[实用新型]一种新型壁后复合充填结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种新型壁后复合充填结构。

背景技术

破碎软岩巷道的支护一直是困扰煤矿地下开采的难题之一，由于巷道围岩极度松散破碎，锚杆、锚索可锚性差，很难对巷道围岩进行有效支护，加之为隐形支护的安全性大大降低。对于此类巷道，实践中多使用U型棚支护。但是，由于巷道表面凹凸不平，传统的U型棚很难贴紧岩面，造成U型棚受力不均匀，容易发生点破坏，进而造成U型棚的整体破坏，使得U型棚的支护性能不能很好地发挥。目前改善U型棚受力性能的方法只有T型管壁厚充填技术。但目前研发的壁厚充填材料大多成本较高，抗压能力差，且容易断裂。研发一种新型壁厚充填材料，将直接影响到钢管混凝土拱架的安全性和可靠性，对提高以后工程的质量有着重大的意义，这无疑具有良好的社会效益和经济效益。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有的约束混凝土拱架支护体系在复杂围岩条件下对围岩的控制能力不足的缺点，本实用新型提出了一种新型壁后复合充填结构，该复合壁后充填材料层能充分调动围岩自身的承载能力。

为了解决以上技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种新型壁后复合充填结构，包括普通混凝土层、弹性复合层以及支撑板层，其中，所述普通混凝土层位于弹性复合层和支撑板层中间。

优选的，所述弹性复合层包括热塑性弹性体(TPE)层和泡沫混凝土层。

优选的，所述TPE层位于泡沫混凝土层和普通混凝土层之间。

优选的，所述支撑板层为金属网背板。

一种新型壁后复合充填结构的施工工艺，包括如下步骤：首先确定围岩等级K，并测定巷道与拱架之间的缝隙宽度D，接着确定各个材料层的厚度比例，然后对各个材料层进行成分选择和各个材料层的制备，最后开始施工。

优选的，利用声波测量的方式对围岩性质进行勘测，确定围岩等级K，并测定巷道与拱架之间的缝隙宽度D。

优选的，通过拟合P_R＝f(K)的关联式，确定各个材料层的厚度比例。

式中P_R—所用普通混凝土层、TPE层、泡沫混凝土层所占比例

K—围岩分级。

在此基础上还可以根据实地围岩特性的勘测情况和施工情况作出相应的调整，例如围岩破碎程度较高则可以适当提高泡沫混凝土层和TPE层的厚度比例以使得复合材料层的柔性支护强度提高，若围岩条件较好则可以提高普通混凝土层的厚度比例以使得复合材料层的刚性支护强度提高，由此再次对PR的关联式进行调整以使得其满足要求。

优选的，所述材料层包括普通混凝土层、TPE层和泡沫混凝土层。

优选的，所述普通混凝土层由C20～C40的普通混凝土制成；所述TPE层由苯乙烯、丁二烯或异戊二烯与苯乙烯嵌段型的共聚物制成；所述泡沫混凝土的强度为0.6～0.8MPa。

优选的，所述施工的顺序为：首先在贴近围岩处对泡沫混凝土层进行喷涂，达到预期厚度后对TPE层进行喷涂，达到预期厚度后，冷却，然后铺设金属网背板，最后在热塑性弹性体TPE层和金属网背板之间的空隙中用普通混凝土进行喷注。

本实用新型的有益技术效果为：利用三层混合壁后充填材料，通过泡沫混凝土与TPE材料的良好弹性，在围岩压力过大时适当让压，最大限度调动围岩自身承载能力，减少下部拱架承载压力，延长拱架寿命。同时，在铺设金属网背板之前喷涂泡沫混凝土层和TPE层的施工工艺可以使喷涂均匀，厚度易控，从而最大限度的提高施工效率。

附图说明

图1为本实用新型的三种材料层在不同围岩分级下的所占厚度比例示意图；

图2为本实用新型的壁后充填材料结构示意图；

图3为本实用新型的施工流程图。

其中，1、泡沫混凝土层，2、TPE层，3、普通混凝土层，4、金属网背板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例做进一步说明。

由图2可知，一种新型壁后复合充填结构，包括普通混凝土层3、TPE层2、泡沫混凝土层1以及金属网背板4，其中，泡沫混凝土层1位于最上端，TPE层2位于泡沫混凝土层1的下端，普通混凝土层3位于TPE层2的下端，金属网背板4位于最下端。

实施例1

本实施例包括如下步骤：

步骤一：利用声波测量或其他方式对现场的围岩性质情况进行勘测，围岩等级鉴定为Ⅲ(较坚硬岩或者较软硬岩层，岩体较完整，块状体或中厚层结构)，并测定巷道与拱架之间的缝隙宽度D为14cm～20cm。