錨網支護性能，減輕工人的勞動強度，降低巷道支護和維修費用等帶來了很好的經濟效益和社會效益，并可進一步規范深部軟巖巷道的施工技術。

技術領域

本發明屬于煤礦巷道支護技術領域，具體涉及一種深部巷道鋼絲繩網橡膠噴射混凝土支護結構及其施工方法。

背景技術

我國煤礦絕大多數為井工煤礦，每年需要掘進大量的巖石巷道。隨著煤礦開采深度的不斷延深，巖石巷道圍巖逐漸轉化為深部軟巖。由于深部軟巖巷道圍巖應力高，圍巖巖性差、強度底，圍巖變形量大，巷道兩幫和頂板下沉、底板臌起，巷道變形破壞嚴重，甚至出現多次重復翻修現象。

深部巷道圍巖毛斷面掘出以后，首先對新暴露的圍巖實施噴射混凝土支護，利用混凝土噴層加固和封閉巷道圍巖。噴射混凝土是將一定配合比的水泥、沙子、石子，以及速凝劑的拌合料，以壓縮空氣為動力，利用混凝土噴射機，通過管道輸送到噴槍出口處，與水混合后，以較高的速度分層噴射到巖石壁面而凝結硬化后形成的一種混凝土。這種傳統的噴射混凝土支護具有充填裂隙、填補凹穴、加固巖層的作用，已經成為煤礦深部軟巖巷道的基本支護。傳統噴射混凝土是巷道基本支護的主要材料。當前深部軟巖巷道掘出以后，首先對圍巖打錨桿、掛金屬網、噴射混凝土封閉圍巖，最后對圍巖實施注漿加固。目前深部軟巖巷道原始設計斷面越來越大，支護強度逐漸提高，支護費用也越來越高。采用常規的全封閉U型鋼可縮性金屬支架、高強錨桿（有時錨索）、金屬網（有時鋼筋網）和噴射混凝土組成的錨網噴支護，以及圍巖注漿組成的錨桿金屬網圍巖注漿聯合支護簡稱錨網注聯合支護，有時也難以保證深部軟巖巷道圍巖的長期穩定，難以滿足煤礦安全生產的需要。目前深部軟巖巷道錨網注聯合支護中存在的主要問題：

（1）現有錨網注聯合支護中噴射混凝土絕大多數為普通噴射混凝土，普通噴射混凝土是將一定配合比的水泥、沙子、石子，以及速凝劑的拌合料，水泥、粗中沙、石子的重量比為1:2:2，其中水灰比0.4~0.5。普通噴射混凝土具有抗壓強度高，抗拉強度低，脆性大等特點。當變形量超過50～100mm，錨網注聯合支護中的混凝土噴層出現裂縫、破碎、松動和脫落等變形破壞現象，噴射混凝土支護失效。當混凝土噴層出現開裂松散以后，極易引起混凝土噴層內部金屬網或鋼筋網腐蝕導致混凝土劣化，這是造成錨網注支護失效破壞的主要原因。因此現有普通噴射混凝土支護已經難以適應深部軟巖巷道圍巖大變形和長期流變的工程地質條件。

與普通噴射混凝土相比，有時采用的鋼纖維噴射混凝土，其抗拉、抗剪和抗彎強度力學性能都有不同程度的提高，同時增加了噴射混凝土的韌性性能，改變了混凝土脆性破壞特征，使其具有較高強度的同時富有一定的延性。但鋼纖維噴射混凝土中鋼纖維與混凝土基體共同承受外部荷載，鋼纖維的存在對混凝土張力裂縫的發展起到了阻礙作用，但混凝土基體是外力的主要承擔者。在外力的作用下混凝土微裂縫能夠急劇擴張，但鋼纖維混凝土開裂以后仍能保持較高的抗彎、抗剪強度，對混凝土張力裂縫的發展起到阻礙作用。但鋼纖維混凝土仍然為脆性材料，在圍巖變形大、自穩性差的深部軟弱圍巖、膨脹性圍巖進行錨網注聯合支護時，鋼纖維噴射混凝土支護的應用受到限制。