本發(fā)明涉及巷道施工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于治理巷道底臌的組合結(jié)構(gòu)及施工方法。

背景技術(shù)：

隨著我國的大多數(shù)煤礦進(jìn)入深部開采，隨著巷道的埋深逐年增加和地質(zhì)條件日趨復(fù)雜，穩(wěn)定性問題逐漸成為了巷道圍巖和施工安全控制的主要問題，并帶來了十分嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。而底臌問題是煤礦巷道圍巖穩(wěn)定性控制的關(guān)鍵問題之一。為了有效抑制底臌問題，現(xiàn)有技術(shù)中存在一系列的防治底臌的措施。

常用的防治措施有混凝土反拱地坪、深淺孔注漿、高地應(yīng)力組合錨索、超挖錨注回填技術(shù)以及切槽卸壓和加固幫角等一系列技術(shù)。底臌問題的出現(xiàn)主要是因為軟弱圍巖在高地應(yīng)力的情況下，流變變形過大造成的。上述的混凝土反拱地坪一類的被動支護(hù)方案中，強度能夠達(dá)到支護(hù)的要求，但支護(hù)與圍巖間不能協(xié)調(diào)變形，使得圍巖不能有效的釋放應(yīng)力而發(fā)生開裂，且發(fā)生破壞時往往呈現(xiàn)大段的破壞；切槽卸壓和超挖錨注回填一類的主動支護(hù)方案中，雖然從提高圍巖的力學(xué)性能和將應(yīng)力向深部轉(zhuǎn)移兩個方面解決了支護(hù)的問題，但是其成本較剛性支護(hù)高且可能會因為外力作用破壞圍巖的應(yīng)力狀態(tài)而再次遭受破壞。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明首要的目的是提供一種用于治理巷道底臌的組合結(jié)構(gòu)，能夠提供足夠的支護(hù)強度，并且與圍巖變形相協(xié)調(diào)，減少圍巖在受應(yīng)力作用出現(xiàn)應(yīng)力集中的情況。

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

用于治理巷道底臌的組合結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在巷道底部的第一、第二支架，所述第一支架包括兩槽鋼垂直交叉構(gòu)成的十字槽鋼架，所述十字槽鋼架的兩槽鋼的兩端分別交叉設(shè)置有開口朝上的第一拱形槽鋼，所述第一拱形槽鋼的兩端與十字槽鋼架的槽鋼兩端結(jié)合處分別設(shè)置有第一錨桿插置在巷道底部，所述十字槽鋼架的兩槽鋼分別與巷道的長度方向和寬度方向平行；

所述第二支架包括工字槽鋼架，所述工字槽鋼架的兩平行槽鋼兩端分別設(shè)置有開口朝上的第二拱形槽鋼，所述第二拱形槽鋼的兩端與工字槽鋼架的兩平行槽鋼兩端結(jié)合處分別設(shè)置有第二錨桿插置在巷道底部，所述工字槽鋼架的兩平行槽鋼與巷道的長度方向平行；

所述第一、第二支架沿著巷道長度方向交替布置且第一支架的十字槽鋼架伸入第二支架的工字槽鋼架的兩平行槽鋼之間的區(qū)域。

本發(fā)明還存在的附加特征在于：

所述十字槽鋼架的兩槽鋼兩端分別設(shè)置有第一槽鋼，所述第一槽鋼的底板面水平且第一錨桿的上端分別固定在底板面上，所述工字槽鋼架的兩平行槽鋼兩端分別設(shè)置有第二槽鋼，所述第二槽鋼的底板面水平且第二錨桿的上端分別固定在底板面上。

所述十字槽鋼架中與巷道寬度方向平行的槽鋼的兩端的第一錨桿向外側(cè)傾斜延伸，所述第二錨桿還位于工字槽鋼架的兩平行槽鋼中間位置處布置且該位置處的第二錨桿向外側(cè)傾斜延伸。

所述十字槽鋼架中與巷道寬度方向平行的槽鋼上的第一錨桿上端設(shè)置成螺紋段且伸出十字槽鋼架的槽鋼上板面，第一錨桿的螺紋連接段套設(shè)有第一墊片，所述第一墊片整體呈柱管狀且一端切削有斜口面，所述第一墊片的斜口面貼合在槽鋼的上板面，所述工字槽鋼架的兩平行槽鋼中間位置的第二錨桿的上端螺紋連接段套設(shè)有第二墊片，所述第二墊片整體呈柱管狀且一端切削有斜口面，所述第二墊片的斜口面貼合在槽鋼的上板面。

