一种巷道支护结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及巷道支护技术领域，更具体地说，它涉及一种巷道支护结构及其施工方法。
背景技术
我国煤矿主要是地下开采，需要开掘巷道采掘煤炭，巷道是在地表与矿体之间钻凿出的各种通路，用来运矿、通风、排水、行人以及为冶金设备采出矿石新开凿的各种必要准备工程等。采用巷道支护来保持巷道畅通和围岩稳定对煤矿建设与生产具有重要意义。对巷道进行支护的基本目的在于缓和及减少围岩的移动，使巷道断面不致过度缩小，同时防止已散离和破坏的围岩冒落。
目前，锚喷支护技术在煤矿巷道中广泛应用。喷射混凝土与锚杆围岩共同工作形成一个具有足够抗力的支护体系；喷层的作用在于它具有能及时封闭围岩防止风化与潮解、支撑和填平补强围岩、分配外力等作用。锚喷支护是解决巷道支护中的一项安全可靠、经济可行、适应性强的技术，是当前支护工程中的主要支护形式。
现有技术中的巷道支护结构，随着开采深度的增加，易导致巷道围岩中集中应力和偏应力增加，引起围岩变性特征发生显著变化，且巷道深部地应力的传播，容易使深部巷道围岩不稳定，巷道围岩易表现出大变形。因此，本发明旨在设计提供一种应用范围广泛，适用于新掘进巷道、返修巷道及深部岩石巷道工程的巷道支护结构及其施工方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种巷道支护结构及其施工方法，该巷道支护结构形成的三个递进关系的支护层次，能改变巷道围岩应力的分布状态，并将巷道围岩应力的集中区及其峰值转移到较远距离连续层当中，有效地阻隔了深部地应力的传播，能保持深部巷道围岩的稳定，且能对深部巷道进行有效控制，协调近距离阻断层、远距离连续层的变形；同时，该巷道支护结构应用范围广泛，适用于新掘进巷道和返修巷道，尤其适用于深部岩石巷道工程；该巷道支护结构的施工方法简单，易于实施，且支护效果好，具有广泛的推广应用价值。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种巷道支护结构，包括由巷道壁向巷道四周围岩深处依次递进的近距离阻断层、中距离渡柔层和远距离连续层，所述近距离阻断层内设有多根锚杆；所述远距离连续层内设有多根锚索，所述锚索的端部由巷道壁经近距离阻断层和中距离渡柔层后位于远距离连续层的最远处；所述中距离渡柔层位于近距离阻断层和远距离连续层之间，且所述中距离渡柔层靠近远距离连续层的边缘与近距离阻断层边缘之间的距离为1m；所述巷道断面设有多个钻孔；所述钻孔设有圆柱体袋子；所述圆柱体袋子内设有静态破碎剂浆液。
通过采用上述技术方案，在对掘进的巷道进行支护的施工中，通过分步骤、多层次施做的近距离阻断层、中距离渡柔层和远距离连续层，在巷道四周围岩形成了三个有递进关系的支护层次，能够改变巷道四周围岩应力的分布状态，将巷道周围围岩的应力的集中区及其峰值转移到较远距离连续层中，有效地阻隔巷道围岩深部的应力的传播，保持深部巷道围岩的稳定；通过中距离渡柔层，能够有效控制深部巷道围岩应力，协调近距离阻断层和远距离连续层的变形；通过锚杆，与锚杆长度范围内的支护物和岩石构成的近距离阻断层作为第一层加固支护；通过锚索，与锚索长度范围内的支护物和岩石构成的远距离连续层作为第三层加固支护；通过钻孔，便于圆柱体袋子的安装；通过装有静态破碎剂浆液的圆柱体袋子，便于近距离阻断层和中距离渡柔层的支护加固；该巷道支护结构形成的三个递进关系的支护层次，能改变巷道围岩应力的分布状态，并将巷道围岩应力的集中区及其峰值转移到较远距离连续层当中，有效地阻隔了深部地应力的传播，能保持深部巷道围岩的稳定，且能对深部巷道进行有效控制，协调近距离阻断层、远距离连续层的变形；同时，该巷道支护结构应用范围广泛，适用于新掘进巷道和返修巷道，尤其适用于深部岩石巷道工程。
