專利名稱：軟巖大變形巷道卸壓法施工工藝及配套支架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)雜地質(zhì)條件下的高埋深、大變形的軟巖巷道方法及支護，尤其
是一種軟巖大變形巷道卸壓法施工工藝及配套支架。
背景技術(shù)：
目前，構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域及埋深高地應(yīng)力圍巖井巷的支護，一直是巷道支護的難題，一 般有常規(guī)支架支護、U型鋼可縮性支架支護、錨網(wǎng)索或錨注支護，上述支護方法均難以滿足 復(fù)雜區(qū)域及埋深高地應(yīng)力圍巖井巷的支護穩(wěn)定的要求，嚴(yán)重制約礦井掘進生產(chǎn)效率，推遲 礦井投產(chǎn)期，影響經(jīng)濟效益提高，并對安全生產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。 常規(guī)支架對圍巖的承受壓力靠支架本身的強度來維護其維護的巖體空間，支架在 受力之后，支架的結(jié)構(gòu)將發(fā)生改變，所維護巷道斷面減小，需要不斷對井巷維修，造成大量 財力和物力浪費。 U型鋼可縮性支架在軟巖巷道支護時，初期可縮性支架對井巷變形有一定的適應(yīng) 性，隨著井巷圍巖進一步膨脹，可縮性支架難以承當(dāng)圍巖的總量影響；此外若遇到富含膨 脹性礦物成分的軟巖，巖體暴露后和潮濕空氣或工程用水發(fā)生作用，容易泥化、軟化，圍巖 強度不斷降低，圍巖的自重及應(yīng)力快速轉(zhuǎn)移至支架，導(dǎo)致支架快速變形，也需要不斷進行維 修。 錨網(wǎng)索或錨注支護也不能適應(yīng)井巷大變形的影響，錨桿延展率一般不超過16%、 錨索延展率一般不高于6%，隨著巷道變形加劇，錨桿、錨索斷裂會大量斷裂，需要及時返 修。軟巖巷道圍巖巖體富含膨脹性礦物成分，采用常規(guī)水泥漿的錨注支護方式會導(dǎo)致巖體 膨脹，對于井巷支護收效甚微。 現(xiàn)有的在巷道周邊及底板采用松動爆破等方法卸壓措施，都在一定的程度上破壞 了圍巖的完整性，雖然也能促使巷道的周邊支承應(yīng)力峰值向巖體深部移動的效果，但是缺 少與之配套的后續(xù)支護手段，導(dǎo)致巷道周邊巖體的強度弱化，巷道在高應(yīng)力環(huán)境作用或采 動影響下，巷道易失修。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種適用于復(fù)雜區(qū)域及埋深高地應(yīng)力圍巖井巷的軟巖大 變形巷道卸壓法施工工藝及配套支架。 本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)本發(fā)明的工藝過程是與特制的配套支架裝置結(jié) 合進行的，工藝步驟是 1、井巷掘進施工，按照設(shè)計的斷面施工井巷工程掘進；
2、巷道的錨網(wǎng)梁索、噴砼支護施工； 3、在掘進的巷道底板從掘進工作面向后逐段開挖底板卸壓槽，底槽居于巷道底板 中部，距離巷道兩幫留設(shè)1. 5m以上的保持巖體不受破壞的穩(wěn)固區(qū)；卸壓槽內(nèi)采用破碎的矸 石充填后，在其上表面采用混凝土澆灌與定型支架適應(yīng)形狀的地坪；
3
4、在巷道的幫部位置采用液壓鏈條鋸施工規(guī)格嚴(yán)格可控的巷幫卸壓槽；
