礦山隔熱三維鋼筋混凝土襯砌的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及煤礦巷道隔熱技術，具體涉及一種礦山隔熱三維鋼筋混凝土襯砌。
【背景技術】
[0002]隨著我國煤礦開采年限的增加，開采深度逐漸深入地下，受地熱的影響也越來越嚴重。高溫、高濕環(huán)境會嚴重影響井下作業(yè)人員的生產(chǎn)效率和安全。礦工在高溫高濕環(huán)境下長時間工作，會造成體溫升高，新陳代謝出現(xiàn)紊亂，引發(fā)中暑、嘔吐、暈倒和濕疹等疾病，嚴重時還會出現(xiàn)死亡，致使勞動生產(chǎn)率降低和生產(chǎn)事故率的增加。依照國家頒布的法規(guī)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，生產(chǎn)礦井采掘工作面空氣溫度不得超過26°C，機電設備硐室的空氣溫度不得超過30°C，礦井溫度超過30°C嚴禁施工，因此礦井降溫也將提上日程。據(jù)調查，高溫礦井的熱源主要來自巷道壁面的巖溫。礦井常用的降溫方式有通風降溫和制冷降溫，都不能有效解決降低礦井巷道溫度，且通風降溫易帶起粉塵飛揚，制冷降溫則由于和巷道熱交換量大，需要耗費大量能源。目前采用的隔熱方式是直接將隔熱材料噴涂到巷道巖石上，但這種隔熱方式往往噴涂的不夠均勻，而且容易脫落，隔熱效果不足。

【發(fā)明內容】

[0003]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種具有較好隔熱能力，又有一定強度的礦山隔熱三維鋼筋混凝土襯砌，不但能夠對巷道隔熱，且還具有一定的支護作用。
[0004]為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術方案予以實現(xiàn):
[0005]一種礦山隔熱三維鋼筋混凝土襯砌，由三維鋼筋網(wǎng)殼支架和隔熱支護混凝土噴層兩部分組成，所述三維鋼筋網(wǎng)殼支架是由幾塊網(wǎng)殼構件拼裝成全封閉三心拱形，固定在圍巖表面，形成外部支撐骨架，與巖石加固圈共同承受地壓，所述隔熱支護混凝土是在普通混凝土中摻入陶粒、玻化微珠和聚丙烯纖維，包裹于網(wǎng)殼支架。
[0006]優(yōu)選地，所述三維鋼筋網(wǎng)殼支架為全封閉三心拱形，按巷道斷面分為7片網(wǎng)殼構件，由1片頂網(wǎng)殼、鏡像對稱的2片上側網(wǎng)殼、2片下側網(wǎng)殼和2片底網(wǎng)殼拼裝而成，網(wǎng)殼兩端各焊接一塊帶螺栓孔的聯(lián)接板，頂、上側、下側、底網(wǎng)殼拼裝時在兩個接頭處夾一塊可縮墊板，再用螺栓聯(lián)結而成。
[0007]優(yōu)選地，所述頂網(wǎng)殼圓心角為60°，上側網(wǎng)殼弧面4/7處圓心角25°，弧面3/7處圓心角為15°，下側網(wǎng)殼圓心角為36° 21’31"。
[0008]優(yōu)選地，所述隔熱支護混凝土噴層包括以下原料:膠凝材料、石子、砂子、水、陶粒、?；⒅椤⒕郾├w維、早強劑、速凝劑和減水劑。
[0009]優(yōu)選地，所述膠凝材料:石子:砂子:水的重量比為1:0.78:0.78:0.45。
[0010]優(yōu)選地，所述膠凝材料包括水泥和粉煤灰，粉煤灰占膠凝材料總質量的5-20%，所述陶粒為黏土陶粒、粉煤灰陶粒、頁巖陶粒中的至少一種，粒徑為10-15mm，質量為石子質量的10-40 %，所述?；⒅闉樵魉；⒅?，質量為砂子質量的5 % -20 %。
[0011]優(yōu)選地，所述聚丙烯纖維為束狀單絲聚丙烯纖維，長度為14-18mm，直徑為3-60 μ m，摻量為 0.95-1.5Kg/m3。
[0012]優(yōu)選地，所述早強劑、速凝劑、減水劑分別為膠凝材料質量的3.5 % -5 %、3% -4%、0.6% -1.