所述第一槽鋼及第二槽鋼的外側(cè)槽壁上分別設(shè)置有緩沖橡膠墊。

所述巷道的底部布置有泡沫混凝土墊層，所述第一、第二支架依次固定在泡沫混凝土墊層上。

本發(fā)明另外的目的是提供一種用于治理巷道底臌的組合結(jié)構(gòu)的施工方法，能夠提高施工效率，減少施工成本。

為實現(xiàn)上述目的，本施工方法采用的技術(shù)方案是：

用于治理巷道底臌的組合結(jié)構(gòu)的施工方法，所述的用于治理巷道底臌的組合結(jié)構(gòu)為上述的用于治理巷道底臌的組合結(jié)構(gòu)，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等間距清挖底板，使底板的形狀呈弧形；

b、在弧形底板之間的分別沿縱深方向開挖兩條弧形底槽，沿垂直方向開挖一條橫向底槽；

c、在挖掘好的底板和底槽上鋪一層10cm-20cm的泡沫混凝土并形成泡沫混凝土墊層，將第一、第二支架將支架依次布置；

d、將第一、第二支架的側(cè)部所在位置整平，形成一塊平整的平臺，并在平臺上預(yù)鉆設(shè)錨桿孔洞；

e、將預(yù)制好的第一支架的一根槽鋼沿巷道延伸方向放置在底板的上，將第一錨桿穿過另一根與巷道寬度方向平行的槽鋼，安裝在上述預(yù)留錨桿孔洞內(nèi)并固定；

f、將預(yù)制好的第二支架的兩平行槽鋼的沿巷道延伸方向放置在底槽內(nèi)，將第二錨桿穿過橫第二支架的兩平行槽鋼中部，安裝在上述預(yù)留錨桿孔洞內(nèi)并固定；

g、將所述的緩沖橡膠墊分別緊貼第一、第二支架的第一槽鋼及第二槽鋼外側(cè)槽壁布置；

h、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。

本發(fā)明還存在的附加特征在于：

所述步驟a中，沿著巷道長度方向下挖深度為80-120cm，底板沿巷道的布置間距為4-8m；

所述步驟b中，弧形底槽和橫向底槽寬度為40-60cm，深度分別為80-120cm和30-40cm；

所述步驟c中，挖掘好的底板和底槽上鋪一層10-20cm厚的泡沫混凝土；

所述步驟d中，所述在底板中心預(yù)留的錨桿孔洞均為垂直于底板，在兩側(cè)預(yù)留的錨桿孔洞均為向外側(cè)傾斜于底板法線15-30度；

所述步驟d中，所述平臺寬度為20-30cm；

所述步驟h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：

通過交替布置的第一、第二支架的結(jié)構(gòu)，將巷道底板垂直方向的應(yīng)力向空間中其他方向轉(zhuǎn)移，并且形成一個整體，共同受力；交替布置的第一、第二支架之間沒有剛性連接可以保證不會出現(xiàn)整體破壞，且第一、第二支架結(jié)構(gòu)全部可以在井上預(yù)制，同時施工便捷快速，底臌治理效果也好，上述的第一、第二支架在實際施工時，在巷道外界預(yù)先焊接安裝好后，并且整體移至巷道內(nèi)，這樣可以顯著減少施工時間，減少施工成本。

附圖說明

圖1是用于治理巷道底臌的組合結(jié)構(gòu)位于巷道底板布置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是用于治理巷道底臌的組合結(jié)構(gòu)中的第一支架結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是用于治理巷道底臌的組合結(jié)構(gòu)中的第二支架結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖1中的ii放大圖；

圖5是圖1中的i放大圖。

具體實施方式

結(jié)合圖1至圖5，對本發(fā)明作進(jìn)一步地說明：

用于治理巷道底臌的組合結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在巷道底部的第一、第二支架10、20，所述第一支架10包括兩槽鋼垂直交叉構(gòu)成的十字槽鋼架11，所述十字槽鋼架11的兩槽鋼的兩端分別設(shè)置有開口朝上的第一拱形槽鋼12，所述第一拱形槽鋼12的兩端與十字槽鋼架11的槽鋼兩端結(jié)合處分別設(shè)置有第一錨桿(錨索)13插置在巷道底部，所述十字槽鋼架11的兩槽鋼分別與巷道的長度方向和寬度方向平行；

