一种硐室加固结构及硐室加固方法技术

本发明专利技术提供一种硐室加固结构及硐室加固方法。硐室加固结构包括：硐室本体、第一锚杆、第二锚杆、加强筋；第一锚杆的第一端插设于硐室本体的上部围岩；第二锚杆的第一端插设于硐室本体的下部围岩；加强筋的两端分别与第一锚杆的第二端和第二锚杆的第二端连接。根据上述技术方案，利用锚杆和加强筋将硐室本体的上部围岩和下部围岩进行连接，从而保证在例如压气蓄能过程中上部围岩的稳定性，有效避免上部围岩断裂、冲顶等事故的发生。冲顶等事故的发生。冲顶等事故的发生。

【技术实现步骤摘要】
一种硐室加固结构及硐室加固方法


[0001]本专利技术涉及硐室加固
，更具体地，涉及一种硐室加固结构、一种硐室加固方法。

技术介绍

[0002]在矿山的开采过程中，采空区会形成水平硐室。这些水平硐室的埋深较浅，岩石胶结良好，但其上覆岩石的埋深较浅，在压气蓄能过程中(即硐室内的气压可达几个兆帕)，上覆岩石的稳定性不能保证，可能导致岩石的破碎、断裂，极易发生安全事故，为硐室的使用带来一系列问题。
[0003]由此，亟需一种新的技术方案以解决上述技术问题。