[0013]礦山隔熱三維鋼筋混凝土襯砌的施工方法，包括以下步驟:
[0014]1)架設支架:將7片網(wǎng)殼構件對接處嵌入木墊板，一架緊接著一架進行安裝，用螺栓鏈接，架間不留間隔，支架與圍巖表面直接接觸，架設完畢后，其承載體不是鋼筋梁拱，而是眾多縱橫相聯(lián)的小跨度雙向鋼筋拱殼，可充分削弱鋼筋的彎曲變形，增強支架的三向承載能力；
[0015]2)噴覆隔熱支護混凝土:將膠凝材料、石子、砂子、水、陶粒、?；⒅楹途郾├w維按一定比例混合后攪拌成混凝土，用栗將攪拌好的混凝土經(jīng)輸料管壓送至噴嘴處，與早強劑、速凝劑和減水劑相混合，噴射到三維鋼筋網(wǎng)殼支架上，將鋼筋網(wǎng)殼支架上的外層鋼筋及各小跨雙向鋼筋拱殼全部覆蓋，形成三維網(wǎng)架配筋襯砌結構，噴層厚度為60-200_。
[0016]優(yōu)選地，所述噴覆隔熱支護混凝土時，采用分段、分片、分層依次進行，噴射順序自下而上，往復噴射，分段長度不大于6m，噴嘴與受噴面間保持1.5-2.0m的距離，噴射角度為90°，噴射應連續(xù)、緩慢作橫向環(huán)形移動，一圈壓半圈。
[0017]本發(fā)明各原料有以下作用:
[0018]玻化微珠是一種以火山巖為原材料，經(jīng)過粉碎特殊加工而成，其理化性能穩(wěn)定，具有輕質、抗老化、吸水率小、隔熱防火、導熱系數(shù)低等優(yōu)異特性，是一種無機輕質環(huán)保型絕熱材料；
[0019]陶粒是由泥質巖石、黏土、煤矸石、粉煤灰為主要材料，經(jīng)加工煅燒，具有一定顆粒級配的陶質物，具有孔隙率高、抗凍性好、密度低、軟化系數(shù)高、抗堿集料反應優(yōu)異、隔水保氣性好的特點，有助于混凝土形成多孔結構，利于保溫。
[0020]聚丙烯纖維具有抗拉、抗裂性大，彈性模量高的特點，可以有效提高混凝土材料的抗拉強度、抗裂性、韌性和抗沖擊性。
[0021]粉煤灰是煤燃燒后的煙氣中收集的細灰，是燃煤電廠排出的工業(yè)廢料。作為優(yōu)質的外加劑，可以取代部分水泥用量，由于其顆粒直徑較水泥小，摻入水泥中，有利于形成更好地顆粒級配，不僅節(jié)約了水泥，利于環(huán)保和廢物利用，又增強了混凝土拌合料的流動性。
[0022]本發(fā)明的有益效果:
[0023]1、利用?；⒅楹吞樟嵯禂?shù)低，取代部分石子和砂子，在混凝土內部形成了多孔結構，使得熱量不僅在骨料中傳播，也在空氣中傳播，延長了熱量傳播的路徑和傳播速度，從而有效降低了導熱系數(shù)，使得混凝土具有很好的隔熱效果，且在摻量范圍內時，對混凝土材料的強度影響較小，滿足井下噴射混凝土力學性能的需要。
[0024]2、將隔熱支護混凝土噴覆在三維鋼筋網(wǎng)殼上，混凝土被包圍在眾多小跨度雙向鋼筋拱殼之內，噴層所受的拉剪應力被明顯削弱，抗壓強度得到充分利用，因而支撐能力比普通配筋噴層大大提高，同時又具有良好的可縮性，這種噴層既能與圍巖共同變形，又對圍巖提供了更強的支撐力，具有“先柔后剛”的特性，能夠很好地滿足巷道支護要求。
[0025]3、隔熱支護混凝土施工安全，工藝簡單。
[0026]本發(fā)明陶粒、?；⒅榈染G色材料，符合當前綠色環(huán)保型社會的需要，隔熱支護混凝土既具有較好的隔熱能力，又擁有一定的強度，能夠很好地滿足巷道隔熱的要求，且還具有一定的支護作用，保證了井下工作人員的身心健康，提高了礦井工作效率。
【附圖說明】
[0027]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0028]圖1是三維鋼筋混凝土襯砌的剖面圖；
[0029]圖2是三維鋼筋網(wǎng)殼支架的結構示意圖；
[0030]圖3是隔熱支護混凝土網(wǎng)殼橋型架結構圖。
【具體實施方式】
[0031]為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0032]實施例1:
[0033]一種礦山隔熱三維鋼筋混凝土襯砌，由三維鋼筋網(wǎng)殼支架(1)和隔熱支護混凝土噴層(2)兩部分組成。
[0034]三維鋼筋網(wǎng)殼支架(1)為全封閉三心拱形，按巷道斷面分為7片網(wǎng)殼構件，由1片頂網(wǎng)殼(3)、鏡像對稱的2片上側網(wǎng)殼(4)、2片下側網(wǎng)殼(5)和2片底網(wǎng)殼(6)拼裝而成，其中頂網(wǎng)殼(3)圓心角為60°，上側網(wǎng)殼(4)弧面4/7處圓心角25°，弧面3/7處圓心角為15°，下側網(wǎng)殼(5)圓心角為36° 21’31〃，網(wǎng)架寬度為700mm，每片由2根Φ22主弧筋
(10)、6根Φ20次弧筋(12)、若干Φ 12橋架(13)及若干Φ 12連接筋(11)焊接而成，該網(wǎng)殼兩端各焊接一塊帶螺栓孔的聯(lián)接板(7)，頂、上側、下側、底網(wǎng)殼拼裝時在兩個接頭處夾一塊厚50_的可縮墊板(8)，再用螺栓(9)聯(lián)結而成。
[0035]隔熱支護混凝土噴層(2)包括以下原料:膠凝材料、石子、砂子、水、陶粒、?；⒅?、聚丙烯纖維、早強劑、速凝劑和減水劑。膠凝材料:石子:砂子:水的重量比為1:0.78:0.78:0.45。膠凝材料包括水泥和粉煤灰，粉煤灰占膠凝材料總質量的10 %，陶粒為黏土陶粒和頁巖陶粒，粒徑為10-15_，質量為石子質量的25%，?；⒅闉樵魉；⒅?，質量為砂子質量的15%，聚丙烯纖維為束狀單絲聚丙烯纖維，長度為14-18mm，直徑或等效直徑為3-60 μπι，摻量為1.0Kg/m3，早強劑、速凝劑、減水劑分別為水泥質量的4%、3.5%,0.
[0036]礦山隔熱三維鋼筋混凝土襯砌的施工方法，包括以下步驟:
[0037]1)架設支架:三維鋼筋網(wǎng)殼支架