深井馬頭門支護結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種深井馬頭門支護結構，其包括初期支護結構，所述初期支護結構包括混凝土噴射層、鋼筋網(wǎng)、錨桿和錨索，其特征在于，還包括二次支護結構，所述二次支護結構包括依次設置的瀝青板滑動層、槽鋼井圈層、全斷面鋼筋混凝土層，其中，所述瀝青板滑動層緊鄰所述初期支護結構。本實用新型的馬頭門初期支護采用錨、網(wǎng)、噴、索的聯(lián)合支護形式；二次支護采用全斷面鋼筋混凝土襯砌、瀝青板滑動層和密集槽鋼井圈的組合支護形式，可防止位于泥巖等強膨脹性軟巖處的深井馬頭門在圍巖壓力作用下發(fā)生破壞。
【專利說明】深井馬頭門支護結構
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及煤礦建筑領域，更具體地說，本實用新型特別涉及一種用于泥巖等強膨脹性軟巖處的深井馬頭門支護結構。
【背景技術】
[0002]煤礦馬頭門是指立井井筒與井底車場水平硐室相連接的部位，為一空間交叉結構，是礦井的咽喉部位，因其位置的特殊性，具有斷面大、結構復雜、服務年限長等特點，為礦井工程的施工難點。在中國，煤礦深埋馬頭門破壞的例子屢見不鮮，如亭南礦、唐口煤礦、劉莊煤礦、曲江煤礦和望風崗煤礦等，其馬頭門在施工過程中相繼發(fā)生圍巖失穩(wěn)、支護結構破壞等重大事故，具體表現(xiàn)為馬頭門及其上下段井壁均不同程度發(fā)生了斷裂、掉頂、破損等現(xiàn)象，反復維修多次，給煤礦造成了巨大的經(jīng)濟損失，嚴重威脅著礦井的安全生產(chǎn)。
[0003]馬頭門失穩(wěn)破壞的原因是多方面的，除了位置選擇不當、斷面形狀設計不合理、支護質(zhì)量差、工程管理松懈等原因外，其主要原因是上述馬頭門多處于以泥巖為主的軟弱巖層中。泥巖易風化且遇水膨脹，當馬頭門掘砌后，周邊圍巖松動圈在產(chǎn)生、發(fā)展過程中出現(xiàn)碎脹變形的同時，破裂巖體產(chǎn)生宏觀裂隙，從而導致圍巖強度降低，松動圈再次擴大，并且加劇了具有膨脹性巖石的物理化學膨脹和力學膨脹，體積成倍增加，其過程中的巖體膨脹變形壓力巨大。又由于高地應力的作用，如馬頭門支護結構無法承載巨大的膨脹壓力，將導致結構實效。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的在于提供一種深井馬頭門支護結構，以解決現(xiàn)有技術存在的處于軟弱巖層中的深井馬頭門支護結構容易失效等問題。
[0005]為了解決上述問題，本實用新型提供一種深井馬頭門支護結構，其包括初期支護結構，所述初期支護結構包括混凝土噴射層、鋼筋網(wǎng)、錨桿和錨索，其中，還包括二次支護結構，所述二次支護結構包括依次設置的浙青板滑動層、槽鋼井圈層、全斷面鋼筋混凝土層，其中，所述浙青板滑動層緊鄰所述初期支護結構。
[0006]根據(jù)上述深井馬頭門支護結構的一種優(yōu)選實施方式，其中，所述混凝土噴射層的強度等級為C20?C25，厚度為100?150mm;所述鋼筋網(wǎng)為Φ8?IOmm圓鋼，網(wǎng)孔間距為100X100?150X 150mm ;所述錨桿為高強預應力樹脂錨桿，規(guī)格為Φ22πιπιΧ2500?3000mm,間排距為800 X 800臟，梅花狀布置；所述錨索為Φ 18.9mm或Φ21.6mm的鋼絞線，長度8?12m，排距1.4?1.6m ;所述浙青板滑動層由浙青板鋪設形成，所述浙青板尺寸為長 400mm、高 250mm、厚 100 ?150mm。
[0007]根據(jù)上述深井馬頭門支護結構的一種優(yōu)選實施方式，其中，所述浙青板滑動層和所述初期支護結構之間還設有砂漿層；在所述浙青板滑動層中，上下相鄰的所述浙青板的豎縫錯開，且所述浙青板從馬頭門底板鋪設至拱基線位置。