技术实现思路

[0004]在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
[0005]第一方面，本专利技术提出一种硐室加固结构，包括：硐室本体、第一锚杆、第二锚杆、加强筋；
[0006]第一锚杆的第一端插设于硐室本体的上部围岩；
[0007]第二锚杆的第一端插设于硐室本体的下部围岩；
[0008]加强筋的两端分别与第一锚杆的第二端和第二锚杆的第二端连接。
[0009]可选地，加强筋成对设置，每对加强筋关于硐室本体的宽度方向的中位面呈对称分布。
[0010]可选地，每对加强筋相连接的第一锚杆和第二锚杆在硐室本体上的插设角度相等。
[0011]可选地，加强筋的数量与插设角度成正比。
[0012]可选地，在硐室本体内部储存压缩空气的情况下，硐室本体的上部围岩的安全临界条件为：其中，σ表示上部围岩的地应力，τ表示硐室本体的侧壁的抗剪强度，L表示侧壁的有效面积，F表示加强筋的承载力，α
i
表示第i对加强筋所连接的第一锚杆和第二锚杆在硐室本体上的插设角度，n表示加强筋的数量，P表示压缩空气的压强，S表示上部围岩的面积。
[0013]可选地，加强筋在硐室本体中呈均匀分布，每对加强筋之间的距离等于单位进尺距离除以单位进尺距离中的加强筋的数量。
[0014]可选地，加强筋表面涂覆有防腐蚀材料。
[0015]可选地，加强筋的两端分别与第一锚杆的第二端和第二锚杆的第二端栓接。
[0016]第二方面，还提出了一种硐室加固方法，用于对如上所述的硐室加固结构进行铺
设，方法包括：
[0017]将第一锚杆插设于硐室本体的上部围岩；
[0018]将第二锚杆插设于硐室本体的下部围岩；
[0019]在第一锚杆和第二锚杆之间连接加强筋。
[0020]可选地，方法还包括：
[0021]获取硐室本体在储存压缩空气时承受的最大气体压力；
[0022]基于最大气体压力和硐室本体的内部结构，确定加强筋的数量以及第一锚杆和第二锚杆插设于硐室本体的插设角度。
[0023]根据上述技术方案，利用锚杆和加强筋将硐室本体的上部围岩和下部围岩进行连接，从而保证在例如压气蓄能过程中上部围岩的稳定性，有效避免上部围岩断裂、冲顶等事故的发生。
[0024]本专利技术的硐室加固结构，本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0025]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本说明书的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0026]图1示出了根据本专利技术一个实施例的硐室加固结构的示意图；
[0027]图2示出了根据本专利技术另一个实施例的硐室加固结构的示意图；
[0028]图3示出了根据本专利技术一个实施例的硐室本体的上部围岩的受力示意图；以及
[0029]图4示出了根据本专利技术一个实施例的硐室加固方法的示意性流程图。
具体实施方式
[0030]本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0031]如前所述，水平硐室的埋深较浅，岩石胶结良好，并且密封性可以达到压气蓄能要求，可以用来储存压缩空气。但是在压气蓄能过程中需要的气体压力一般在7
‑
10MPa，此时压力已经超过硐室上覆岩石的地应力(小于7MPa)，可能导致岩石的破碎、断裂，更有可能导致压缩空气冲破上覆岩石，产生气体泄露，造成工程事故的发生，因此，为了解决上述技术问题，本申请提出了一种硐室加固结构，在最大程度上提升了硐室的稳定性。为了便于描述和理解，以水平硐室的埋深为300米，断面尺寸为10米*10米，长度为100米为例进行以下说
明。
[0032]根据本专利技术的第一方面，本专利技术提出一种硐室加固结构。图1示出了根据本专利技术一个实施例的硐室加固结构100的示意图。
[0033]如图1所示，硐室加固结构100可以包括硐室本体110、第一锚杆120、第二锚杆130、加强筋140。
[0034]第一锚杆120的第一端插设于硐室本体110的上部围岩。第二锚杆130的第一端插设于硐室本体110的下部围岩。
[0035]可以理解的是，锚杆作为一种深入地层的受拉构件，其一端与工程构筑物相连接，另一端深入地层中，整根锚杆可以分为自由段和锚固段，自由段是指将锚杆头处的拉力传至锚固体的区域，其功能是对锚杆施加预应力。锚固段是指水泥浆体将预应力筋与土层粘结的区域，其功能是将锚固体与土层的粘结摩擦作用增大，增加锚固体的承压作用，将自由段的拉力传至土体深处。对于第一锚杆120而言，其第一端所在的位置即为锚固段，用于与硐室本体110的上部围岩的岩层粘结，以增加锚固体的承压作用。类似地，对于第二锚杆130而言，其第一端所在的位置即为锚固段，用于与硐室本体110的下部围岩的岩层粘结，以增加锚固体的承压作用。在第一锚杆120与第二锚杆130分别插设于硐室本体的上部围岩和下部围岩之后，在第一锚杆120与第二锚杆130之间连接加强筋140。具体地，加强筋140的两端分别与第一锚杆120的第二端和第二锚杆130的第二端连接。即，加强筋140分别连接第一锚杆120的自由段和第二锚杆130的自由段。可以理解，加强筋140可以是例如钢筋等任意合理材料的支本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硐室加固结构，其特征在于，包括：硐室本体、第一锚杆、第二锚杆、加强筋；所述第一锚杆的第一端插设于所述硐室本体的上部围岩；所述第二锚杆的第一端插设于所述硐室本体的下部围岩；所述加强筋的两端分别与所述第一锚杆的第二端和所述第二锚杆的第二端连接。2.如权利要求1所述的硐室加固结构，其特征在于，所述加强筋成对设置，每对加强筋关于所述硐室本体的宽度方向的中位面呈对称分布。3.如权利要求2所述的硐室加固结构，其特征在于，每对加强筋相连接的第一锚杆和第二锚杆在所述硐室本体上的插设角度相等。4.如权利要求3所述的硐室加固结构，其特征在于，所述加强筋的数量与所述插设角度成正比。5.如权利要求1至4任一项所述的硐室加固结构，其特征在于，在所述硐室本体内部储存压缩空气的情况下，所述硐室本体的上部围岩的安全临界条件为：其中，σ表示所述上部围岩的地应力，τ表示所述硐室本体的侧壁的抗剪强度，L表示所述侧壁的有效面积，F表示所述加强筋的承载力，α
i
表示第i对加强筋所连接的第一锚杆和第二锚杆在所述硐室本体上的插设角度，n表示所述加...

【专利技术属性】
技术研发人员：王轩，马洪岭，梁孝鹏，蔡睿，李航，曾真，郑铸颜，梁瑞，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：