本发明专利技术公开一种深井高应力巷道围岩强化支护的承载系统及其用途，属于地下工程围岩支护领域，该承载系统包括钢管混凝土强化支护结构、混凝土喷层强化支护结构、锚杆强化支护结构、注浆强化加固结构和钢筋混凝土砌碹强化支护结构；钢管混凝土强化支护结构由钢管混凝土支架及混凝土构成，钢管混凝土支架包括多节无缝钢管和套头管，钢管通过套头管对接形成环状结构，各钢管弧度相同，钢管内部填充混凝土，套头管中间设有弹性软垫，弹性软垫中通，钢管的侧管壁上设有注浆孔，上管壁设有排气孔，混凝土通过注浆孔注入钢管内部，形成钢管混凝土强化支护结构。本发明专利技术应用范围广，可对巷道围岩提供高支护反力从而使巷道围岩稳定，安装使用方便。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及承载系统，具体涉及深井高应力巷道围岩强化支护的承载系统及其用途，属于地下工程围岩支护领域。
技术介绍
随着我国煤炭资源采掘量的逐年增加，浅部的煤炭资源已经日渐枯竭，目前已开始开采深部的煤炭资源，且深部开采在以8-12m/a(米/年)的速度增长。其中，东部矿区的矿井则以10-25m/a的速度发展。我国现有许多煤矿已经开采至1000-1500m的煤炭资源，在深部高应力环境下，巷道围岩变形破坏体现出软岩巷道的特征：巷道变形量大，支护困难。同时，我国每年新掘巷道历程大于6000km，深部软岩巷道比例占到10％以上，30多个矿区面临软岩巷道支护难题。每年需要耗费巨大的人力、物力、财力对巷道进行返修和维护，影响了生产进度和安全；甚至个别矿井出现过由于软岩巷道围岩变形量大且变形快，巷道掘进机掘巷后，围岩立即产生收敛变形，掘进机无法退出的情况，使得巷道无法掘进，导致矿井停产或停建，造成了巨大经济损失，同时给矿井安全带来了巨大威胁。我国的软岩巷道支护技术如料石砌碹、锚喷、锚网喷、锚索、注浆加固、钢筋混凝土、钢架等虽然为软岩巷道支护工程做出了很大贡献，但依然表现出巷道围岩应力大且复杂，变形量大，难以有效控制的缺陷。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种深井高应力巷道围岩强化支护的承载系统，该承载系统承载能力强，适应性好，稳定性强，且安装方便。另外，本专利技术还提供了上述承载系统的用途。为了实现上述目的，本专利技术采用的深井高应力巷道围岩强化支护的承载系统，包括钢管混凝土强化支护结构、混凝土喷层强化支护结构、锚杆强化支护结构、注浆强化加固结构和钢筋混凝土砌碹强化支护结构；所述钢管混凝土强化支护结构由钢管混凝土支架及混凝土构成，所述钢管混凝土支架包括多节无缝钢管和套头管，所述多节无缝钢管通过套头管对接形成环状结构，各钢管的弧度相同，钢管内部填充混凝土，所述套头管中间设有弹性软垫，所述弹性软垫中间是通的，钢管的侧管壁上设有注浆孔，上管壁设有排气孔，混凝土通过注浆孔注入钢管内部，形成钢管混凝土强化支护结构；所述的锚杆强化支护结构为端部锚固或全长锚固；所述钢筋混凝土砌碹强化支护结构包括砌碹结构、金属网、泡沫塑料板，所述砌碹结构包括砌碹混凝土，所述砌碹混凝土采用普通硅酸盐水泥和水按比例0.4-0.6配比，并掺入总重量的4％的速凝剂，所述金属网为全断面铺设的钢筋网。作为改进，所述钢管混凝土强化支护结构中的混凝土，采用钢纤维混凝土或膨胀混凝土；或采用硬石膏、聚氨酯，并添加凝固剂。作为改进，所述钢管混凝土强化支护结构中的钢管混凝土支架的圆弧拱内侧加焊圆钢和钢板。作为改进，所述钢管的管径均相同，钢管具有4-6节。作为改进，所述的套头管内径大于钢管外径。作为改进，所述套头管的壁厚大于钢管壁厚。作为改进，所述钢管混凝土强化支护结构中的钢管混凝土支架通过多个顶杆连接，所述顶杆为钢管混凝土柱。另外，本专利技术还提供了上述深井高应力巷道围岩强化支护承载系统的用途，针对不同的围岩性质采用承载系统内不同的支护结构复合使用，当围岩硬度为中硬围岩时，此时强化支护承载系统包括混凝土喷层强化支护结构、锚杆强化支护结构；当围岩硬度为软弱围岩时，此时强化支护承载系统包括锚杆强化支护结构、钢管混凝土强化支护结构；当围岩硬度为极软弱围岩时，此时强化支护承载系统包括钢管混凝土强化支护结构、钢筋混凝土砌碹强化支护结构。作为改进，当围岩硬度为中硬围岩时，强化支护承载系统还包括注浆强化加固结构。与现有技术相比，本专利技术提供的深井高应力巷道围岩强化支护的承载系统，是多个结构的复合，其中钢管混凝土强化支护结构为核心，针对不同的围岩特点采用不同的结构复合，针对性更强，应用在深井、软岩、动压及应力集中区等高应力及复杂应力的巷道支护中，可以对巷道围岩提供高支护反力从而使巷道围岩稳定，安装使用方便。