鋼管混凝土支架斷面及注漿口和排氣孔結構的製作方法

2023-05-26 13:00:01

鋼管混凝土支架斷面及注漿口和排氣孔結構的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種鋼管混凝土支架斷面及注漿口和排氣孔結構，包括圓形支架、直牆半圓拱形支架、橢圓形支架、馬蹄形支架、淺底拱圓形支架五種鋼管混凝土支架斷面結構。根據巷道的斷面尺寸以及圍巖來壓特性，確定鋼管混凝土支架的結構形式，並根據結構形式進一步確定混凝土的灌注方式，解決了在巷道現場鋼管內部澆築混凝土的技術問題，保證鋼管填芯混凝土的順利灌注和混凝土的強度。
【專利說明】鋼管混凝土支架斷面及注漿口和排氣孔結構
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鋼管混凝土支架，尤其涉及一種鋼管混凝土支架斷面及注漿口和排氣孔結構。
【背景技術】
[0002]隨著煤炭資源向深部開採，軟巖巷道問題越來越突出。由於開採深度的不斷增加，地質環境不斷惡化，地應力增大，破碎巖體增多，巷道維護困難，地質災害增多，巷道圍巖與支護結構的穩定性問題已成為制約煤炭資源向深部開採的首要問題。
[0003]大量工程實踐表明，許多情況下現有巷道圍巖控制技術仍不能有效地控制高應力軟巖巷道的強烈變形，而且造成這種情況的原因不是支護強度不夠，而是由於現有支護承載結構的結構穩定性較差，難以有效控制巷道圍巖的強烈變形。
[0004]現有技術中，鋼管混凝土支架支護作為一種新型的支護形式，具有承載力高、支護成本低等優點。
[0005]上述現有技術至少存在以下缺點:
[0006]鋼管混凝土支架斷面及注漿口和排氣孔結構不能更好的適應深井軟巖巷道。

【發明內容】

[0007]本發明的目的是提供一種能夠適應深井軟巖巷道的鋼管混凝土支架斷面及注漿口和排氣孔結構。
[0008]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
[0009]本發明的鋼管混凝土支架斷面及注漿口和排氣孔結構，包括以下五種鋼管混凝土支架斷面結構:
[0010]圓形支架:適用於圍巖軟弱，地壓較大，巷道底鼓現象較為嚴重，兩幫及頂底收斂變形較大的巷道；
[0011]直牆半圓拱形支架:適用於圍巖中硬，垂向地壓較大，底板強度較大，沒有底鼓變形的巷道；
[0012]橢圓形支架:長軸方向水平的偏橢圓支架適用於水平地壓大於垂向地壓的巷道，長軸方向為鉛錘方向的立橢圓支架適用於垂向地壓大於水平地壓的巷道；
[0013]馬蹄形支架:適用於圍巖軟弱且底鼓較小的巷道；
[0014]淺底拱圓形支架:適用於圍巖軟弱、地壓很大、兩幫及頂底收斂變形較大、巷道底鼓較小的巷道。
[0015]由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明實施例提供的鋼管混凝土支架斷面及注漿口和排氣孔結構，由於根據巷道的斷面尺寸以及圍巖來壓特性，確定鋼管混凝土支架的結構形式，可以根據結構形式進一步確定混凝土的灌注方式，解決了在巷道現場鋼管內部澆築混凝土的技術問題，保證鋼管填芯混凝土的順利灌注和混凝土的強度。【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發明實施例中圓形支架的結構示意圖；
[0017]圖2為本發明實施例中直牆半圓拱支架的結構示意圖；
[0018]圖3為本發明實施例中橢圓形支架的結構示意圖；
[0019]圖4為本發明實施例中馬蹄形支架的結構示意圖；