所述第二支架20包括工字槽鋼架21，所述工字槽鋼架21的兩平行槽鋼兩端分別設(shè)置有開口朝上的第二拱形槽鋼22，所述第二拱形槽鋼22的兩端與工字槽鋼架21的兩平行槽鋼兩端結(jié)合處分別設(shè)置有第二錨桿(錨索)23插置在巷道底部，所述工字槽鋼架21的兩平行槽鋼與巷道的長度方向平行；

所述第一、第二支架10、20沿著巷道長度方向交替布置且第一支架10的十字槽鋼架11伸入第二支架20的工字槽鋼架21的兩平行槽鋼之間的區(qū)域；

結(jié)合圖1所示，上述的第一支架10的第一拱形槽鋼12十字槽鋼架11連接的方式中，能夠?qū)⑾锏赖装宓氖┘拥膲毫ξ挥谙锏赖拈L度方向及寬度方向分解，從而減少巷道底板應(yīng)力集中的情況，并且上述結(jié)構(gòu)的第二支架20與上述結(jié)構(gòu)的第一支架10分別沿著巷道的長度方向交替布置，并且交替布置的第一、第二支架10、20之間沒有剛性連接，可以確保巷道底板不會出現(xiàn)整體破壞，將巷道底板垂直方向的應(yīng)力向空間中其他方向轉(zhuǎn)移，并且形成一個整體，共同受力，從而能夠給巷道底板提供足夠的支護(hù)強度，減少圍巖在受應(yīng)力作用出現(xiàn)應(yīng)力集中的情況；

上述的第一、第二支架10、20均為分體式結(jié)構(gòu)，并且各個結(jié)構(gòu)之間相互獨立，因此可在巷道外預(yù)先將各個之間的零部件焊接好，并且將焊接好的支架整體轉(zhuǎn)移至巷道內(nèi)部，因此在巷道外施工，效率極高，并且能夠顯著減少施工成本。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，結(jié)合圖2和圖3所示，所述十字槽鋼架11的兩槽鋼兩端分別設(shè)置有第一槽鋼14，所述第一槽鋼14的底板面水平且第一錨桿(錨索)13的上端分別固定在底板面上，所述工字槽鋼架21的兩平行槽鋼兩端分別設(shè)置有第二槽鋼24，所述第二槽鋼24的底板面水平且第二錨桿(錨索)23的上端分別固定在底板面上；

上述的第一、第二錨桿(錨索)13、23分別固定在上述的第一、第二槽鋼14、24的槽底板面上，第一、第二錨桿(錨索)13、23的承受的應(yīng)力全部釋放在第一、第二槽鋼14、24的槽底平面上，從而可顯著較少錨桿施加至第一、第二支架10、20的應(yīng)力過于集中的情況。

進(jìn)一步地優(yōu)選方案，所述十字槽鋼架11中與巷道寬度方向平行的槽鋼的兩端的第一錨桿13向外側(cè)傾斜延伸，所述第二錨桿(錨索)23還位于工字槽鋼架21的兩平行槽鋼中間位置處布置且該位置處的第二錨桿(錨索)23向外側(cè)傾斜延伸；

上述固定在巷道兩腳位置處的第一、第二錨桿(錨索)13、23分別向外側(cè)傾斜布置，從而可有效緩解巷道兩腳位置處的應(yīng)力集中情況。

具體地，結(jié)合圖2和圖3所示，以及圖4和圖5所示，所述十字槽鋼架11中與巷道寬度方向平行的槽鋼上的第一錨桿(錨索)13上端設(shè)置成螺紋段且伸出十字槽鋼架11的槽鋼上板面，第一錨桿(錨索)13的螺紋連接段套設(shè)有第一墊片131，所述第一墊片131整體呈柱管狀且一端切削有斜口面，所述第一墊片131的斜口面貼合在槽鋼的上板面，所述工字槽鋼架21的兩平行槽鋼中間位置的第二錨桿(錨索)23的上端螺紋連接段套設(shè)有第二墊片231，所述第二墊片231整體呈柱管狀且一端切削有斜口面，所述第二墊片231的斜口面貼合在槽鋼的上板面；

上述的第一、第二墊片131、231的結(jié)構(gòu)形式，使得傾斜布置的第一、第二錨桿(錨索)13、23與槽鋼第一、第二槽鋼14、24的連接始終呈現(xiàn)面與面的接觸，從而進(jìn)一步消除應(yīng)力集中的情況；

