一種新型壁后復合充填結(jié)構(gòu)及其施工工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型壁后復合充填結(jié)構(gòu)及其施工工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]破碎軟巖巷道的支護一直是困擾煤礦地下開采的難題之一，由于巷道圍巖極度松散破碎，錨桿、錨索可錨性差，很難對巷道圍巖進行有效支護，加之為隱形支護的安全性大大降低。對于此類巷道，實踐中多使用U型棚支護。但是，由于巷道表面凹凸不平，傳統(tǒng)的U型棚很難貼緊巖面，造成U型棚受力不均勻，容易發(fā)生點破壞，進而造成U型棚的整體破壞，使得U型棚的支護性能不能很好地發(fā)揮。目前改善U型棚受力性能的方法只有T型管壁厚充填技術(shù)。但目前研發(fā)的壁厚充填材料大多成本較高，抗壓能力差，且容易斷裂。研發(fā)一種新型壁厚充填材料，將直接影響到鋼管混凝土拱架的安全性和可靠性，對提高以后工程的質(zhì)量有著重大的意義，這無疑具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的約束混凝土拱架支護體系在復雜圍巖條件下對圍巖的控制能力不足的缺點，本發(fā)明提出了一種新型壁后復合充填結(jié)構(gòu)及其施工工藝，該復合壁后充填材料層能充分調(diào)動圍巖自身的承載能力。
[0004]為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0005]一種新型壁后復合充填結(jié)構(gòu)，包括普通混凝土層、彈性復合層以及支撐板層，其中，所述普通混凝土層位于彈性復合層和支撐板層中間。
[0006]優(yōu)選的，所述彈性復合層包括熱塑性彈性體(TPE)層和泡沫混凝土層。
[0007]優(yōu)選的，所述TPE層位于泡沫混凝土層和普通混凝土層之間。
[0008]優(yōu)選的，所述支撐板層為金屬網(wǎng)背板。
[0009]一種新型壁后復合充填結(jié)構(gòu)的施工工藝，包括如下步驟:首先確定圍巖等級K，并測定巷道與拱架之間的縫隙寬度D，接著確定各個材料層的厚度比例，然后對各個材料層進行成分選擇和各個材料層的制備，最后開始施工。
[0010]優(yōu)選的，利用聲波測量的方式對圍巖性質(zhì)進行勘測，確定圍巖等級K，并測定巷道與拱架之間的縫隙寬度D。
[0011]優(yōu)選的，通過擬合Pk= f(K)的關(guān)聯(lián)式，確定各個材料層的厚度比例。
[0012]式中匕一所用普通混凝土層、TPE層、泡沫混凝土層所占比例
[0013]K—圍巖分級。
[0014]在此基礎上還可以根據(jù)實地圍巖特性的勘測情況和施工情況作出相應的調(diào)整，例如圍巖破碎程度較高則可以適當提高泡沫混凝土層和TPE層的厚度比例以使得復合材料層的柔性支護強度提高，若圍巖條件較好則可以提高普通混凝土層的厚度比例以使得復合材料層的剛性支護強度提高，由此再次對PR的關(guān)聯(lián)式進行調(diào)整以使得其滿足要求。
[0015]優(yōu)選的，所述材料層包括普通混凝土層、TPE層和泡沫混凝土層。
[0016]優(yōu)選的，所述普通混凝土層由C20?C40的普通混凝土制成；所述TPE層由苯乙烯、丁二烯或異戊二烯與苯乙烯嵌段型的共聚物制成；所述泡沫混凝土的強度為0.6?0.8MPa。
[0017]優(yōu)選的，所述施工的順序為:首先在貼近圍巖處對泡沫混凝土層進行噴涂，達到預期厚度后對TPE層進行噴涂，達到預期厚度后，冷卻，然后鋪設金屬網(wǎng)背板，最后在熱塑性彈性體TPE層和金屬網(wǎng)背板之間的空隙中用普通混凝土進行噴注。
[0018]本發(fā)明的有益技術(shù)效果為:利用三層混合壁后充填材料，通過泡沫混凝土與TPE材料的良好彈性，在圍巖壓力過大時適當讓壓，最大限度調(diào)動圍巖自身承載能力，減少下部拱架承載壓力，延長拱架壽命。同時，在鋪設金屬網(wǎng)背板之前噴涂泡沫混凝土層和TPE層的施工工藝可以使噴涂均勻，厚度易控，從而最大限度的提高施工效率。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的三種材料層在不同圍巖分級下的所占厚度比例示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明的壁后充填材料結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明的施工流程圖。
[0022]其中，1、泡沫混凝土層，2、TPE層，3、普通混凝土層，4、金屬網(wǎng)背板。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例做進一步說明。
[0024]由圖2可知，一種新型壁后復合充填結(jié)構(gòu)，包括普通混凝土層3、TPE層2、泡沫混凝土層I以及金屬網(wǎng)背板4，其中，泡沫混凝土層I位于最上端，TPE層2位于泡沫混凝土層I的下端，普通混凝土層3位于TPE層2的下端，金屬網(wǎng)背板4位于最下端。
[0025]實施例1
[0026]本實施例包括如下步驟:
[0027]步驟一:利用聲波測量或其他方式對現(xiàn)場的圍巖性質(zhì)情況進行勘測，圍巖等級鑒定為III (較堅硬巖或者較軟硬巖層，巖體較完整，塊狀體或中厚層結(jié)構(gòu))，并測定巷道與拱架之間的縫隙寬度D為14cm?20cm。
[0028]步驟二:基本擬合Pr= f(K)的關(guān)聯(lián)式，圖1所示即為擬合的曲線，可以計算出三種材料層對應的厚度比例為普通混凝土層占38.8%，TPE層占30.5%，泡沫混凝土層占30.7%，根據(jù)縫隙的寬度就可以得出三種材料層的具體厚度(D*材料層所占百分比)，從而進行施工。
[0029]步驟三:確定完三種材料層的厚度比例后再進行材料的成分選擇和制備，使用C20的普通混凝土，泡沫混凝土為常見的泡沫混凝土(強度與C20普通混凝土相當)，TPE選擇苯乙烯類TPE (又名TPS，其產(chǎn)量大，性能好)。
[0030]步驟四:確定施工方案后，則可以進行施工，施工模型參考圖2，施工順序參考圖3。先用砼噴射機對泡沫混凝土層I噴涂，達到預期的厚度后對TPE熱熔噴涂，使得TPE層2也能夠達到相應的厚度，冷卻后再按常規(guī)施工工藝鋪設金屬網(wǎng)背板4，最后在TPE層2和金屬網(wǎng)背板4之間的剩余的空間中全部用普通混凝土進行噴注。
[0031]實施例2
[0032]本實施例包括如下步驟:
[0033]步驟一:利用聲波測量或其他方式對現(xiàn)場的圍巖性質(zhì)情況進行勘測，圍巖等級鑒定為IV (較軟巖或軟硬巖互層，且以軟巖為主，巖體較完整?較破碎，中薄層狀結(jié)