本發(fā)明涉及巷道支護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于治理巷道底臌的鋼混反拱與錨桿的組合結(jié)構(gòu)及該組合結(jié)構(gòu)的施工方法。

背景技術(shù)：

底臌現(xiàn)象是巷道圍巖穩(wěn)定性課題中的特殊問題，近年來隨著礦井開采深度的不斷加大，軟巖巷道與弱結(jié)構(gòu)巷道的大變形、高地壓、難支護(hù)的工程問題日益嚴(yán)重，底臌現(xiàn)象已成為軟巖巷道與弱結(jié)構(gòu)巷道圍巖變形和破壞的主要特征與形式之一。針對底臌的機(jī)理與防治對策，國內(nèi)外開展了廣泛的研究，同時對軟巖巷道底臌的防治，國內(nèi)外出現(xiàn)了許多防治措施。

目前的防治措施有多種形式，包括底板錨桿、底板注漿、封閉式支架等支護(hù)加固法，切縫、打鉆孔、松動爆破、開掘卸壓巷等卸壓法以及各種聯(lián)合方法。如底板注漿，其通過漿液滲透到巖層裂隙間，增加了破碎巖石的粘聚力，在底板中形成了一個強(qiáng)度比破碎巖層大的反拱，從而阻止了下部巖層向上鼓起，但是其實(shí)施需要錨桿鉆機(jī)打設(shè)注漿孔，鉆孔的難度大，殘留的煤灰清理難度大，其耗時較長，造價高昂，對垂直應(yīng)力引起的變形抑制程度較高。而卸壓法通過切縫等方法，使原來連續(xù)的巖體處于不連續(xù)狀態(tài)，使巷道周圍的集中應(yīng)力向圍巖深部轉(zhuǎn)移，此時底板處于應(yīng)力降低區(qū)，這種方法只能使短時間內(nèi)巷道保持穩(wěn)定，但隨著時間的增長，隨著巖層的擠壓運(yùn)動，其狀態(tài)又會被破壞，只能繼續(xù)切縫，非常麻煩。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是提供一種用于治理巷道底臌的鋼混反拱與錨桿的組合結(jié)構(gòu)及該組合結(jié)構(gòu)的施工方法，其抑制底臌的時間長，能改變力系方向，將垂直應(yīng)力轉(zhuǎn)換為沿著巷道縱向和橫向，其布置方式與常見的反拱方式不同，不會導(dǎo)致幫底出現(xiàn)應(yīng)力集中。同時使得其垂直應(yīng)力在縱深方向和橫向損耗掉，經(jīng)濟(jì)適用。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本組合結(jié)構(gòu)發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種用于治理巷道底臌的鋼混反拱與錨桿的組合結(jié)構(gòu)，包括在巷道的底板上設(shè)置第一工字型鋼梁，所述第一工字型鋼梁的長度方向沿著巷道的長度方向布置，第一工字型鋼梁的兩側(cè)滑槽槽口水平布置，第一工字型鋼梁沿著巷道的寬度方向間隔設(shè)置有多段，巷道的底板上還設(shè)置有第二工字型鋼梁，第二工字型鋼梁的長度方向與第一工字型鋼梁的長度方向垂直布置，第二工字型鋼梁沿著第一工字型鋼梁的長度方向間隔設(shè)置有多個且整體呈框架狀結(jié)構(gòu)，第二工字型鋼梁的兩側(cè)滑槽槽口豎直方向布置，位于第二工字型鋼梁的兩端穿設(shè)有錨桿與巷道的底板圍巖固連，位于組合結(jié)構(gòu)上澆筑有混凝土，并且澆筑成混凝土層。

本發(fā)明還存在的附加特征在于：

所述第一工字型鋼梁的腹板上開設(shè)有用于第二工字型鋼梁穿過的通孔。

所述第一工字型鋼梁的長度方向呈圓弧狀結(jié)構(gòu)，第一工字型鋼梁的開口朝上，第一工字型鋼梁的開口兩端水平延伸，相鄰第一工字型鋼梁的兩端固定，位于相鄰第一工字型鋼梁的兩端下方墊設(shè)有鋼筋混凝土墊板。

所述鋼筋混凝土墊板的上方設(shè)置有橡膠塊，所述相鄰第一工字型鋼梁的兩端分別焊接有臺階鋼板，所述橡膠塊上設(shè)置有臺階面，所述臺階鋼板搭設(shè)在橡膠塊的臺階面上。

所述錨桿的桿身穿過第二工字型鋼梁的腹板。

所述第二工字型鋼梁長度方向呈圓弧狀結(jié)構(gòu)，第二工字型鋼梁的開口朝上，第二工字型鋼梁的開口兩端水平延伸，所述錨桿固定在第二工字型鋼梁的水平延伸端。