本发明进一步设置为：所述近距离阻断层的厚度为2.5-3.0m；所述中距离渡柔层的厚度为0.5-1m；所述远距离连续层的厚度为4-5m。
通过采用上述技术方案，近距离阻断层的厚度为2.5-3.0m，中距离渡柔层的厚度为0.5-1m，远距离连续层的厚度为4-5m，便于便于确保各个支护层的稳定性。
本发明进一步设置为：所述钻孔直径为28-32mm，所述钻孔的深度为3-4m，所述钻孔与钻孔之间的排距为2.0m。
通过采用上述技术方案，钻孔直径为28-32mm，钻孔的深度为3-4m，且钻孔与钻孔之间的排距为2.0m，便于确保钻孔内放入装有静态破碎剂浆液的圆柱体袋子后对近距离阻断层和中距离渡柔层的支护加固效果。
本发明进一步设置为：所述圆柱体袋子的直径小于钻孔的直径，所述圆柱体袋子的长度为0.5m-1.0m。
通过采用上述技术方案，圆柱体袋子的直径小于钻孔的直径，便于圆柱体袋子放入至钻孔底部的操作。
本发明进一步设置为：所述圆柱体袋子两端部均设有圆台型倒刺。
通过采用上述技术方案，通过圆台型倒刺，便于阻止放入钻孔内的圆柱体袋子从钻孔内滑出。
本发明进一步设置为：所述圆柱体袋子为尼龙肠衣膜材质。
通过采用上述技术方案，圆柱体袋子为尼龙肠衣膜材质，便于确保装入圆柱体袋子内的静态破碎剂浆液对近距离阻断层和中距离渡柔层的加固效果。
本发明还提供了一种巷道支护结构的施工方法，包括以下步骤：
S1、施做近距离阻断层，根据现场巷道支护方案，在巷道内向巷道四周围岩进行喷浆、锚杆以及注浆支护工序，完成近距离阻断层的施做；
S2、施做远距离连续层，向巷道四周围岩深处施做锚索以及注浆支护，完成远距离连续层的施做，远距离连续层与近距离阻断层之间为中距离渡柔层；
S3、施做钻孔，在巷道截面的不同方向钻取多个钻孔，钻孔的深度为3-4m，钻孔的直径为28-32mm，钻孔与钻孔之间的排距为2m；
S4、灌注圆柱体袋子，将混合好的静态破碎剂浆液灌入长度为0.5-1m的圆柱体袋子内，其中圆柱体袋子的直径小于步骤S3中钻取的钻孔的直径；
S5、将步骤S4中灌入有静态破碎剂浆液的圆柱体袋子密封，然后将密封后的圆柱体袋子送入至钻孔底部，并通过向钻孔内注入水泥浆液将钻孔填满。
本发明进一步设置为：步骤S1中所述的近距离阻断层的厚度为2.5-3m；步骤S2中所述的中距离渡柔层的厚度为0.5-1m，远距离连续层的厚度为4-5m。
本发明进一步设置为：步骤S4中所述的圆柱体袋子为尼龙肠衣膜材质制成，且圆柱体袋子两端部设有用于阻止圆柱体袋子滑出钻孔的圆台型倒刺。
本发明进一步设置为：步骤S3中施做钻孔过程中，在巷道截面的8个不同方向分别钻取8个钻孔。
综上所述，本发明具有以下有益效果：该巷道支护结构通过分步骤、多层次施做的近距离阻断层、中距离渡柔层和远距离连续层，在巷道四周围岩形成了三个有递进关系的支护层次，能够改变巷道四周围岩应力的分布状态，将巷道周围围岩的应力的集中区及其峰值转移到较远距离连续层中，有效地阻隔巷道围岩深部的应力的传播，保持深部巷道围岩的稳定；通过中距离渡柔层，能够有效控制深部巷道围岩应力，协调近距离阻断层和远距离连续层的变形；通过锚杆，与锚杆长度范围内的支护物和岩石构成的近距离阻断层作为第一层加固支护；通过锚索，与锚索长度范围内的支护物和岩石构