钢管混凝土支架断面及注浆口和排气孔结构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种钢管混凝土支架断面及注浆口和排气孔结构，包括圆形支架、直墙半圆拱形支架、椭圆形支架、马蹄形支架、浅底拱圆形支架五种钢管混凝土支架断面结构。根据巷道的断面尺寸以及围岩来压特性，确定钢管混凝土支架的结构形式，并根据结构形式进一步确定混凝土的灌注方式，解决了在巷道现场钢管内部浇筑混凝土的技术问题，保证钢管填芯混凝土的顺利灌注和混凝土的强度。
【专利说明】钢管混凝土支架断面及注浆口和排气孔结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钢管混凝土支架，尤其涉及一种钢管混凝土支架断面及注浆口和排气孔结构。
【背景技术】
[0002]随着煤炭资源向深部开采，软岩巷道问题越来越突出。由于开采深度的不断增加，地质环境不断恶化，地应力增大，破碎岩体增多，巷道维护困难，地质灾害增多，巷道围岩与支护结构的稳定性问题已成为制约煤炭资源向深部开采的首要问题。
[0003]大量工程实践表明，许多情况下现有巷道围岩控制技术仍不能有效地控制高应力软岩巷道的强烈变形，而且造成这种情况的原因不是支护强度不够，而是由于现有支护承载结构的结构稳定性较差，难以有效控制巷道围岩的强烈变形。
[0004]现有技术中，钢管混凝土支架支护作为一种新型的支护形式，具有承载力高、支护成本低等优点。
[0005]上述现有技术至少存在以下缺点:
[0006]钢管混凝土支架断面及注浆口和排气孔结构不能更好的适应深井软岩巷道。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种能够适应深井软岩巷道的钢管混凝土支架断面及注浆口和排气孔结构。
[0008]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0009]本发明的钢管混凝土支架断面及注浆口和排气孔结构，包括以下五种钢管混凝土支架断面结构:
[0010]圆形支架:适用于围岩软弱，地压较大，巷道底鼓现象较为严重，两帮及顶底收敛变形较大的巷道；
[0011]直墙半圆拱形支架:适用于围岩中硬，垂向地压较大，底板强度较大，没有底鼓变形的巷道；
[0012]椭圆形支架:长轴方向水平的偏椭圆支架适用于水平地压大于垂向地压的巷道，长轴方向为铅锤方向的立椭圆支架适用于垂向地压大于水平地压的巷道；
[0013]马蹄形支架:适用于围岩软弱且底鼓较小的巷道；
[0014]浅底拱圆形支架:适用于围岩软弱、地压很大、两帮及顶底收敛变形较大、巷道底鼓较小的巷道。
[0015]由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的钢管混凝土支架断面及注浆口和排气孔结构，由于根据巷道的断面尺寸以及围岩来压特性，确定钢管混凝土支架的结构形式，可以根据结构形式进一步确定混凝土的灌注方式，解决了在巷道现场钢管内部浇筑混凝土的技术问题，保证钢管填芯混凝土的顺利灌注和混凝土的强度。【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明实施例中圆形支架的结构示意图；
[0017]图2为本发明实施例中直墙半圆拱支架的结构示意图；
[0018]图3为本发明实施例中椭圆形支架的结构示意图；
[0019]图4为本发明实施例中马蹄形支架的结构示意图；
[0020]图5为本发明实施例中浅底拱圆形断面的结构示意图；
[0021]图6为本发明实施例中和混凝土输送泵灌注示意图；
[0022]图7为本发明实施例中支架底部单侧顶升灌注法示意图；
[0023]图8为本发明实施例中支架底部双侧顶升灌注法示意图；
[0024]图9为本发明实施例中支架底拱顶升灌注法示意图；
[0025]图10为本发明实施例中支架顶部下落灌注法示意图。
[0026]图中:1、排气孔，2、注浆口。
【具体实施方式】
[0027]下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。
[0028]本发明的钢管混凝土支架断面及注浆口和排气孔结构，其较佳的【具体实施方式】是:
[0029]包括以下五种钢管混凝土支架断面结构:
[0030]圆形支架:适用于围岩软弱，地压较大，巷道底鼓现象较为严重，两帮及顶底收敛变形较大的巷道；
[0031]直墙半圆拱形支架:适用于围岩中硬，垂向地压较大，底板强度较大，没有底鼓变形的巷道；
[0032]椭圆形支架:长轴方向水平的偏椭圆支架适用于水平地压大于垂向地压的巷道，长轴方向为铅锤方向的立椭圆支架适用于垂向地压大于水平地压的巷道；
[0033]马蹄形支架:适用于围岩软弱且底鼓较小的巷道；
[0034]浅底拱圆形支架:适用于围岩软弱、地压很大、两帮及顶底收敛变形较大、巷道底鼓较小的巷道。
[0035]所述圆形支架、椭圆形支架、马蹄形支架、浅底拱圆形支架的注衆口开在支架的最低端，排气孔开在支架的最顶端。
[0036]所述直墙半圆拱形支架的注浆口和排气孔按以下任一方式设置:
[0037]方式一:在支架一侧的底部设置注浆口，在支架的顶部中间或偏向设置注浆口的一侧开设第一排气孔，在在支架的顶部偏向未设置注浆口的一侧开设第二排气孔；