[0020]圖5為本發明實施例中淺底拱圓形斷面的結構示意圖；
[0021]圖6為本發明實施例中和混凝土輸送泵灌注示意圖；
[0022]圖7為本發明實施例中支架底部單側頂升灌注法示意圖；
[0023]圖8為本發明實施例中支架底部雙側頂升灌注法示意圖；
[0024]圖9為本發明實施例中支架底拱頂升灌注法示意圖；
[0025]圖10為本發明實施例中支架頂部下落灌注法示意圖。
[0026]圖中:1、排氣孔，2、注漿口。
【具體實施方式】
[0027]下面將對本發明實施例作進一步地詳細描述。
[0028]本發明的鋼管混凝土支架斷面及注漿口和排氣孔結構，其較佳的【具體實施方式】是:
[0029]包括以下五種鋼管混凝土支架斷面結構:
[0030]圓形支架:適用於圍巖軟弱，地壓較大，巷道底鼓現象較為嚴重，兩幫及頂底收斂變形較大的巷道；
[0031]直牆半圓拱形支架:適用於圍巖中硬，垂向地壓較大，底板強度較大，沒有底鼓變形的巷道；
[0032]橢圓形支架:長軸方向水平的偏橢圓支架適用於水平地壓大於垂向地壓的巷道，長軸方向為鉛錘方向的立橢圓支架適用於垂向地壓大於水平地壓的巷道；
[0033]馬蹄形支架:適用於圍巖軟弱且底鼓較小的巷道；
[0034]淺底拱圓形支架:適用於圍巖軟弱、地壓很大、兩幫及頂底收斂變形較大、巷道底鼓較小的巷道。
[0035]所述圓形支架、橢圓形支架、馬蹄形支架、淺底拱圓形支架的注眾口開在支架的最低端，排氣孔開在支架的最頂端。
[0036]所述直牆半圓拱形支架的注漿口和排氣孔按以下任一方式設置:
[0037]方式一:在支架一側的底部設置注漿口，在支架的頂部中間或偏向設置注漿口的一側開設第一排氣孔，在在支架的頂部偏向未設置注漿口的一側開設第二排氣孔；
[0038]方式二:在支架兩側的分別設置一個注漿口，在支架的頂部中間開設一個排氣孔；
[0039]方式三:在支架的頂部設置一個注漿口，在支架的頂部注漿口的兩側分別設置一個排氣孔。
[0040]深井軟巖巷道可劃分為三種類型:
[0041]①深井中硬圍巖，砂質粘土巖類(巖石單軸抗壓強度大於30MPa)，且浸水24小時後不崩解不軟化；[0042]②軟弱巖層，膨脹粘土巖類(巖石單軸抗壓強度10_30MPa)，或浸水24小時後巖石碎裂崩解或軟化；
[0043]③極軟弱巖層，膨脹粘土巖類(巖石單軸抗壓強度小於lOMPa)，或浸水24小時後泥化。
[0044]本發明根據巷道的斷面尺寸以及圍巖來壓特性，確定鋼管混凝土支架的結構形式，根據結構形式進一步確定混凝土的灌注方式，解決了在巷道現場鋼管內部澆築混凝土的技術問題，保證鋼管填芯混凝土的順利灌注和混凝土的強度。
[0045]具體實施例:
[0046](I)鋼管混凝土支架的斷面結構形式:
[0047]包括五種的支架斷面結構形式:圓形支架、直牆半圓拱形支架、橢圓形支架、馬蹄形支架、淺底拱圓形支架。可根據巷道圍巖條件與地壓大小，選擇不同的支架結構形式。
[0048]圓形支架:適用於圍巖軟弱，地壓較大，巷道底鼓現象較為嚴重，兩幫及頂底收斂變形較大的巷道，如圖1所示。
[0049]直牆半圓拱形支架:適用於圍巖中硬，垂向地壓較大，底板強度較大，沒有底鼓變形的巷道，如圖2所示。
[0050]橢圓形支架:長軸方向水平的偏橢圓支架，適用於水平地壓大於垂向地壓的巷道，如圖3所示；對於垂向地壓大於水平地壓的巷道，則可採用長軸方向為鉛錘方向的立橢圓支架。
[0051]馬蹄形支架:適用於圍巖軟弱且底鼓較小的巷道，如圖4所示。
[0052]淺底拱圓形支架:適用於圍巖軟弱、地壓很大、兩幫及頂底收斂變形較大、巷道底鼓較小的巷道，如圖5所示。