成的远距离连续层作为第三层加固支护；通过钻孔，便于圆柱体袋子的安装；通过装有静态破碎剂浆液的圆柱体袋子，便于近距离阻断层和中距离渡柔层的支护加固；该巷道支护结构形成的三个递进关系的支护层次，能改变巷道围岩应力的分布状态，并将巷道围岩应力的集中区及其峰值转移到较远距离连续层当中，有效地阻隔了深部地应力的传播，能保持深部巷道围岩的稳定，且能对深部巷道进行有效控制，协调近距离阻断层、远距离连续层的变形；同时，该巷道支护结构应用范围广泛，适用于新掘进巷道和返修巷道，尤其适用于深部岩石巷道工程。
附图说明
图1是本发明实施例1中巷道支护结构的结构示意图；
图2是本发明实施例1中圆柱体袋子的结构示意图；
图3是本发明实施例2中巷道支护结构的施工方法的流程图。
图中：1、近距离阻断层；2、中距离渡柔层；3、远距离连续层；4、锚杆；5、锚索；6、钻孔；7、圆柱体袋子；8、静态破碎剂浆液；9、圆台型倒刺。
具体实施方式
以下结合附图1-3对本发明作进一步详细说明。
实施例1：一种巷道支护结构，如图1和图2所示，包括由巷道壁向巷道四周围岩深处依次递进的近距离阻断层1、中距离渡柔层2和远距离连续层3，近距离阻断层1内施做有多根锚杆4。远距离连续层3内施做有多根锚索5，锚索5的端部由巷道壁经近距离阻断层1和中距离渡柔层2后位于远距离连续层3的最远处。中距离渡柔层2位于近距离阻断层1和远距离连续层3之间，且中距离渡柔层2靠近远距离连续层3的边缘与近距离阻断层1边缘之间的距离为1m。巷道断面施做有多个钻孔6。钻孔6安放有圆柱体袋子7。圆柱体袋子7内灌注有静态破碎剂浆液8。
在本实施例中，近距离阻断层1是锚杆4长度范围内支护物与岩石的范围，中距离渡柔层2是大于近距离阻断层1范围1m内的支护物与岩石的范围，远距离阻断层是锚索5长度范围内支护物与岩石的范围。在对掘进的巷道进行支护的施工中，通过分步骤、多层次施做的近距离阻断层1、中距离渡柔层2和远距离连续层3，在巷道四周围岩形成了三个有递进关系的支护层次，能够改变巷道四周围岩应力的分布状态，将巷道周围围岩的应力的集中区及其峰值转移到较远距离连续层3中，有效地阻隔巷道围岩深部的应力的传播，保持深部巷道围岩的稳定。通过中距离渡柔层2，能够有效控制深部巷道围岩应力，协调近距离阻断层1和远距离连续层3的变形。通过锚杆4，与锚杆4长度范围内的支护物和岩石构成的近距离阻断层1作为第一层加固支护。通过锚索5，与锚索5长度范围内的支护物和岩石构成的远距离连续层3作为第三层加固支护。通过钻孔6，便于圆柱体袋子7的安装。通过装有静态破碎剂浆液8的圆柱体袋子7，便于近距离阻断层1和中距离渡柔层2的支护加固。该巷道支护结构形成的三个递进关系的支护层次，能改变巷道围岩应力的分布状态，并将巷道围岩应力的集中区及其峰值转移到较远距离连续层3当中，有效地阻隔了深部地应力的传播，能保持深部巷道围岩的稳定，且能对深部巷道进行有效控制，协调近距离阻断层1、远距离连续层3的变形。同时，该巷道支护结构应用范围广泛，适用于新掘进巷道和返修巷道，尤其适用于深部岩石巷道工程。
近距离阻断层1的厚度为2.5-3.0m。中距离渡柔层2的厚度为0.5-1m。远距离连续层3的厚度为4-5m。
在本实施例中，近距离阻断层1的厚度为2.5-3.0m，中距离渡柔层2的厚度为0.5-1m，远距离连续层3的厚度为4-5m，便于便于确保各个支护层的稳定性。
钻孔6直径为28-32mm，钻孔6的深度为3-4m，钻孔6与钻孔6之间的排距为2.0m。
