[发明专利]一种预空软岩巷道支护结构及其施工方法

说明书

本发明公开了一种预空软岩巷道支护结构及其施工方法，属于巷道施工技术领域，解决了围岩初步形成二次应力场平衡状态期间收敛变形，围岩压力在实施支护措施之前无法得以释放的问题，其技术要点是：包括巷道，所述巷道内表面布置有钢拱架，钢拱架外侧挂设有钢丝绳网，钢丝绳网和钢拱架通过预应力锚杆和中空注浆锚杆固定于巷道围岩面上，钢丝绳网和钢拱架的内侧还喷射有混凝土喷层作为封层，巷道底脚开有泄压槽，泄压槽内喷施混凝土，本发明的预空软岩巷道支护结构及方法主要采用主动支护理念，为新掘巷道和修复巷道的围岩二次应力释放过程中，而提前预留的一定变形空间，使围岩压力在后续支护单元完全实施过程中就得以释放。

技术领域

本发明涉及巷道施工技术领域，具体是涉及一种预空软岩巷道支护结构及其施工方法。

背景技术

随着煤矿开采范围的扩展，开采深度不断增加，开采条件越来越困难，尤其是大埋深、复杂构造和采动应力下软弱岩煤体自身膨胀给巷道支护带来的叠加压力，一直是困扰煤矿巷道支护的难题。因为这些压力有时间快慢的差异，力的大小和方向差异，因此是不等时、不均匀的叠加压力组合。巷道支护在这种不均匀的叠加压力作用下，会遭到反复破坏，常规的支护技术难以保证巷道的稳定。巷道支护不稳定，影响矿井建设期间的安全生产，也会给以后的正常使用带来安全隐患。

而预空技术是针对流变和膨胀性较大的软弱岩、煤体巷道的实际，依据巷道功能要求设计的断面规格，科学的拓展，预先留出一定空间，促使围岩体内复杂的叠加应力在掘出巷道空间时得以释放，以达到二次应力场初步形成平衡状态的技术举措。因为在围岩初步形成二次应力场平衡状态期间，必然会发生大量的收敛变形，如提前预留一定空间，使围岩压力在实施支护措施之前就得以释放，就可为下道工序提供坚实的处理基础。

现有的支护结构在掘巷后没有进行锚网喷，而是直接打锚杆钻孔进行锚杆支护，没有形成一个锚索挤压加固拱，这样会导致支护强度较弱及护表能力较弱，巷道两帮及顶板载荷不能均匀作用在支架上以至于出现应力集中的现象，从而不能有效控制巷道开挖初期围岩破碎的快速来压变形和顶板垮落，最后加快巷道的破坏而达不到理想的效果；这样会导致巷道维持时间不长从而增加巷道维护费用，产生不必要的经济开支。

因此，需要提供一种预空软岩巷道支护结构及其施工方法，旨在解决上述问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明实施例的目的在于提供一种预空软岩巷道支护结构及其施工方法，以解决上述背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种预空软岩巷道支护结构，包括巷道，所述巷道内表面布置有钢拱架，钢拱架外侧挂设有钢丝绳网，钢丝绳网和钢拱架通过预应力锚杆和中空注浆锚杆固定于巷道围岩面上，钢丝绳网和钢拱架的内侧还喷射有混凝土喷层作为封层，巷道底脚开有泄压槽，泄压槽内喷施混凝土。

作为本发明进一步的方案，所述钢拱架的形状与巷道的围岩表面相配合，钢拱架设置于软岩巷道内部。

作为本发明进一步的方案，所述钢拱架为U型结构，包括左右两端竖直的钢管支架的竖直部和中间弯曲钢管支架的弧形，竖直部和弧形为一体成型。

作为本发明进一步的方案，所述钢拱架由若干横向钢管和纵向钢管相垂直焊接而成，钢管直径150-200mm，钢管厚度为10-15mm，所述钢拱架的横向钢管和纵向钢管之间设有若干孔洞。

作为本发明进一步的方案，所述混凝土喷层的厚度为150-250mm。

作为本发明进一步的方案，所述预应力锚杆和中空注浆锚杆分布在软岩巷道的四周，预应力锚杆和中空注浆锚杆均通过钢拱架上的孔洞插入巷道外围所在的围岩内。

作为本发明进一步的方案，所述中空注浆锚杆包括杆体、止浆塞、注浆孔和膨胀止浆环，杆体上设有止浆塞，注浆孔设置在杆体上，杆体设有膨胀止浆环，膨胀止浆环包裹在杆体外部。