[發明專利]一種基于“鋼格柵-鋼管混凝土”的軟巖巷道支護方法

有效

• 申請號: 201710785538.1
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107956491B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 劉德軍;左建平;張堂亮
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: E21D11/15
• 分類號: E21D11/15;E21D11/14;E21D11/10
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本發明屬于軟巖巷道加固支護技術領域，涉及用鋼格柵支架和鋼管混凝土支架聯合支護軟巖巷道的方法。其特征在于，施工時先在巷道圍巖表面鋪設鋼筋網，然后增設鋼格柵支架并噴射泡沫混凝土，形成巷道的初期柔性支護體系。待泡沫混凝土達到設計強度后，在鋼格柵支架間增設鋼管混凝土支架，形成巷道的后期剛性支護體系。本發明初期采用柔性支護，能有效釋放圍巖壓力，后期采用剛性支護可有效控制圍巖變形，能保證巷道施工及運營安全，并降低支護費用，具有質量可靠，支護強度高，施工便捷快速，安全可靠的優點。

技術領域

本發明屬于軟巖巷道支護領域，涉及用鋼格柵支架和鋼管混凝土支架聯合支護軟巖巷道的方法。

背景技術

為滿足我國經濟社會持續快速的發展需要，我國興建了一大批礦井。隨著煤炭資源開采深度的不斷增加，巷道所處環境的地應力進一步增大，部分巷道圍巖呈現出低強度、膨脹性、強流變性等特點，增大了開采作業難度，造成軟巖巷道的支護與維護問題越來越突出。因此，研究高地應力軟巖巷道有效支護方式是保證巷道穩定性和這類礦山持續穩定發展的關鍵。型鋼+錨網噴聯合支護方式是我國深部軟巖巷道的常用支護方式，一度取得較好的支護成果，但是隨著應用的推廣逐漸暴露出許多缺點：支護強度不足、性價比不高、工作阻力低、受力結構不合理等。

針對軟巖巷道難以支護的難題，不斷有人在嘗試新思路、新材料和新技術，其中以鋼管混凝土支架最具突破性，具有承載力高、穩定性好、支護成本低等特點。鋼管混凝土支架是在鋼管中灌注混凝土形成的，充分利用鋼管和混凝土兩種材料在受力過程中的相互作用，即鋼管對其核心混凝土的約束作用，使混凝土處于復雜應力狀態，從而使混凝土的強度得以提高，而由于混凝土的存在，可以延緩或避免鋼管過早地發生局部屈曲。正是由于鋼管混凝土的這些優點，其在一些煤礦中都得到了成功的應用。但是，鋼管混凝土支架為剛性支護系統，單純的用鋼管混凝土支架進行巷道支護存在許多問題，如圍巖應力得不到充分釋放，不能定量讓壓，造成作用在鋼管混凝土支架的壓力過大，進而造成支護失效。

發明內容

本發明的目的是提出一種基于“鋼格柵-鋼管混凝土”的軟巖巷道支護方法，該方法結合柔性支護和剛性支護的特點，不僅能充分釋放巷道圍巖壓力而且能有效控制巷道圍巖變形，提高軟巖巷道的支護效果。

本發明通過以下技術方案實現：

基于“鋼格柵-鋼管混凝土”的軟巖巷道支護方法具體包括以下步驟：

(1)沿著巷道圍巖表面鋪設鋼筋網，鋼筋直徑為Φ6～12mm，環向鋼筋和縱向鋼筋正交布置，網格尺寸大小為10×10cm～30×30cm；

(2)增設鋼格柵支架；每榀鋼格柵支架由4根縱筋和系列箍筋構成，斷面尺寸為20×20cm～40×40cm。縱筋直徑為Φ16～32mm，箍筋直徑為Φ8～12mm，箍筋間距為20～60cm。鋼格柵支架間距為0.6～2.4m，支架間采用3～6道的Φ16～22mm的鋼筋焊接連接。

(3)噴射強度為C20-C50的泡沫混凝土直至泡沫混凝土層的厚度高出鋼格柵支架高度2-3cm，并養護至齡期；

(4)在鋼格柵支架中間位置增設鋼管混凝土支架，并采用雙弧形頂桿支撐鋼管混凝土支架。

所述在巷道圍巖表面鋪設的鋼筋網，可將圍巖壓力有效傳遞至鋼格柵支架和鋼管混凝土支架上。

所述鋼格柵支架間采用3～5道Φ16～22的鋼筋焊接連接，可以有效防止鋼格柵支架側向傾斜或傾倒。

所述的泡沫混凝土為一種強度較高、變形能力大的材料，與鋼格柵支架結合使用，可以實現有效釋放圍巖壓力和保證巷道穩定的雙重目的。

所述的鋼管混凝土支架采用雙弧形頂桿支撐，可以有效防止鋼管混凝土支架側向傾斜或傾倒，具有支頂速度快，施工便捷方便，可重復使用的特點。