上述的第一、第二錨桿(錨索)13、23分別穿過第一、第二槽鋼14、24的槽底板面上設(shè)置的通孔均大于第一、第二錨桿(錨索)13、23的直徑，方便第一、第二錨桿(錨索)13、23的穿過操作。

上述的錨桿也可以是錨索，利用錨索與巷道的底部及側(cè)部的地面的錨孔連接，也能達(dá)到上述的效果。

為進(jìn)一步提高組合結(jié)構(gòu)對底板的支撐牢靠度，所述第一槽鋼14及第二槽鋼24的外側(cè)槽壁上分別設(shè)置有緩沖橡膠墊；

上述的緩沖橡膠墊可充分保證地坪的柔性讓壓能力。

同理，在實際施工時，所述巷道的底部布置有泡沫混凝土墊層，所述第一、第二支架10、20依次固定在泡沫混凝土墊層上；

泡沫混凝土墊層使圍巖能夠有效釋放應(yīng)力，第一、第二支架10、20使得混凝土的抗壓能力得到了充分發(fā)揮，并且與圍巖變形相協(xié)調(diào)，減少應(yīng)力集中造成的整體崩裂；上述的泡沫混凝土墊層使得巷道地平能夠承受更大的作用力，減少圍巖整體崩裂，該處的泡沫混凝土墊層可以理解為設(shè)置在巷道底板的真整體的緩沖吸能墊塊，由于現(xiàn)有技術(shù)中的緩凝土底板幾乎不具備緩沖作用，導(dǎo)致巷道底板在出現(xiàn)應(yīng)力集中時，很容易出現(xiàn)整體崩裂的現(xiàn)象，而正是本發(fā)明的泡沫混凝土墊層可以充分?jǐn)U散、吸收巷道底板承受的各種的應(yīng)力集中而產(chǎn)生的能量。

下面簡單介紹一下應(yīng)用上述的用于治理巷道底臌的組合結(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等間距清挖底板，使底板的形狀呈弧形；

b、在弧形底板之間的分別沿縱深方向開挖兩條弧形底槽，沿垂直方向開挖一條橫向底槽；

c、在挖掘好的底板和底槽上鋪一層10cm-20cm的泡沫混凝土并形成泡沫混凝土墊層，將第一、第二支架10、20將支架依次布置；

d、將第一、第二支架10、20的側(cè)部所在位置整平，形成一塊平整的平臺，并在平臺上預(yù)鉆設(shè)錨桿孔洞；

e、將預(yù)制好的第一支架10的一根槽鋼沿巷道延伸方向放置在底板的上，將第一錨桿13穿過另一根與巷道寬度方向平行的槽鋼，安裝在上述預(yù)留錨桿孔洞內(nèi)并固定；

f、將預(yù)制好的第二支架20的兩平行槽鋼的沿巷道延伸方向放置在底槽內(nèi)，將第二錨桿23穿過橫第二支架20的兩平行槽鋼中部，安裝在上述預(yù)留錨桿孔洞內(nèi)并固定；

g、將所述的緩沖橡膠墊分別緊貼第一、第二支架10、20的第一槽鋼14及第二槽鋼24外側(cè)槽壁布置；

h、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。

另外，所述步驟a中，沿著巷道長度方向下挖深度為80-120cm，底板沿巷道的布置間距為4-8m；

所述步驟b中，弧形底槽和橫向底槽寬度為40-60cm，深度分別為80-120cm和30-40cm；

所述步驟c中，挖掘好的底板和底槽上鋪一層10-20cm厚的泡沫混凝土；

所述步驟d中，所述在底板中心預(yù)留的錨桿孔洞均為垂直于底板，在兩側(cè)預(yù)留的錨桿孔洞均為向外側(cè)傾斜于底板法線15-30度；

所述步驟d中，所述平臺寬度為20-30cm；

所述步驟h中，混凝土超出原來底板位置10-20cm。

上述的施工方法中，第一、第二支架10、20在進(jìn)入巷道之前可提前預(yù)制好，這樣可極大的節(jié)省了施工時間，提高施工效率。

總之利用上述的組合結(jié)構(gòu)，不僅整體的施工效率高，而且治理巷道底臌的效果極好，具有極高的推廣價值。

需要說明的是，以上實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)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。