[發明專利]用于隧道的移動式可調反力臨時臺架支護系統及支護方法

有效

• 申請號: 202110273598.1
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113006829B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 施成華;鄭可躍;雷明鋒;王祖賢;彭鑄;孫曉賀;楊偉超;黃娟;賈朝軍;龔琛杰
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: E21D11/18
• 分類號: E21D11/18;E21D19/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 歐陽迪奇

1.一種移動式可調反力臨時臺架支護系統的支護方法，其特征在于，基于一種移動式可調反力臨時臺架支護系統，包括豎向油缸（65）；外表面與隧道的初期支護（10）內側形狀相匹配且密貼的支護板總成（1），其中支護板總成（1）包括形狀與初期支護（10）頂部形狀相適應的頂部支護板（11），鉸接至頂部支護板（11）兩端并分別與初期支護（10）兩側側壁貼合的左側支護板（12）和右側支護板（13）；用于調整左側支護板（12）和右側支護板（13）相對位置的伸縮支撐桿單元（14）；設置在支護板總成（1）內側以支撐的液壓千斤頂組（2），其中液壓千斤頂組（2）包括7個液壓千斤頂單元，其中在頂部支護板（11）和反力拱（4）之間設有拱頂液壓千斤頂單元（21），并以拱頂液壓千斤頂單元（21）為對稱軸分別還設有左側拱肩液壓千斤頂單元和右側拱肩液壓千斤頂單元（22）；在左側支護板（12）和反力拱（4）之間由下到上設有左側水平液壓千斤頂單元（24）和左側邊墻液壓千斤頂單元（23）；在右側支護板（12）和反力拱（4）之間由下到上設有右側水平液壓千斤頂單元和右側邊墻液壓千斤頂單元；每個液壓千斤頂單元沿隧道延伸方向設有至少一個液壓千斤頂，液壓千斤頂包括油缸（212）和活塞桿（213），活塞桿（213）下部設置于油缸（212）中并由油缸（212）驅動來伸出或縮回；活塞桿（213）將油缸（212）分隔為上腔和下腔，所述的下腔通過管道連接高壓液泵站（3），并在高壓液泵站（3）將液體輸送至油缸（212）下腔時使活塞桿（213）升起；下腔上設有用于限制腔內液體壓力的安全閥，安全閥在腔內壓力超過預設閾值時自動開啟以泄壓，低于閾值時自動關閉；下腔上還設有卸載閥，卸載閥開啟后使腔內液體流出以使活塞桿（213）下降；包括以下步驟：

步驟一，移動系統至待支護位置，升起豎向油缸（65）使頂部支護板（11）密貼至初期支護（10）頂部內側；然后伸出伸縮支撐桿使左側支護板（12）和右側支護板（13）外側與初期支護（10）兩側側壁密貼，并使液壓千斤頂組（2）中千斤頂的活塞桿（213）端頭上升至上部支座（214）下端的凹槽中；

步驟二，高壓液泵站（3）向各液壓千斤頂的下腔內輸送液體以使活塞桿（213）升起，并在下腔的液體壓力達到額定工作壓力時停止；使液壓千斤頂向初期支護（10）提供初始支撐力；

步驟三，在初始支撐力約束下，隨著初期支護（10）繼續向洞內收斂變形，活塞桿（213）向下移動，下腔內的液體受到壓縮后其壓力繼續增大，液壓千斤頂對初期支護（10）的支撐力隨之增大；

步驟四，當下腔的液體壓力上升至安全閥的額定壓力時，安全閥自動打開使液體外溢，活塞桿（213）下降且下腔壓力降低；當下腔壓力下降至安全閥的額定壓力以下時，安全閥關閉，液體停止外溢；反復重復以上過程讓臨時臺架的支撐力始終維持在一個恒定數值范圍內；從而根據現場圍巖條件和變形監測情況主動調節，即臨時支護臺架所能提供的最大支護反力能夠進行動態調整，確保在增阻承載階段使圍巖變形達到穩定；

步驟五，在系統進行支護時，對變形得以控制的初期支護（10）和圍巖采取加固措施使變形進一步達到穩定后，則進行系統的卸壓推進；先卸載左側水平液壓千斤頂單元（24）、左側邊墻液壓千斤頂單元（23）、右側水平液壓千斤頂單元和右側邊墻液壓千斤頂單元，通過打開液壓千斤頂上的卸載閥以放出液體使活塞桿（213）下降；然后縮回伸縮支撐桿單元（14）使左側支護板（12）和右側支護板（13）脫離初期支護（10），然后卸載拱頂千斤頂單元（21）、左側拱肩液壓千斤頂單元和右側拱肩液壓千斤頂單元（22），再調整門架兩側的豎向油缸（65）使臺架整體下降到預設位置，即完成卸壓；沿軌道推進系統進入下一段支護。

2.根據權利要求1所述的一種移動式可調反力臨時臺架支護系統的支護方法，其特征在于，在執行步驟一前，還包括位移監測的步驟：

對已施作初期支護（10）的隧道進行監測，將變形結果繪制成變形—時間的曲線；若曲線所表示的變形速率持續增大，且在初期支護變形值接近允許變形量并有超過允許變形量的趨勢時，則采用系統進行支護；若初支變形速率逐漸減小，變形量可控制在允許范圍之內，則不執行系統支護，直接推進系統至下一需要進行支護的位置。