[0008]根據(jù)上述深井馬頭門支護結構的一種優(yōu)選實施方式，其中，所述槽鋼井圈層包括多個依次堆置的槽鋼井圈，每一所述槽鋼井圈由6?8節(jié)20#b槽鋼對接形成；在同一所述槽鋼井圈中，相鄰的槽鋼采用端立板和螺栓連接，槽鋼翼緣背向所述浙青板滑動層。
[0009]本實用新型的馬頭門初期支護采用錨、網(wǎng)、噴、索的聯(lián)合支護形式；二次支護采用全斷面鋼筋混凝土襯砌、浙青板滑動層和密集槽鋼井圈的組合支護形式，可防止位于泥巖等強膨脹性軟巖處的深井馬頭門在圍巖壓力作用下發(fā)生破壞。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為利用本實用新型實施例的馬頭門支護立面圖；
[0011]圖2為圖1中沿A-A線的剖面圖；
[0012]圖3為圖1中沿B-B線的剖面圖；
[0013]圖4為圖1中沿C-C線的剖面圖；
[0014]圖5為圖1中沿D-D線的剖面圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型做進一步詳細說明。
[0016]如圖1-5所示，本實用新型實施例對井筒I及馬頭門11部位進行了兩次支護:初期支護和二次支護。其中，初期支護采用噴射混凝土、設置鋼筋網(wǎng)、安裝錨桿、安裝錨索21的聯(lián)合支護形式，形成作為初期支護結構的錨網(wǎng)噴結構2。待馬頭門圍巖變形穩(wěn)定后，設置二次支護結構。二次支護結構緊鄰錨網(wǎng)噴結構2，依次設置浙青板滑動層3、槽鋼井圈層4、全斷面鋼筋混凝土層5，構成二次組合支護形式，形成二次支護結構。
[0017]優(yōu)選地，在初期支護形成的錨網(wǎng)噴結構2中，錨桿采用高強預應力樹脂錨桿，錨桿規(guī)格為Φ22πιπιΧ (2500?3000)mm，間排距為800X800mm，梅花狀布置；鋼筋網(wǎng)采用Φ8?IOmm圓鋼，網(wǎng)孔間距為(100X100)?(150X 150)mm ;噴射的混凝土強度等級為C20?C25，噴層厚度為100?150mm (含復噴)；預應力錨索21采用Φ 18.9mm或者Φ21.6πιπι的鋼絞線，長度8?12m，排距1.4?1.6m,此外，關于錨索21的設置方式，如圖4所示，位于馬頭門中心線兩側的錨索軸向與水平方向傾斜一定角度20° -30°，位于馬頭門中心線上的錨索軸向與水平方向垂直，借此，錨索21的施工較為方便。
[0018]在二次支護時，通過監(jiān)控量測資料的分析，待馬頭門圍巖變形穩(wěn)定后，豎向緊貼初期支護鋪設浙青板滑動層3。浙青板滑動層3由長方體形的浙青板鋪設形成，浙青板的尺寸優(yōu)選為長400mm、高250mm、厚100?150mm。
[0019]制造浙青板時，浙青板在地面加工成型，而非井下，其材料為包括作為粘結材料的浙青、作為骨料的膨脹珍珠巖和粉煤灰的復合材料(其中，浙青、膨脹珍珠巖和粉煤灰的重量配合比為1: 0.4: (0.4?1)，即三者的比可以是1: 0.4: 0.4、1: 0.4: 0.5、1: 0.4: 0.6、1: 0.4: 0.7,1: 0.4: 0.8、1: 0.4: 0.9,1: 0.4: 1.0 中的任一
個。須反復試驗各材料比重，選擇適合具體巖層的最佳配比。將上述復合材料在攪拌站攪拌之后，倒入模具中冷卻成型為長方體形即可，簡單方便。
[0020]更優(yōu)選地，浙青選用100號甲(或乙)道路石油浙青；膨脹珍珠巖粒徑大于2.5毫米的不超過膨脹珍珠巖總重量的5%，粒徑小于0.15毫米的不大于膨脹珍珠巖總重量的8% ；粉煤灰要求燃燒完全，并為色淺的粉末狀干燥物。[0021]鋪設浙青板滑動層3時，應注意在鋪設浙青板之前先用砂漿墊平，鋪設時每層應做到盡量水平，且浙青板上下豎縫錯開，浙青板從馬頭門底板鋪設至拱基線位置。