[0053](2)鋼管混凝土支架的灌注方式:
[0054]提出了四種灌注方式:支架底部單側頂升灌注法、支架底部雙側頂升灌注法、支架底拱頂升灌注法、支架頂部下落灌注法。
[0055]泵送頂升灌注法是在鋼管混凝土支架拱腳位置安裝注漿短管，直接與混凝土輸送泵的輸送管相連，由混凝土輸送泵將混凝土連續不斷地灌入鋼管內，無須振搗，氣泡及泌水從拱頂排出。灌注基本形式如圖6所示。
[0056]支架底部單側頂升灌注法:在支架的一側設置注漿口，頂部設置兩個排氣孔以利於左右兩側灌注的混凝土排氣，如圖7所示。
[0057]支架底部兩側頂升灌注法:在支架的兩側各設置一個注漿口，頂部設置一個排氣孔，注漿速度較快，如圖8所示。
[0058]支架底拱頂升灌注法:在底拱處設置一個注漿口，頂部設置一個排氣孔，如圖9所
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[0059]支架頂部下落灌注法:在頂部設置一個注漿口，支架兩側各設置一個排氣孔，自上而下灌注，如圖10所示。
[0060]本發明技術方案帶來的有益效果:
[0061]使用泵送頂升壓注技術，採用本發明的注漿口和排氣孔布置方式，可取得如下效果:
[0062](I)鋼管內混凝土密實，無鬆散離析現象，混凝土勻質性良好，灌注質量可靠，可有效保障鋼管混凝土支架的承載能力。
[0063](2)混凝土灌注作業操作簡單、工效高、勞動強度低、施工進度快。
[0064]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明披露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書的保護範圍為準。
【權利要求】
1.一種鋼管混凝土支架斷面及注漿口和排氣孔結構，其特徵在於，包括以下五種鋼管混凝土支架斷面結構: 圓形支架:適用於圍巖軟弱，地壓較大，巷道底鼓現象較為嚴重，兩幫及頂底收斂變形較大的巷道； 直牆半圓拱形支架:適用於圍巖中硬，垂向地壓較大，底板強度較大，沒有底鼓變形的巷道; 橢圓形支架:長軸方向水平的偏橢圓支架適用於水平地壓大於垂向地壓的巷道，長軸方向為鉛錘方向的立橢圓支架適用於垂向地壓大於水平地壓的巷道； 馬蹄形支架:適用於圍巖軟弱且底鼓較小的巷道； 淺底拱圓形支架:適用於圍巖軟弱、地壓很大、兩幫及頂底收斂變形較大、巷道底鼓較小的巷道。
2.根據權利要求1所述的鋼管混凝土支架斷面及注漿口和排氣孔結構，其特徵在於，所述圓形支架、橢圓形支架、馬蹄形支架、淺底拱圓形支架的注漿口開在支架的最低端，排氣孔開在支架的最頂端。
3.根據權利要求1所述的鋼管混凝土支架斷面及注漿口和排氣孔結構，其特徵在於，所述直牆半圓拱形支架的注漿口和排氣孔按以下任一方式設置: 方式一:在支架一側的底部設置注漿口，在支架的頂部中間或偏向設置注漿口的一側開設第一排氣孔，在在支架的頂部偏向未設置注漿口的一側開設第二排氣孔； 方式二:在支架兩側的分別設置一個注漿口，在支架的頂部中間開設一個排氣孔； 方式三:在支架的頂部設置一個注漿口，在支架的頂部注漿口的兩側分別設置一個排氣孔。
【文檔編號】E21D15/50GK103485805SQ201310404232
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月6日 優先權日:2013年9月6日
【發明者】高延法, 王軍, 何曉升, 王正澤 申請人:中國礦業大學(北京)