[0038]方式二:在支架两侧的分别设置一个注浆口，在支架的顶部中间开设一个排气孔；
[0039]方式三:在支架的顶部设置一个注浆口，在支架的顶部注浆口的两侧分别设置一个排气孔。
[0040]深井软岩巷道可划分为三种类型:
[0041]①深井中硬围岩，砂质粘土岩类(岩石单轴抗压强度大于30MPa)，且浸水24小时后不崩解不软化；[0042]②软弱岩层，膨胀粘土岩类(岩石单轴抗压强度10_30MPa)，或浸水24小时后岩石碎裂崩解或软化；
[0043]③极软弱岩层，膨胀粘土岩类(岩石单轴抗压强度小于lOMPa)，或浸水24小时后泥化。
[0044]本发明根据巷道的断面尺寸以及围岩来压特性，确定钢管混凝土支架的结构形式，根据结构形式进一步确定混凝土的灌注方式，解决了在巷道现场钢管内部浇筑混凝土的技术问题，保证钢管填芯混凝土的顺利灌注和混凝土的强度。
[0045]具体实施例:
[0046](I)钢管混凝土支架的断面结构形式:
[0047]包括五种的支架断面结构形式:圆形支架、直墙半圆拱形支架、椭圆形支架、马蹄形支架、浅底拱圆形支架。可根据巷道围岩条件与地压大小，选择不同的支架结构形式。
[0048]圆形支架:适用于围岩软弱，地压较大，巷道底鼓现象较为严重，两帮及顶底收敛变形较大的巷道，如图1所示。
[0049]直墙半圆拱形支架:适用于围岩中硬，垂向地压较大，底板强度较大，没有底鼓变形的巷道，如图2所示。
[0050]椭圆形支架:长轴方向水平的偏椭圆支架，适用于水平地压大于垂向地压的巷道，如图3所示；对于垂向地压大于水平地压的巷道，则可采用长轴方向为铅锤方向的立椭圆支架。
[0051]马蹄形支架:适用于围岩软弱且底鼓较小的巷道，如图4所示。
[0052]浅底拱圆形支架:适用于围岩软弱、地压很大、两帮及顶底收敛变形较大、巷道底鼓较小的巷道，如图5所示。
[0053](2)钢管混凝土支架的灌注方式:
[0054]提出了四种灌注方式:支架底部单侧顶升灌注法、支架底部双侧顶升灌注法、支架底拱顶升灌注法、支架顶部下落灌注法。
[0055]泵送顶升灌注法是在钢管混凝土支架拱脚位置安装注浆短管，直接与混凝土输送泵的输送管相连，由混凝土输送泵将混凝土连续不断地灌入钢管内，无须振捣，气泡及泌水从拱顶排出。灌注基本形式如图6所示。
[0056]支架底部单侧顶升灌注法:在支架的一侧设置注浆口，顶部设置两个排气孔以利于左右两侧灌注的混凝土排气，如图7所示。
[0057]支架底部两侧顶升灌注法:在支架的两侧各设置一个注浆口，顶部设置一个排气孔，注浆速度较快，如图8所示。
[0058]支架底拱顶升灌注法:在底拱处设置一个注浆口，顶部设置一个排气孔，如图9所
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[0059]支架顶部下落灌注法:在顶部设置一个注浆口，支架两侧各设置一个排气孔，自上而下灌注，如图10所示。
[0060]本发明技术方案带来的有益效果:
[0061]使用泵送顶升压注技术，采用本发明的注浆口和排气孔布置方式，可取得如下效果:
[0062](I)钢管内混凝土密实，无松散离析现象，混凝土匀质性良好，灌注质量可靠，可有效保障钢管混凝土支架的承载能力。
[0063](2)混凝土灌注作业操作简单、工效高、劳动强度低、施工进度快。
[0064]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种钢管混凝土支架断面及注浆口和排气孔结构，其特征在于，包括以下五种钢管混凝土支架断面结构: 圆形支架:适用于围岩软弱，地压较大，巷道底鼓现象较为严重，两帮及顶底收敛变形较大的巷道； 直墙半圆拱形支架:适用于围岩中硬，垂向地压较大，底板强度较大，没有底鼓变形的巷道; 椭圆形支架:长轴方向水平的偏椭圆支架适用于水平地压大于垂向地压的巷道，长轴方向为铅锤方向的立椭圆支架适用于垂向地压大于水平地压的巷道； 马蹄形支架:适用于围岩软弱且底鼓较小的巷道； 浅底拱圆形支架:适用于围岩软弱、地压很大、两帮及顶底收敛变形较大、巷道底鼓较小的巷道。
2.根据权利要求1所述的钢管混凝土支架断面及注浆口和排气孔结构，其特征在于，所述圆形支架、椭圆形支架、马蹄形支架、浅底拱圆形支架的注浆口开在支架的最低端，排气孔开在支架的最顶端。
3.根据权利要求1所述的钢管混凝土支架断面及注浆口和排气孔结构，其特征在于，所述直墙半圆拱形支架的注浆口和排气孔按以下任一方式设置: 方式一:在支架一侧的底部设置注浆口，在支架的顶部中间或偏向设置注浆口的一侧开设第一排气孔，在在支架的顶部偏向未设置注浆口的一侧开设第二排气孔； 方式二:在支架两侧的分别设置一个注浆口，在支架的顶部中间开设一个排气孔； 方式三:在支架的顶部设置一个注浆口，在支架的顶部注浆口的两侧分别设置一个排气孔。
【文档编号】E21D15/50GK103485805SQ201310404232
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2013年9月6日
【发明者】高延法, 王军, 何晓升, 王正泽 申请人:中国矿业大学(北京)