[0022]浙青板滑動層3鋪設過程中，同時架設密集槽鋼井圈形成槽鋼井圈層4，井圈架設高度根據(jù)強膨脹性軟巖層厚度確定。一道井圈由6?8節(jié)20#b槽鋼連接形成，相鄰槽鋼采用端立板和螺栓連接，端立板要與槽鋼兩端焊接牢固，每個接頭采用3個M20螺栓。槽鋼翼緣背向浙青滑動層3。第一道井圈架設時要找平，每節(jié)槽鋼采用2根錨桿進行生根固定。
[0023]最后施工全斷面鋼筋混凝土層(襯砌)。
[0024]另外，更優(yōu)選地，對于馬頭門11兩邊硐室，如圖5所示，初期支護采用錨、網(wǎng)、噴、索的聯(lián)合支護形式，并增設底腳錨桿22 (馬頭門底部兩側)；二次支護采用帶反底拱的全斷面鋼筋混凝土和鋼纖維鋼筋混凝土襯砌，并增設底板注漿錨桿23。
[0025]在利用本實用新型實施例施工的煤礦中，對于沿水平方向圍巖膨脹變形而施加于馬頭門的壓力，浙青板滑動層可起到一定的緩沖作用，且可均勻地將圍巖壓力傳遞到鋼筋混凝土襯砌(鋼筋混凝土層)上，使得鋼筋混凝土襯砌承受均勻壓力，從而有效改善馬頭門支護結構的受力狀態(tài)。同時，沿豎向浙青板滑動層可衰減或消除作用于馬頭門支護結構上的豎向附加力。
[0026]浙青板滑動層鋪設過程中架設密集槽鋼井圈，槽鋼井圈主要用來防止浙青板堆積過高時發(fā)生坍塌。鋼筋混凝土襯砌施工完畢后，槽鋼井圈與其形成鋼骨混凝土組合支護結構，可在很大程度上提高馬頭門支護結構的承載能力。
[0027]綜上，本實用新型可以廣泛應用于各類礦井建設，其不僅能防止位于泥巖等強膨脹性軟巖處的深井馬頭門在圍巖壓力作用下發(fā)生破壞，而且節(jié)省后期馬頭門返修的費用，從而降低礦井建設總造價。
[0028]由技術常識可知，本實用新型可以通過其它的不脫離其精神實質(zhì)或必要特征的實施方案來實現(xiàn)。因此，上述公開的實施方案，就各方面而言，都只是舉例說明，并不是僅有的。所有在本實用新型范圍內(nèi)或在等同于本實用新型的范圍內(nèi)的改變均被本實用新型包含。
【權利要求】
1.一種深井馬頭門支護結構，包括初期支護結構，所述初期支護結構包括混凝土噴射層、鋼筋網(wǎng)、錨桿和錨索，其特征在于，還包括二次支護結構，所述二次支護結構包括依次設置的浙青板滑動層、槽鋼井圈層、全斷面鋼筋混凝土層，其中，所述浙青板滑動層緊鄰所述初期支護結構。
2.根據(jù)權利要求1所述的深井馬頭門支護結構，其特征在于，所述混凝土噴射層的強度等級為C20?C25，厚度為100?150mm ； 所述鋼筋網(wǎng)為Φ8?10_圓鋼，網(wǎng)孔間距為100X100?150X 150mm ； 所述錨桿為高強預應力樹脂錨桿，規(guī)格為Φ 22mmX 2500?3000mm，間排距為800 X 800mm，梅花狀布置； 所述錨索為Φ18.9mm或Φ21.6mm的鋼絞線，長度8?12m,排距1.4?1.6m ; 所述浙青板滑動層由浙青板鋪設形成，所述浙青板尺寸為長400mm、高250mm、厚100?150mmo
3.根據(jù)權利要求2所述的深井馬頭門支護結構，其特征在于，所述浙青板滑動層和所述初期支護結構之間還設有砂漿層； 在所述浙青板滑動層中，上下相鄰的所述浙青板的豎縫錯開，且所述浙青板從馬頭門底板鋪設至拱基線位置。
4.根據(jù)權利要求1所述的深井馬頭門支護結構，其特征在于，所述槽鋼井圈層包括多個依次堆置的槽鋼井圈，每一所述槽鋼井圈由6?8節(jié)20#b槽鋼對接形成；在同一所述槽鋼井圈中，相鄰的槽鋼采用端立板和螺栓連接，槽鋼翼緣背向所述浙青板滑動層。
【文檔編號】E21D5/11GK203476338SQ201320603357
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年9月28日 優(yōu)先權日:2013年9月10日
【發(fā)明者】程樺, 蔡海兵, 姚直書, 榮傳新, 宋海清, 王曉健, 鄭騰龍 申請人:安徽理工大學