上述組合結(jié)構(gòu)的施工方法采用的技術(shù)方案是：

一種用于治理巷道底臌的鋼混反拱與錨桿的組合結(jié)構(gòu)的施工方法，該施工方法包括如下步驟：

A、在巷道底板上且沿巷道長度方向清挖底板，使底板呈弧形，在挖掘好的底拱上鋪一層混凝土，挖掘好的底拱沿巷道長度方向按等間距布置；

B、將兩個底拱之間的部分清挖60-80cm并整平，形成一塊平整的搭接平臺

C、將巷道兩幫幫底處向下超挖，向兩幫外側(cè)超挖，將超挖部分整平，在幫底處預(yù)鉆設(shè)錨桿孔洞；

D、將所述鋼筋混凝土墊板平放在平臺上；

E、將上述第一工字型鋼梁預(yù)制成與底板弧形走勢大致相當(dāng)?shù)男螤?，兩端各留一部分彎起與底板平行，使第一工字型鋼梁懸置于弧形底板之上；

F、將錨桿穿過第二工字型鋼梁的腹板，安裝在上述預(yù)留孔洞內(nèi)并固定；

G、在沿巷道的長度方向的第一工字型鋼梁與第一工字型鋼梁之間嵌入所述的橡膠塊，使第一工字型鋼梁與橡膠塊緊密貼合，橡膠塊平行置于鋼筋混凝土墊板上；

H、將上述的臺階鋼板置于橡膠塊的左上角和右上角，兩端分別對齊對接于第一工字型鋼梁的上翼緣處并采用焊縫連接；

I、在整個組合結(jié)構(gòu)全部安裝到位后澆筑混凝土，使所有的結(jié)構(gòu)被混凝土所覆蓋，同時混凝土超出原來底板位置10-20cm。

本方法發(fā)明還存在的附加特征在于：

所述步驟A中，沿著巷道巷道長度方向下挖深度為80-120cm，在挖掘好的底拱上鋪一層10-20cm厚的混凝土，底拱沿巷道的布置間距為40-60cm。

所述步驟B中，平臺寬度為40-60cm；

所述步驟C中，兩幫幫底處向下超挖60-80cm，向兩幫外側(cè)超挖20-30cm；

所述步驟E中，第一工字型鋼梁懸置于弧形底板之上20-40cm；

所述步驟I中，混凝土超出原來底板位置10-20cm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備的技術(shù)效果為：

1、通過鋼混反拱與錨桿組合的結(jié)構(gòu)，將巷道底板垂直方向的應(yīng)力向巷道長度方向和寬度方向轉(zhuǎn)移，同時鋼混反拱與錨桿組合結(jié)構(gòu)形成一個整體，共同受力；

2、改變了原先的底板性質(zhì)，第一工字鋼梁之間的橡膠塊不僅將結(jié)構(gòu)之間的縫隙填補(bǔ)上同時還具有一定的柔性讓壓能力，先柔后剛，效果非常好，同時施工便捷快速，底臌治理效果也好。

附圖說明

圖1是用于治理巷道底臌的鋼混反拱與錨桿的組合結(jié)構(gòu)的截面示意圖；

圖2是用于治理巷道底臌的鋼混反拱與錨桿的組合結(jié)構(gòu)沿巷道長度方向的截面視圖；

圖3是用于治理巷道底臌的鋼混反拱與錨桿的組合結(jié)構(gòu)的俯視圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合圖1至圖3，對本發(fā)明作進(jìn)一步地說明：

一種用于治理巷道底臌的鋼混反拱與錨桿的組合結(jié)構(gòu)，包括在巷道10的底板上設(shè)置第一工字型鋼梁20，所述第一工字型鋼梁20的長度方向沿著巷道10的長度方向布置，第一工字型鋼梁20的兩側(cè)滑槽槽口水平布置，第一工字型鋼梁20沿著巷道10的寬度方向間隔設(shè)置有多段，巷道10的底板上還設(shè)置有第二工字型鋼梁30，第二工字型鋼梁30的長度方向與第一工字型鋼梁20的長度方向垂直布置，第二工字型鋼梁30沿著第一工字型鋼梁20的長度方向間隔設(shè)置有多個且整體呈框架狀結(jié)構(gòu)，第二工字型鋼梁30的兩側(cè)滑槽槽口豎直方向布置，位于第二工字型鋼梁30的兩端穿設(shè)有錨桿40與巷道10的底板圍巖固連，位于組合結(jié)構(gòu)上澆筑有混凝土，并且澆筑成混凝土層50。

上述第一工字型鋼梁20及第二工字型鋼梁30設(shè)置的滑槽設(shè)置滑槽的原因在于保證型鋼的滑移，第一工字型鋼梁20可以沿著巷道10長度方向滑移以釋放應(yīng)力，第二工字型鋼梁30可以沿著巷道10寬度方向滑移以釋放應(yīng)力。

所述第一工字型鋼梁20的腹板上開設(shè)有用于第二工字型鋼梁30穿過的通孔，該便于將第二工字型鋼梁30與第一工字型鋼梁20組合在一起，共同受力。

所述第一工字型鋼梁20的長度方向呈圓弧狀結(jié)構(gòu)，第一工字型鋼梁20的開口朝上，第一工字型鋼梁20的開口兩端水平延伸，相鄰第一工字型鋼梁20的兩端固定，位于相鄰第一工字型鋼梁20的兩端下方墊設(shè)有鋼筋混凝土墊板60。

