一种深部巷道缓冲-吸能高抗力耦合支护结构的制作方法
一种深部巷道缓冲-吸能高抗力耦合支护结构的制作方法
【技术领域】
:
[0001]本实用新型涉及巷道支护领域，尤其适用于冲击地压强度小于30MPa的岩层巷道支护。
【背景技术】
:
[0002]在我国，随着开采深度的增加和开采范围的不断扩大，北京、抚顺、枣庄、开溧、大同、北票、南桐等矿区的许多矿井，都先后有冲击地压现象发生。随着开采深度的不断增加，冲击地压的危害将更加突出，很多巷道掘出后1-2个月就会失稳破坏，严重影响煤矿生产和巷道的安全使用。我国煤炭资源丰富，目前已探明的煤炭储量占全世界煤炭总资源的
11.1%，且煤炭储量在深部居多，埋深在100m以下的煤炭资源约为2.5万亿吨，约占煤炭资源总量的53%。统计1985年至2010年以来，随开采深度增加，冲击地压矿井数量变化规律可知，开采深度平均值由1985年为500m发展为2010年900m左右，冲击地压矿井数量由1982年的30个增加为2010年100多个。由此可知，随着开采深度增加，煤矿动力灾害频度和强度明显增加。随着我国国民经济的迅速发展，煤炭的需求量不断增加，煤矿开采深度和难度逐渐加大，开采深度达100m左右，千米深井数量也迅速增加，冲击地压的发生越来越频繁，给人民生命、财产和生产安全产生极大的威胁。冲击地压的发生具有瞬时性、突发性和破坏性，同时伴随着大量能量释放，释放冲击能大到103MJ。释放冲击能主要作用于两部分，一部分作用于煤岩体，造成煤岩体的破碎；另一部分通过传递消耗作用于巷道围岩和支护结构，其巨大冲击能作用于煤岩体及巷道，造成煤岩体破碎和巷道及其支护结构破坏。随着开采深度的增加，煤岩体内积聚的能量值也越高，也极易造成冲击破坏。
[0003]而针对深部冲击地压的巷道支护关键要做到两点:第一、支护结构必须要能够控制巷道围岩较大的变形，第二、在一定程度上必须要适应围岩的适度变形，不能硬碰硬。而现有的一些传统技术基本上都不能很好地同时满足这两点要求，如工字钢或U型钢支护、锚网索或锚注支护、一般的耦合支护。本实用新型一种深部巷道缓冲-吸能高抗力耦合支护结构由三层结构组成，特别是中间层具有缓冲和吸收能量的作用，可以很好地做到以上两点，达到刚柔并存的效果。该实用新型对保障煤矿安全生产具有重要的实际应用价值。
【实用新型内容】:
[0004]本实用新型所要解决的问题是提供一种能够适用于深部冲击地压强度小于30MPa的岩层巷道支护。
[0005]本实用新型所采用的技术方案是:一种深部巷道缓冲-吸能高抗力耦合支护结构由三层结构组成，最外层是锚喷支护、中间层是缓冲-吸能层、最内层是O型支护。本实用新型仅适用于承载冲击地压强度小于30MPa的巷道支护。
[0006]所述最外层是锚网喷支护由锚杆、锚索、混凝土联合支护组成，所述锚杆长度为1.2?1.5m，间距为0.5m左右，预紧力为40?70kN ;所述锚索长度5?10m，具体长度根据工程条件选取，间距不小于锚索长度的三分之一，一般只布置在巷道的顶部围岩中；所述混凝土喷射不少于200mm。最外层主要起到加固围岩和初步支护作用。
[0007]所述中间层是缓冲-吸能层由矸石粒和红粘土按照1:4的比例混合而成，所述矸石粒的粒径为2?5mm，抗压强度为20?50MKa，所述红粘土为高塑限、低强度、低稠度的红粘土，其铺设的厚度为不少于300mm。中间层主要起到缓冲和吸能的隔震作用。
[0008]所述最内层是由钢筋网，枕木，U型钢和吸能材料组成的O型支架及连接构件组成，所述钢筋网的钢筋直径为3mm，网的孔径不小于2mm，所述枕木厚度为15?25mm，所述U型钢强度至少使用型号为36U，其支护间距小于800mm，所述吸能材料使用多孔金属材料。最内层主要起到支护的整体稳定和支撑抗力作用。
