[发明专利]用于矿山井下支护的高强让压支护结构及其使用方法

说明书

本发明提供了一种用于矿山井下支护的高强让压支护结构及其使用方法，涉及矿山井下支护技术领域，上述支护结构包括“U型”钢架和设置于“U型”钢架和巷道围岩之间的若干支护件，支护件包括外部约束体和填充在外部约束体内部的吸能水泥基，且外部约束体的内部嵌有具有孔洞的圆柱状加强体，加强体和外部约束体的中轴线重合。通过上述方式，可利用支护件的结构和组成特点赋予其吸能效果，以对“U型”钢架所受来自巷道围岩的挤压力进行让压和分散，有效提升了支护结构整体的支护强度，并提供了一种制作简单、高强度且适用于矿山支护的高强让压支护结构。

技术领域

本发明涉及用于矿山井下支护技术领域，尤其涉及一种用于矿山井下支护的高强让压支护结构及其使用方法。

背景技术

金属非金属矿山深部巷道掘进过程中常常面临着需要经过断裂带、破碎带等不良地质体，该过程中对矿山支护提出了一系列问题。通常采用的支护方法为砖石砌碹支护和背木钢拱架支护，但砖石砌碹支护施工效率低，砌碹体施工后形成一定强度所需时间长，不能够及时随采掘工作面的推进及时快速地形成安全的支护体；背木钢拱架支护方法存在木材易燃易腐蚀，从而需定期更换或存在较大的火灾等安全隐患，影响企业的安全生产。在2020年新版《金属非金属矿山安全规程》中，明确规定了：不应用木材或者其他可燃材料作永久支护。因此，如何研发出一种新型的代替木材的阻燃、防火、耐腐、轻质、高强的支护材料及支护方法，是解决矿山在深部高应力条件下过不良地质体中安全快速支护问题的一剂良药。

现有技术中，申请号为CN202210356057.X，公开日期为2022年6月17日，名称为“大断面深埋软岩隧道联合支护体系及施工方法”的专利申请文件中，通过在格栅钢架单元之间采用带有让压耗能装置及钢拱架单元之间采用带有吸能缓冲装置的刚性支护，实现了对围岩内部长期荷载或地震荷载的冲击能的缓存和吸收，并实现二者的快速承载和共同承载，可有效利用围岩的承载能力，显著提高初期支护的承载能力、控制围岩产生大变形，更有效的应对深埋大断面软岩隧道出现的大变形，保障施工安全和施工效率。上述技术方案通过设置包括弹簧、阻尼器、吸能钢管等机械吸能装置的吸能装置，对支护结构的受力进行分散，以此提升支护结构的刚度及支护的稳定性。但是，上述过程涉及到的支护结构的整体结构复杂，工程造价高，因而不适合用于支护范围更大的矿山领域。

有鉴于此，有必要设计一种改进的用于矿山井下支护的高强让压支护结构及其使用方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于矿山井下支护的高强让压支护结构及其使用方法。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种用于矿山井下支护的高强让压支护结构，所述支护结构设置于巷道围岩的破碎带的下方，包括“U型”钢架和设置于所述“U型”钢架和所述巷道围岩之间的若干支护件；所述支护件包括外部约束体和填充在所述外部约束体内部的吸能水泥基，且所述外部约束体的内部嵌有具有孔洞的圆柱状加强体，所述加强体和所述外部约束体的中轴线重合。

优选的，所述外部约束体为由若干管件拼接而成的骨架和设置于所述骨架的外部的封口板组成。

优选的，所述管件的材质为轻钢龙骨、薄壁钢管或空心薄壁钢管；所述轻钢龙骨的壁厚为0.3-1mm，长度为0.5-2m，宽度为0.3-0.6m；所述空心薄壁钢管的壁厚为3-6mm，长度为0.5-2m。

优选的，所述“U型”钢架包括若干“U型”件，相邻两个所述“U型”件之间设有加固连接梁，且相邻两个所述“U型”件之间的间距小于1.2m。

优选的，所述加强体能够为金属网，所述金属网的网孔的边长为10-50mm，所述金属网所用钢丝的直径为1-5mm。

优选的，所述外部约束体和所述加强体的外壁之间的间距为10-20mm。

优选的，所述吸能水泥基由泡沫混凝土制作得到，所述泡沫混凝土的干重为500-1200kg/m³。