5、從后向前架設(shè)配套支架，該配套支架為可控大收縮支護支架；
6、巷道的底板澆筑混凝土。 實施上述施工工藝所使用的配套支架裝置，其構(gòu)造組成該配套支架裝置是一種 節(jié)間充填異型材料控制伸縮的U型鋼支架，該U型鋼支架包括頂拱U型鋼、側(cè)拱U型鋼、巷幫 U型鋼、反底拱U型鋼、緩沖墊塊、導(dǎo)向槽、穩(wěn)固銷和金屬卡纜，頂拱U型鋼位于最上端，在頂 拱U型鋼兩端均順序連接有側(cè)拱U型鋼、巷幫U型鋼和反底拱U型鋼，并構(gòu)成封閉的拱形， 在側(cè)拱U型鋼和巷幫U型鋼之間有導(dǎo)向槽，在導(dǎo)向槽內(nèi)有緩沖墊塊，在緩沖墊塊的上有高分 子復(fù)合材料穩(wěn)固銷，在頂拱U型鋼、左側(cè)拱U型鋼、右側(cè)拱U型鋼、左巷幫U型鋼和右巷幫U 型鋼上有金屬卡纜。 有益效果，由于采用了上述方案，由一種節(jié)間充填異型材料控制伸縮的U型鋼支 架，由頂拱U型鋼、側(cè)拱U型鋼、巷幫U型鋼和反底拱U型鋼構(gòu)成，并包含了高分子復(fù)合材料 制成的緩沖墊塊、導(dǎo)向槽、高分子復(fù)合材料穩(wěn)固銷以及金屬卡纜。 在可伸縮U型鋼支架受力后，將固定導(dǎo)向槽的復(fù)合材料穩(wěn)固銷切斷，承載壓力傳 遞到側(cè)拱U型鋼與巷幫U型鋼連接之間預(yù)置的緩沖墊塊，緩沖墊塊隨巷道周邊的圍巖膨脹 變形傳遞到支架側(cè)拱U型鋼與巷幫U型鋼，逐漸擠壓變形破壞，支架能夠適應(yīng)巷道長期的變 形并保持穩(wěn)定；適用于復(fù)雜區(qū)域及埋深高地應(yīng)力圍巖井巷，既可以實現(xiàn)巷道理想的卸壓效 果，又利用可控大收縮支護支架穩(wěn)定巷道周邊圍巖，控制整體位移變化，達到了本發(fā)明的目 的。
亍尤點 1、底槽開挖卸壓槽，使巷道在開挖初期處于一個低地應(yīng)力區(qū)，減少巷道開挖后高 應(yīng)力對巷道的快速影響和破壞。巷幫采用液壓鏈條鋸施工卸壓槽，規(guī)格嚴(yán)格可控，不破壞巷 道幫部的穩(wěn)定性。 2、巷道底板兩側(cè)和拱頂部位未開挖巖層，未受破壞的巖層維持了巷道關(guān)鍵部位的 穩(wěn)定，將應(yīng)力影響向逐漸轉(zhuǎn)移開槽卸壓區(qū)。 3、配置支架是一種多階段變量承載結(jié)構(gòu)。節(jié)間充填異型材料緩沖墊塊初期不承載 壓力，在穩(wěn)固銷受壓斷裂后，緩沖墊塊開始承載壓力，并隨壓力增大，緩沖墊塊收縮讓壓，側(cè) 拱U型鋼、巷幫U型鋼在導(dǎo)向槽內(nèi)逐漸對接后，巷道圍巖的壓力才能轉(zhuǎn)移到定型的支架上， 支架的巷道的服務(wù)時間隨之得到延長。 4、利用強度可控制的節(jié)間充填異型材料加工的緩沖墊塊，可以通過調(diào)節(jié)充填材料
的性質(zhì)，形成低于U型鋼抗壓強度的不同等級的材料，適時控制支架的變化速率。 5、采用導(dǎo)向槽控制側(cè)拱U型鋼、巷幫U型鋼，支架穩(wěn)定性能良好。 當(dāng)支架受到外力作用的情形下，支架本身長期不變形，服務(wù)的時間長，結(jié)構(gòu)簡單，
具有較強的工程實用性。


圖1是巷道施工斷面圖。 圖2是本發(fā)明開挖地槽和幫槽后斷面圖。 圖3是本發(fā)明安裝支架后的支護斷面圖。
圖4是本發(fā)明幫槽部位局部發(fā)大圖。