[0009]本实用新型具有的优点和积极效果是:本实用新型一种深部巷道缓冲-吸能高抗力耦合支护结构由三层结构组成，特别是中间层采用矸石粒和红粘土混合材料作为缓冲和吸收层，矸石粒是矿固有的资源，材料廉价，两者混合可以起到很好的隔震作用，本实用新型结构可以很好地适用于冲击地压强度小于30MPa的岩层巷道支护，达到刚柔并存的支护效果。
【附图说明】
:
[0010]图1是本实用新型结构布置示意图；
[0011 ] 图2是U型钢连接构件结构图。
[0012]其中:1-锚喷支护、2-锚杆、3-锚索、4-初次混凝土喷层、5-缓冲-吸能层、6_钢筋网、7-枕木、8-U型钢、9-吸能材料、10-连接构件、11-巷道路基。
【具体实施方式】
:
[0013]下面结合附图与具体实施例对本实用新型进行详细说明。
[0014]如图1所示，本实用新型所述的一种深部巷道缓冲-吸能高抗力耦合支护结构由三层结构组成，最外层是锚喷支护1、中间层是缓冲-吸能层5、最内层是O型支护。
[0015]首先是对开掘好的巷道进行锚喷支护1，即先将长度为1.2?1.5m的锚杆2以间距为0.5m左右布置在围岩中，最后喷射混凝土 4，当锚喷支护I的巷道围岩基本稳定后，再将锚索3布置在巷道的顶部围岩中，对岩壳起到加固作用。
[0016]然后在巷道内布置一层钢筋网6，使钢筋网6与锚喷支护I之间间距至少保持300mmo
[0017]最后在钢筋网6与锚喷支护I之间布置中间层5，即矸石粒和红粘土按照1:4的比例混合物，填充满后，再铺设枕木7，如图2所示，同时通过连接构件10将U型钢8和吸能材料9组成的O型支架架设在巷道内。
【主权项】
1.一种深部巷道缓冲-吸能高抗力耦合支护结构，由三层结构组成，最外层是锚喷支护、中间层是缓冲-吸能层、最内层是O型支护，所述最外层是锚网喷支护由锚杆、锚索、混凝土联合支护组成，所述锚杆长度为1.2?1.5m，间距为0.5m左右，预紧力为40?70kN ；所述锚索长度5?10m，间距不小于锚索长度的三分之一；所述混凝土喷射不少于200mm ;所述中间层是缓冲-吸能层由矸石粒和红粘土按照1:4的比例混合而成，所述矸石粒的粒径为2?5mm，抗压强度为20?50MKa，所述红粘土为高塑限、低强度、低稠度的红粘土，其铺设的厚度为不少于300_ ;其特征在于:所述最内层是由钢筋网，枕木，U型钢和吸能材料组成的O型支架及连接构件组成，所述钢筋网的钢筋直径为3_，网的孔径不小于2_，所述枕木厚度为15?25mm，所述U型钢强度至少使用型号为36U，其支护间距小于800mm，所述吸能材料使用多孔金属材料。2.如权利要求1所述深部巷道缓冲-吸能高抗力耦合支护结构，其特征是:该结构仅适用于承载冲击地压强度低于30MPa的巷道支护。
【专利摘要】本实用新型公开了一种深部巷道缓冲-吸能高抗力耦合支护结构由三层结构组成，最外层是锚喷支护、中间层是缓冲-吸能层、最内层是O型支护。所述最外层主要起到加固围岩和初步支护作用；所述中间层采用矸石粒和红粘土混合材料作为缓冲和吸收层，矸石粒是矿固有的资源，材料廉价，主要起到缓冲和吸能的隔震作用；所述最内层主要起到支护的整体稳定和支撑抗力作用。本实用新型结构仅适用于冲击地压强度低于30MPa的岩层巷道支护，达到刚柔并存的支护效果。
【IPC分类】E21D11/00
【公开号】CN204703919
【申请号】CN201520165052
【发明人】高盼军, 章柳柳, 唐洪海, 鲍帮庆, 魏具良, 吴佳, 章冬, 任浩男
【申请人】安徽理工大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年3月23日
【技术领域】