在本实施例中，钻孔6直径为28-32mm，钻孔6的深度为3-4m，且钻孔6与钻孔6之间的排距为2.0m，便于确保钻孔6内放入装有静态破碎剂浆液8的圆柱体袋子7后对近距离阻断层1和中距离渡柔层2的支护加固效果。
圆柱体袋子7的直径小于钻孔6的直径，圆柱体袋子7的长度为0.5m-1.0m。
在本实施例中，圆柱体袋子7的直径小于钻孔6的直径，便于圆柱体袋子7放入至钻孔6底部的操作。
圆柱体袋子7两端部均一体成型有圆台型倒刺9。
在本实施例中，通过圆台型倒刺9，便于阻止放入钻孔6内的圆柱体袋子7从钻孔6内滑出。
圆柱体袋子7为尼龙肠衣膜材质。
在本实施例中，圆柱体袋子7为尼龙肠衣膜材质，便于确保装入圆柱体袋子7内的静态破碎剂浆液8对近距离阻断层1和中距离渡柔层2的加固效果。
实施例2：一种巷道支护结构的施工方法，如图3所示，包括以下步骤：
S1、施做近距离阻断层1，根据现场巷道支护方案，在巷道内向巷道四周围岩进行喷浆、锚杆4以及注浆支护工序，完成近距离阻断层1的施做。
S2、施做远距离连续层3，向巷道四周围岩深处施做锚索5以及注浆支护，完成远距离连续层3的施做，远距离连续层3与近距离阻断层1之间为中距离渡柔层2。
S3、施做钻孔6，在巷道截面的不同方向钻取多个钻孔6，钻孔6的深度为3-4m，钻孔6的直径为28-32mm，钻孔6与钻孔6之间的排距为2m。
S4、灌注圆柱体袋子7，将混合好的静态破碎剂浆液8灌入长度为0.5-1m的圆柱体袋子7内，其中圆柱体袋子7的直径小于步骤S3中钻取的钻孔6的直径。
S5、将步骤S4中灌入有静态破碎剂浆液8的圆柱体袋子7密封，然后将密封后的圆柱体袋子7送入至钻孔6底部，并通过向钻孔6内注入水泥浆液将钻孔6填满。
其中，步骤S1中的近距离阻断层1的厚度为2.5-3m。步骤S2中的中距离渡柔层2的厚度为0.5-1m，远距离连续层3的厚度为4-5m。
其中，步骤S4中的圆柱体袋子7为尼龙肠衣膜材质制成，且圆柱体袋子7两端部一体成型有用于阻止圆柱体袋子7滑出钻孔6的圆台型倒刺9。
其中，步骤S3中施做钻孔6的过程中，在巷道截面的8个不同方向分别钻取8个钻孔6。
工作原理：在对掘进的巷道进行支护的施工中，通过分步骤、多层次施做的近距离阻断层1、中距离渡柔层2和远距离连续层3，在巷道四周围岩形成了三个有递进关系的支护层次，能够改变巷道四周围岩应力的分布状态，将巷道周围围岩的应力的集中区及其峰值转移到较远距离连续层3中，有效地阻隔巷道围岩深部的应力的传播，保持深部巷道围岩的稳定。通过中距离渡柔层2，能够有效控制深部巷道围岩应力，协调近距离阻断层1和远距离连续层3的变形。通过锚杆4，与锚杆4长度范围内的支护物和岩石构成的近距离阻断层1作为第一层加固支护。通过锚索5，与锚索5长度范围内的支护物和岩石构成的远距离连续层3作为第三层加固支护。通过钻孔6，便于圆柱体袋子7的安装。通过装有静态破碎剂浆液8的圆柱体袋子7，便于近距离阻断层1和中距离渡柔层2的支护加固。该巷道支护结构形成的三个递进关系的支护层次，能改变巷道围岩应力的分布状态，并将巷道围岩应力的集中区及其峰值转移到较远距离连续层3当中，有效地阻隔了深部地应力的传播，能保持深部巷道围岩的稳定，且能对深部巷道进行有效控制，协调近距离阻断层1、远距离连续层3的变形。同时，该巷道支护结构应用范围广泛，适用于新掘进巷道和返修巷道，尤其适用于深部岩石巷道工程。
该巷道支护结构的施工方法简单，易于实施，且对巷道四周围岩的支护效果好，具有广泛的推广应用价值。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