圖5是圖4的I一I剖視圖。
圖6是本發(fā)明的配套支架圖。 圖中，1、頂拱U型鋼；2、左側(cè)拱U型鋼；3、右側(cè)拱U型鋼；4、左巷幫U型鋼；5、右巷 幫U型鋼；6、左反底拱U型鋼；7、右反底拱U型鋼；8、緩沖墊塊；9、導(dǎo)向槽；10、高分子復(fù)合 材料穩(wěn)固銷；11、金屬卡纜。
具體實施例方式實施例1 :具體步驟 1、井巷掘進施工，按照設(shè)計的斷面施工井巷工程掘進；
2、巷道的錨網(wǎng)梁索、噴砼支護施工； 3、在掘進的巷道底板從掘進工作面向后逐段開挖底槽，底槽居于巷道底板中部， 距離巷道兩幫留設(shè)1. 5m以上的保持巖體不受破壞的穩(wěn)固區(qū)；底槽下寬1. Om、上寬度1. 5m、 高1. 2m，卸壓槽內(nèi)采用破碎的矸石充填后，在其上表面采用混凝土澆灌與定型支架適應(yīng)形 狀的地坪，地坪厚度50 100mm ;4、在巷道的幫部位置開挖巷幫卸壓槽，卸壓槽深度600mm，高度400mm ;
5、從后向前架設(shè)配套支架，該配套支架為可控大收縮支護支架；
6、巷道的底板澆筑混凝土。 實施上述施工工藝所使用的配套支架裝置，其構(gòu)造組成該配套支架裝置是一種 節(jié)間充填異型材料控制伸縮的U型鋼支架，該U型鋼支架包括頂拱U型鋼1、側(cè)拱U型鋼、巷 幫U型鋼、反底拱U型鋼、緩沖墊塊8、導(dǎo)向槽9、穩(wěn)固銷10和金屬卡纜11，其中，側(cè)拱U型 鋼為有左側(cè)拱U型鋼2和右側(cè)拱U型鋼3 ;巷幫U型鋼有左巷幫U型鋼4和右巷幫U型鋼 5 ;反底拱U型鋼有左反底拱U型鋼6右反底拱U型鋼7 ;穩(wěn)固銷10采用高分子復(fù)合材料制 成，頂拱U型鋼位于最上端，在頂拱U型鋼兩端均順序連接有側(cè)拱U型鋼、巷幫U型鋼和反 底拱U型鋼，并構(gòu)成封閉的拱形，在側(cè)拱U型鋼和巷幫U型鋼之間有導(dǎo)向槽，在導(dǎo)向槽內(nèi)有 緩沖墊塊，在緩沖墊塊的上有高分子復(fù)合材料穩(wěn)固銷，在頂拱U型鋼、左側(cè)拱U型鋼、右側(cè)拱 U型鋼、左巷幫U型鋼和右巷幫U型鋼上有金屬卡纜。
實施例2 : 1、按照井巷的斷面規(guī)格預(yù)先加工U型鋼支架的各個部分，頂拱U型鋼1、左側(cè)拱U 型鋼2、右側(cè)拱U型鋼3、左巷幫U型鋼4、右巷幫U型鋼5和左反底拱U型鋼6、右反底拱U 型鋼7，以及緩沖墊塊8、導(dǎo)向槽9、高分子復(fù)合材料穩(wěn)固銷10、金屬卡纜11等。左側(cè)拱U型 鋼2和右側(cè)拱U型鋼3、左巷幫U型鋼4和右巷幫U型鋼5通過導(dǎo)向槽9限位連接，側(cè)拱U 型鋼和巷幫U型鋼在導(dǎo)向槽內(nèi)活動。緩沖墊塊8在支架受到外力影響，形體逐漸收縮。
2、按照設(shè)計斷面施工井巷工程掘進，錨網(wǎng)梁索支護，巷道底板從掘進工作面向后 逐段開挖底槽，地槽居于巷道底板中部，距離巷道兩幫留設(shè)1. 5m以上的保持巖體不受破壞 的穩(wěn)固區(qū)，底槽下寬1.0m、上寬度1.5m、高1.2m，卸壓槽內(nèi)采用破碎的矸石充填后，在其上 表面采用混凝土澆灌地坪，地坪厚度50 100mm。在巷道的幫部位置開挖巷幫卸壓槽，卸壓 槽深度600mm，高度400mm。 3、按照從后向前的順序連續(xù)架設(shè)此類支架(支架之間的間距由現(xiàn)場定，一般800 1000mm)，依次在井巷內(nèi)架設(shè)左反底拱U型鋼6和右反底拱U型鋼7——左巷幫U型