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[0001]本实用新型涉及巷道支护领域，尤其适用于冲击地压强度小于30MPa的岩层巷道支护。
【背景技术】
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[0002]在我国，随着开采深度的增加和开采范围的不断扩大，北京、抚顺、枣庄、开溧、大同、北票、南桐等矿区的许多矿井，都先后有冲击地压现象发生。随着开采深度的不断增加，冲击地压的危害将更加突出，很多巷道掘出后1-2个月就会失稳破坏，严重影响煤矿生产和巷道的安全使用。我国煤炭资源丰富，目前已探明的煤炭储量占全世界煤炭总资源的
11.1%，且煤炭储量在深部居多，埋深在100m以下的煤炭资源约为2.5万亿吨，约占煤炭资源总量的53%。统计1985年至2010年以来，随开采深度增加，冲击地压矿井数量变化规律可知，开采深度平均值由1985年为500m发展为2010年900m左右，冲击地压矿井数量由1982年的30个增加为2010年100多个。由此可知，随着开采深度增加，煤矿动力灾害频度和强度明显增加。随着我国国民经济的迅速发展，煤炭的需求量不断增加，煤矿开采深度和难度逐渐加大，开采深度达100m左右，千米深井数量也迅速增加，冲击地压的发生越来越频繁，给人民生命、财产和生产安全产生极大的威胁。冲击地压的发生具有瞬时性、突发性和破坏性，同时伴随着大量能量释放，释放冲击能大到103MJ。释放冲击能主要作用于两部分，一部分作用于煤岩体，造成煤岩体的破碎；另一部分通过传递消耗作用于巷道围岩和支护结构，其巨大冲击能作用于煤岩体及巷道，造成煤岩体破碎和巷道及其支护结构破坏。随着开采深度的增加，煤岩体内积聚的能量值也越高，也极易造成冲击破坏。
[0003]而针对深部冲击地压的巷道支护关键要做到两点:第一、支护结构必须要能够控制巷道围岩较大的变形，第二、在一定程度上必须要适应围岩的适度变形，不能硬碰硬。而现有的一些传统技术基本上都不能很好地同时满足这两点要求，如工字钢或U型钢支护、锚网索或锚注支护、一般的耦合支护。本实用新型一种深部巷道缓冲-吸能高抗力耦合支护结构由三层结构组成，特别是中间层具有缓冲和吸收能量的作用，可以很好地做到以上两点，达到刚柔并存的效果。该实用新型对保障煤矿安全生产具有重要的实际应用价值。
【实用新型内容】:
[0004]本实用新型所要解决的问题是提供一种能够适用于深部冲击地压强度小于30MPa的岩层巷道支护。
[0005]本实用新型所采用的技术方案是:一种深部巷道缓冲-吸能高抗力耦合支护结构由三层结构组成，最外层是锚喷支护、中间层是缓冲-吸能层、最内层是O型支护。本实用新型仅适用于承载冲击地压强度小于30MPa的巷道支护。
[0006]所述最外层是锚网喷支护由锚杆、锚索、混凝土联合支护组成，所述锚杆长度为1.2?1.5m，间距为0.5m左右，预紧力为40?70kN ;所述锚索长度5?10m，具体长度根据工程条件选取，间距不小于锚索长度的三分之一，一般只布置在巷道的顶部围岩中；所述混凝土喷射不少于200mm。最外层主要起到加固围岩和初步支护作用。
[0007]所述中间层是缓冲-吸能层由矸石粒和红粘土按照1:4的比例混合而成，所述矸石粒的粒径为2?5mm，抗压强度为20?50MKa，所述红粘土为高塑限、低强度、低稠度的红粘土，其铺设的厚度为不少于300mm。中间层主要起到缓冲和吸能的隔震作用。
[0008]所述最内层是由钢筋网，枕木，U型钢和吸能材料组成的O型支架及连接构件组成，所述钢筋网的钢筋直径为3mm，网的孔径不小于2mm，所述枕木厚度为15?25mm，所述U型钢强度至少使用型号为36U，其支护间距小于800mm，所述吸能材料使用多孔金属材料。最内层主要起到支护的整体稳定和支撑抗力作用。
