[发明专利]一种防止交叉大断面硐室顶板垮冒结构及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种防止交叉大断面硐室顶板垮冒结构及方法，尤其适用于隧道和煤巷中交叉大断面顶板支护。

背景技术

隧道工程或矿山开采支护中，形成的交叉大断面硐室由于数量大、范围广、样式多，事故率高，成为生产现场亟需解决的问题之一。这类硐室共同特征表现为：顶板悬空面积大，区域性应力高且受力复杂，顶板垮塌事故多，尤其对于交叉大断面厚层复合型顶板、泥岩组合型或淋水型顶板，在受邻近工作面采动影响或邻近巷道掘进放炮震动等工程扰动下，采用传统支护构件布置容易导致顶板大幅下沉甚至突发性垮冒事故，给现场作业人员埋下极大的安全隐患。一般而言，现场常用的交叉大断面硐室顶板支护方法包括两类：注浆+浇铸+喷浆+U型钢等以及叠加锚杆钢带支护+单点锚索支护，有时也用槽钢代替钢带支护。前者对交叉大断面顶板控制效果较好，但由于工序繁琐复杂，工序间配合要求高且成本昂贵等因素影响，除用于少量永久性岩巷硐室支护外，一般难以在大量煤巷大断面中推广采用；后者在工程扰动影响小、顶板稳定及埋深较浅等情况下能基本保证顶板支护安全，但支护材料所需费用高，对于深井支护中越来越多的具有复杂特征的交叉大断面硐室顶板，工程扰动下钢带极易撕裂，而槽钢控制范围小，单体锚索较难形成良好的支护结构，不能有效控制顶板大变形和垮塌事故。

发明内容

一.发明目的

本发明的目的是针对已有技术存在的不足，提供一种防止交叉大断面硐室顶板垮冒结构及方法，它能有效控制顶板下沉，使开掘后的交叉大断面硐室顶板围岩由双向受压转为近似三向受压，增大顶板围岩的抗压强度，防止交叉大断面硐室顶板垮冒，保障硐室交叉大断面区域的支护安全。

二.技术方案

本申请的防止交叉大断面硐室顶板垮冒结构及方法包括多筒弧形联接器1，抗滑抗摩擦环形垫圈2，钢绞线3和锁具4。一组钢绞线3一端斜穿过顶板并锚固于深部稳定岩层中，另一端穿过多筒弧形联接器1中的一对双筒，施加高预紧力后用锁具4锁紧；另一组钢绞线3一端斜穿过顶板并锚固于深部稳定岩层中，另一端穿过多筒弧形联接器1中的另一对双筒，前后两组钢绞线3在多筒弧形联接器1内部接触部分有抗滑抗摩擦环形垫圈2隔开，施加高预紧力后用锁具4锁紧。所述多筒弧形联结器1，从垂直该联接器上表面方向看，为在一矩形的基础上四个角为相同的圆弧形倒角形状的薄板式钢结构，一对直通双筒贯穿一对相对的联接器侧面直边，另一对直通双筒贯穿另一对相对的联接器的侧面直边，多筒弧形联接器1上表面为平面密闭结构，下表面为含有空心圆的平面结构，内部含有一中空圆柱，中空圆柱位于多筒弧形联接器1下表面中部区域，中空圆柱顶部与两对直通双筒相交的区域贯通。抗滑抗摩擦环形垫圈2为高分子材料制成的塑料垫圈。钢绞线3直径为15-21mm，钢绞线3长度为6-12m。具体实施步骤为：隧道或煤矿井下交叉大断面硐室开掘后，利用锚索钻机向顶板打倾斜孔，将一根钢绞线3的一端伸入钻孔内并利用树脂锚固剂将钢绞线3端部锚固于深部稳定岩层中，伸出孔口外的钢绞线3从多筒弧形联连器1中一对双筒中单筒5的a端穿过b端，并利用锚索张拉机具施加高预紧力后用锁具4锁紧；同样，在交叉大断面硐室顶板另一端打孔并将一根钢绞线3一端锚固于深部稳定岩层中，伸出孔口外的钢绞线3从多筒弧形联接器1中双筒中单筒6的c端穿过d端，并利用锚索张拉机具施加高预紧力后用锁具4锁紧，锁紧过程中调整多筒弧形联接器1位置，使得多筒弧形联接器1紧固于硐室顶板中部区域；将抗滑抗摩擦环形垫圈2安装于多筒弧形联连器1内部钢绞线3表面，并按照同样安装方法，将另外两根钢绞线3中的一根一端穿过顶板内钻孔，另一端顺序穿过多筒弧形联接器1中另一对双筒中单筒7的e端和f端，两根钢绞线3中的另一根一端穿过顶板内钻孔，另一端顺序穿过多筒弧形联接器1中双筒中单筒8的g端h端，从多筒弧形联接器1内部钢绞线3位置来看，使得后面安装的两条钢绞线3在位置上处于前面安装的两条钢绞线3接触面上方，接触区域通过抗滑抗摩擦环形垫圈2隔开，并利用锚索张拉机具施加高预紧力后用锁具4锁紧。

三.技术效果