附图说明图1是本专利技术的一种深井高应力巷道围岩强化支护的承载系统断面结构示意图；图2是本专利技术的钢管混凝土支架连接结构示意图；图3是本专利技术的钢管混凝土支架结构示意图；图4是本专利技术用于中硬围岩的强化支护承载系统断面结构示意图；图5是本专利技术用于中硬围岩的注浆强化支护承载系统断面结构示意图；图6是本专利技术用于软弱围岩的强化支护承载系统断面结构示意图；图7是本专利技术用于极软弱围岩的强化支护承载系统断面结构示意图；图中：1、钢管混凝土强化支护结构，2、混凝土喷层强化支护结构3、锚杆强化支护结构，4、围岩结构，5、顶杆，6、排气孔，7、注浆孔，8、钢管，9、套头管，10、弹性软垫，11、注浆强化加固结构，12、钢筋混凝土砌碹强化支护结构。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限制本专利技术的范围。如图1-图7所示，深井高应力巷道围岩强化支护的承载系统，包括钢管混凝土强化支护结构1、混凝土喷层强化支护结构2、锚杆强化支护结构3、注浆强化加固结构11和钢筋混凝土砌碹强化支护结构12；如图3所示，所述钢管混凝土强化支护结构1由钢管混凝土支架及混凝土构成，所述钢管混凝土支架包括多节无缝钢管8和套头管9，所述多节无缝钢管8通过套头管9对接形成环状结构，各钢管8的弧度相同，钢管8内部填充混凝土，所述套头管9中间设有弹性软垫10，所述弹性软垫10中间是通的，钢管8的侧管壁上设有注浆孔7，上管壁设有排气孔6，混凝土通过注浆孔7注入钢管8内部，形成钢管混凝土强化支护结构1；所述的锚杆强化支护结构3根据锚杆锚固长度不同分为端部锚固和全长锚固；所述钢筋混凝土砌碹强化支护结构12包括砌碹结构、金属网、泡沫塑料板，所述砌碹结构包括砌碹混凝土，所述砌碹混凝土采用普通硅酸盐水泥和水按比例0.4-0.6配比，并掺入总重量的4％的速凝剂，所述金属网为全断面铺设的钢筋网；所述泡沫塑料板主要用于隔绝水和风化作用。作为实施例的改进，所述钢管混凝土强化支护结构1中的混凝土，采用钢纤维混凝土或者类似的膨胀混凝土；也可根据需要采用如硬石膏、聚氨酯或其他建筑材料，并添加凝固剂。作为实施例的改进，所述钢管混凝土强化支护结构1中的钢管混凝土支架的圆弧拱内侧加焊圆钢和钢板，提高整体结构的强度及稳固性。作为实施例的改进，所述钢管8的管径均相本文档来自技高网...
【技术保护点】
深井高应力巷道围岩强化支护的承载系统，其特征在于，包括钢管混凝土强化支护结构(1)、混凝土喷层强化支护结构(2)、锚杆强化支护结构(3)、注浆强化加固结构(11)和钢筋混凝土砌碹强化支护结构(12)；所述钢管混凝土强化支护结构(1)由钢管混凝土支架及混凝土构成，所述钢管混凝土支架包括多节无缝钢管(8)和套头管(9)，所述多节无缝钢管(8)通过套头管(9)对接形成环状结构，各钢管(8)的弧度相同，钢管(8)内部填充混凝土，所述套头管(9)中间设有弹性软垫(10)，所述弹性软垫(10)中间是通的，钢管(8)的侧管壁上设有注浆孔(7)，上管壁设有排气孔(6)，混凝土通过注浆孔(7)注入钢管(8)内部，形成钢管混凝土强化支护结构(1)；所述的锚杆强化支护结构(3)为端部锚固或全长锚固；所述钢筋混凝土砌碹强化支护结构(12)包括砌碹结构、金属网、泡沫塑料板，所述砌碹结构包括砌碹混凝土，所述砌碹混凝土采用普通硅酸盐水泥和水按比例0.4‑0.6配比，并掺入总重量的4％的速凝剂，所述金属网为全断面铺设的钢筋网。
【技术特征摘要】
1.深井高应力巷道围岩强化支护的承载系统，其特征在于，包括钢管混凝
土强化支护结构(1)、混凝土喷层强化支护结构(2)、锚杆强化支护结构(3)、
注浆强化加固结构(11)和钢筋混凝土砌碹强化支护结构(12)；
所述钢管混凝土强化支护结构(1)由钢管混凝土支架及混凝土构成，所述
钢管混凝土支架包括多节无缝钢管(8)和套头管(9)，所述多节无缝钢管(8)
通过套头管(9)对接形成环状结构，各钢管(8)的弧度相同，钢管(8)内部
填充混凝土，所述套头管(9)中间设有弹性软垫(10)，所述弹性软垫(10)中
间是通的，钢管(8)的侧管壁上设有注浆孔(7)，上管壁设有排气孔(6)，混
凝土通过注浆孔(7)注入钢管(8)内部，形成钢管混凝土强化支护结构(1)；
所述的锚杆强化支护结构(3)为端部锚固或全长锚固；
所述钢筋混凝土砌碹强化支护结构(12)包括砌碹结构、金属网、泡沫塑料
板，所述砌碹结构包括砌碹混凝土，所述砌碹混凝土采用普通硅酸盐水泥和水按
比例0.4-0.6配比，并掺入总重量的4％的速凝剂，所述金属网为全断面铺设的
钢筋网。
2.根据权利要求1所述深井高应力巷道围岩强化支护的承载系统，其特征
在于，所述钢管混凝土强化支护结构(1)中的混凝土，采用钢纤维混凝土或膨
胀混凝土；
或采用硬石膏、聚氨酯，并添加凝固剂。
3.根据权利要求1所述深井高应力巷道围岩强化支护的承载系统，其特征
在于，所述钢管混凝土强化支护结构(1)中的钢管混...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵光明，赵彦，孟祥瑞，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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