[0009]本实用新型具有的优点和积极效果是:本实用新型一种深部巷道缓冲-吸能高抗力耦合支护结构由三层结构组成，特别是中间层采用矸石粒和红粘土混合材料作为缓冲和吸收层，矸石粒是矿固有的资源，材料廉价，两者混合可以起到很好的隔震作用，本实用新型结构可以很好地适用于冲击地压强度小于30MPa的岩层巷道支护，达到刚柔并存的支护效果。
【附图说明】
:
[0010]图1是本实用新型结构布置示意图；
[0011 ] 图2是U型钢连接构件结构图。
[0012]其中:1-锚喷支护、2-锚杆、3-锚索、4-初次混凝土喷层、5-缓冲-吸能层、6_钢筋网、7-枕木、8-U型钢、9-吸能材料、10-连接构件、11-巷道路基。
【具体实施方式】
:
[0013]下面结合附图与具体实施例对本实用新型进行详细说明。
[0014]如图1所示，本实用新型所述的一种深部巷道缓冲-吸能高抗力耦合支护结构由三层结构组成，最外层是锚喷支护1、中间层是缓冲-吸能层5、最内层是O型支护。
[0015]首先是对开掘好的巷道进行锚喷支护1，即先将长度为1.2?1.5m的锚杆2以间距为0.5m左右布置在围岩中，最后喷射混凝土 4，当锚喷支护I的巷道围岩基本稳定后，再将锚索3布置在巷道的顶部围岩中，对岩壳起到加固作用。
[0016]然后在巷道内布置一层钢筋网6，使钢筋网6与锚喷支护I之间间距至少保持300mmo
[0017]最后在钢筋网6与锚喷支护I之间布置中间层5，即矸石粒和红粘土按照1:4的比例混合物，填充满后，再铺设枕木7，如图2所示，同时通过连接构件10将U型钢8和吸能材料9组成的O型支架架设在巷道内。
【主权项】
1.一种深部巷道缓冲-吸能高抗力耦合支护结构，由三层结构组成，最外层是锚喷支护、中间层是缓冲-吸能层、最内层是O型支护，所述最外层是锚网喷支护由锚杆、锚索、混凝土联合支护组成，所述锚杆长度为1.2?1.5m，间距为0.5m左右，预紧力为40?70kN ；所述锚索长度5?10m，间距不小于锚索长度的三分之一；所述混凝土喷射不少于200mm ;所述中间层是缓冲-吸能层由矸石粒和红粘土按照1:4的比例混合而成，所述矸石粒的粒径为2?5mm，抗压强度为20?50MKa，所述红粘土为高塑限、低强度、低稠度的红粘土，其铺设的厚度为不少于300_ ;其特征在于:所述最内层是由钢筋网，枕木，U型钢和吸能材料组成的O型支架及连接构件组成，所述钢筋网的钢筋直径为3_，网的孔径不小于2_，所述枕木厚度为15?25mm，所述U型钢强度至少使用型号为36U，其支护间距小于800mm，所述吸能材料使用多孔金属材料。2.如权利要求1所述深部巷道缓冲-吸能高抗力耦合支护结构，其特征是:该结构仅适用于承载冲击地压强度低于30MPa的巷道支护。
【专利摘要】本实用新型公开了一种深部巷道缓冲-吸能高抗力耦合支护结构由三层结构组成，最外层是锚喷支护、中间层是缓冲-吸能层、最内层是O型支护。所述最外层主要起到加固围岩和初步支护作用；所述中间层采用矸石粒和红粘土混合材料作为缓冲和吸收层，矸石粒是矿固有的资源，材料廉价，主要起到缓冲和吸能的隔震作用；所述最内层主要起到支护的整体稳定和支撑抗力作用。本实用新型结构仅适用于冲击地压强度低于30MPa的岩层巷道支护，达到刚柔并存的支护效果。
【IPC分类】E21D11/00
【公开号】CN204703919
【申请号】CN201520165052
【发明人】高盼军, 章柳柳, 唐洪海, 鲍帮庆, 魏具良, 吴佳, 章冬, 任浩男
【申请人】安徽理工大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年3月23日
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