[發明專利]一種高地應力巷道支護裝置與施工方法

有效

• 申請號: 201911411365.2
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111173549B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 王仲倫;朱德福;霍昱名;張佳飛;宋選民;李昊城;蔚瑞;劉一揚;劉國方;曹健潔;王琦
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: E21D20/02
• 分類號: E21D20/02;E21D11/10;E21D11/15;E21D11/14;E21D23/26
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

1.一種高地應力巷道支護裝置的施工方法，其特征在于：裝置包括巷道圍巖表面控制系統、巷道支護應力位移控制系統以及巷道內部地平系統；

所述的巷道圍巖表面控制系統包括短錨索（1）、錨索錨固劑（13）、錨索托盤（14）以及巷道圍巖表面混凝土層（2）；巷道圍巖表面混凝土層（2）環形設置，巷道圍巖表面混凝土層（2）外圈環向均勻安裝有錨索托盤（14），錨索托盤（14）上安裝向外伸出的短錨索（1），短錨索（1）端部為錨索錨固劑（13）；

所述的巷道支護應力位移控制系統包括弧形鋼托板（3）、液壓支架（4）、液壓支架底座（6）、鋼管（7）以及液壓控制系統（8）；弧形鋼托板（3）沿巷道圍巖表面混凝土層（2）內圈設置有若干個，弧形鋼托板（3）內側設置有環形的鋼管（7），每個弧形鋼托板（3）與環形的鋼管（7）之間設置有一個液壓支架（4），液壓支架（4）安裝在液壓支架底座（6）上，液壓支架底座（6）沿鋼管（7）外側環向設置，液壓控制系統（8）通過液壓支架進液管路（9）分別與每個液壓支架（4）連接；

所述的巷道內部地平系統包括地平鋼板（11）與地平縱梁（12），地平鋼板（11）水平安裝在鋼管（7）內圈，地平鋼板（11）下部與鋼管（7）之間支撐地平縱梁（12）；

施工方法包括以下步驟，

S100～巷道掘進：開掘圓形巷道；

S200～巷道圍巖表面控制系統安裝：步驟S100巷道掘進完畢后，在圓形巷道表面以巷道斷面圓心為原點間隔36°鉆打短錨索孔，安設短錨索，并在巷道表面澆筑混凝土層；

S300～巷道支護應力位移控制系統地面制作：同步驟S100同時進行，制作弧形鋼托板（3），將其內弧面焊接于液壓支架（4）頂部；在鋼管（7）表面以鋼管圓心為原點以36°為間隔，焊接與液壓支架底部相適應的液壓支架底座（6）；在液壓支架底座（6）附近于鋼管鉆打液壓支架進液孔（15），以便液壓支架進液管道能夠通過，在鋼管（7）內部液壓支架進液孔附近焊接液壓支架進液管路鉤環（17），以便液壓支架進液管路能夠與鋼管緊密連接，液壓支架進液管道（16）穿過液壓支架進液孔（15）與液壓支架進液孔（10）相連；將焊有弧形鋼拖板的液壓支架焊接于液壓支架底座（6）上，并在鋼管內部焊接鋼平板與鋼縱梁，形成巷道內部地平系統；

S400～裝置運送：將步驟S300制作而成的裝置運送至井下巷道支護段；

S500～液壓控制系統安裝：利用液壓管將液壓控制系統連接完畢，進行試打壓，檢測液壓控制系統密閉性，檢查完畢后進行打壓，對巷道圍巖表面控制系統施加支護應力；

S600～觀測：在步驟S500完畢后，實時觀測液壓數據，調節液壓系統初步應力值為40MPa；

S700～按照步驟S200~S500重復實施，直至巷道完全支護完畢；

S800～撤回：待巷道使用完畢后，卸去液壓支架壓力，回收裝置。

2.根據權利要求1所述的高地應力巷道支護裝置的施工方法，其特征在于：所述的液壓控制系統（8）根據預先設置的壓力，向巷道表面提供直接支護阻力，當巷道圍巖地應力增大到液壓支架泄壓閥閾值時，泄壓閥開啟卸壓，釋放巷道圍巖應力，并給出位移空間，隨后又給出預定支護強度，實現巷道圍巖控制。