第一工字型鋼梁20的長度方向呈圓弧狀結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于其反拱型結(jié)構(gòu)，可以有力的將巷道10底板處的高應(yīng)力向巷道徑向轉(zhuǎn)移，使其在轉(zhuǎn)移后得到釋放及弱化，填充混凝土是為了保證型鋼和混凝土共同受力，保證型鋼受力均勻。

所述鋼筋混凝土墊板60的上方設(shè)置有橡膠塊70，所述相鄰第一工字型鋼梁20的兩端分別焊接有臺階鋼板21，所述橡膠塊70上設(shè)置有臺階面，所述臺階鋼板21搭設(shè)在橡膠塊70的臺階面上。

通過鋼混反拱與錨桿40組合的結(jié)構(gòu)，將巷道底板垂直方向的應(yīng)力向巷道10長度方向和寬度方向轉(zhuǎn)移，同時鋼混反拱與錨桿40組合結(jié)構(gòu)形成一個整體，共同受力；

改變了原先的底板性質(zhì)，第一工字鋼梁20之間的橡膠塊70不僅將結(jié)構(gòu)之間的縫隙填補(bǔ)上同時還具有一定的柔性讓壓能力，先柔后剛，效果非常好，同時施工便捷快速，底臌治理效果也好。

所述錨桿40的桿身穿過第二工字型鋼梁30的腹板，錨桿40穿過第二工字型鋼梁30的腹板與圍巖連接，而第二工字型鋼梁30穿過第一工字型鋼梁20的腹板連為一個整體，保證了整個結(jié)構(gòu)在垂直方向上的穩(wěn)定性與安全性，提供了垂直方向上的保護(hù)力，同時限定了工字型鋼梁在巷道長度方向和寬度方向的變形在一定范圍內(nèi)。

所述第二工字型鋼梁30長度方向呈圓弧狀結(jié)構(gòu)，第二工字型鋼梁30的開口朝上，第二工字型鋼梁30的開口兩端水平延伸，所述錨桿40固定在第二工字型鋼梁30的水平延伸端。

同理，上述第二工字型鋼梁30長度方向呈圓弧狀組成的反拱結(jié)構(gòu)，將第一工字型鋼梁20上受到的力傳遞至第二工字型鋼梁30上并向巷道10寬度方向傳遞，與巷道10幫底處的集中應(yīng)力抵消，保證幫底的安全，填充混凝土是為了保證型鋼和混凝土共同受力，保證型鋼受力均勻。

上述用于治理巷道底臌的鋼混反拱與錨桿的組合結(jié)構(gòu)的施工方法，該施工方法包括如下步驟：

A、在巷道底板上且沿巷道10長度方向清挖底板，使底板呈弧形，在挖掘好的底拱上鋪一層混凝土，挖掘好的底拱沿巷道10長度方向按等間距布置；

B、將兩個底拱之間的部分清挖60-80cm并整平，形成一塊平整的搭接平臺11；

C、將巷道10兩幫幫底處向下超挖，向兩幫外側(cè)超挖，將超挖部分整平，在幫底處預(yù)鉆設(shè)錨桿孔洞；

D、將所述鋼筋混凝土墊板60平放在平臺11上；

E、將上述第一工字型鋼梁20預(yù)制成與底板弧形走勢大致相當(dāng)?shù)男螤?，兩端各留一部分彎起與底板平行，使第一工字型鋼梁20懸置于弧形底板之上；

F、將錨桿40穿過第二工字型鋼梁30的腹板，安裝在上述預(yù)留孔洞內(nèi)并固定；

G、在沿巷道10的長度方向的第一工字型鋼梁20與第一工字型鋼梁20之間嵌入所述的橡膠塊70，使第一工字型鋼梁20與橡膠塊70緊密貼合，橡膠塊70平行置于鋼筋混凝土墊板60上；

H、將上述的臺階鋼板21置于橡膠塊70的左上角和右上角，兩端分別對齊對接于第一工字型鋼梁20的上翼緣處并采用焊縫連接；

I、在整個組合結(jié)構(gòu)全部安裝到位后澆筑混凝土，使所有的結(jié)構(gòu)被混凝土所覆蓋，同時混凝土超出原來底板位置10-20cm。

所述步驟A中，沿著巷道巷道10長度方向下挖深度為80-120cm，在挖掘好的底拱上鋪一層10-20cm厚的混凝土，底拱沿巷道10的布置間距為40-60cm。

所述步驟B中，平臺11寬度為40-60cm；

所述步驟C中，兩幫幫底處向下超挖60-80cm，向兩幫外側(cè)超挖20-30cm；

所述步驟E中，第一工字型鋼梁20懸置于弧形底板之上20-40cm；

所述步驟I中，混凝土超出原來底板位置10-20cm。

需要說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制，盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。