鋼4和右巷幫U型鋼5——安裝緩沖墊塊8井巷——導(dǎo)向槽9——架設(shè)左側(cè)拱U型鋼2和
右側(cè)拱U型鋼3——架設(shè)頂拱U型鋼1——支架與巷幫之間進行充填不燃性材料。 4、 U型鋼支架組成部分采用金屬卡纜連接處，卡纜螺母扭矩400 500m N ;U型
鋼支架應(yīng)保證垂直于井巷的中心軸線即整體支架縱向應(yīng)保證處于一個垂直面內(nèi)。 其它與實施例l同。
權(quán)利要求
一種軟巖大變形巷道卸壓法施工工藝及配套支架，其特征是工藝過程是與特制的配套支架裝置結(jié)合進行的，工藝步驟是(1)、井巷掘進施工，按照設(shè)計的斷面施工井巷工程掘進；(2)、巷道的錨網(wǎng)梁索、噴砼支護施工；(3)、在掘進的巷道底板從掘進工作面向后逐段開挖底板卸壓槽，底槽居于巷道底板中部，距離巷道兩幫留設(shè)1.5m以上的保持巖體不受破壞的穩(wěn)固區(qū)；卸壓槽內(nèi)采用破碎的矸石充填后，在其上表面采用混凝土澆灌與定型支架適應(yīng)形狀的地坪；(4)、在巷道的幫部位置采用液壓鏈條鋸施工規(guī)格嚴(yán)格可控的巷幫卸壓槽；(5)、從后向前架設(shè)配套支架，該配套支架為可控大收縮支護支架；(6)、巷道的底板澆筑混凝土。
2. —種實現(xiàn)軟巖大變形巷道卸壓法施工工藝的配套支架，其特征是該配套支架裝置是一種節(jié)間充填異型材料控制伸縮的u型鋼支架，該u型鋼支架包括頂拱u型鋼、側(cè)拱u型鋼、巷幫U型鋼、反底拱U型鋼、緩沖墊塊、導(dǎo)向槽、穩(wěn)固銷和金屬卡纜，頂拱U型鋼位于最上 端，在頂拱U型鋼兩端均順序連接有側(cè)拱U型鋼、巷幫U型鋼和反底拱U型鋼，并構(gòu)成封閉 的拱形，在側(cè)拱U型鋼和巷幫U型鋼之間有導(dǎo)向槽，在導(dǎo)向槽內(nèi)有緩沖墊塊，在緩沖墊塊的 上有高分子復(fù)合材料穩(wěn)固銷，在頂拱U型鋼、左側(cè)拱U型鋼、右側(cè)拱U型鋼、左巷幫U型鋼和 右巷幫U型鋼上有金屬卡纜。
全文摘要
一種軟巖大變形巷道卸壓法施工工藝及配套支架，屬于復(fù)雜地質(zhì)條件下的高埋深、大變形的軟巖巷道方法及支護。工藝步驟是1、井巷掘進施工、掘進；2、巷道的錨網(wǎng)梁索、噴砼支護施工；3、在掘進的巷道底板從掘進工作面向后逐段開挖底板卸壓槽；4、在巷道的幫部位置施工巷幫卸壓槽；5、從后向前架設(shè)配套支架；6、巷道的底板澆筑混凝土。優(yōu)點1、底槽開挖卸壓槽，使巷道在開挖初期處于一個低地應(yīng)力區(qū)，減少巷道開挖后高應(yīng)力對巷道的影響和破壞。2、全斷面與巷道斷面適應(yīng)的封閉結(jié)構(gòu)，抗變形能力大。3、支架為多階段變量承載結(jié)構(gòu)，能夠延長在巷道內(nèi)的時間。4、強度可控制的緩沖墊塊，適時控制支架的變化速率。結(jié)構(gòu)簡單，具有較強的工程實用性。
文檔編號E21D9/00GK101793152SQ20101012958
公開日2010年8月4日 申請日期2010年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月15日
發(fā)明者周廷振, 朱亞平, 賈敬新, 黃茂鴻 申請人:徐州礦務(wù)集團有限公司