一种深部巷道支护用新型混凝土支架的制作方法

本发明涉及一种支护装置，尤其涉及一种用于深部巷道支护的新型混凝土支架。

技术背景

随着我国煤炭资源开采深度的不断增加，巷道围岩所处的地质环境越来越复杂，使得深部巷道围岩出现了与浅部大不相同的变形破坏特征，由于巷道埋深的增大，地应力不断增大，破碎弱胶结岩体增多，巷道变形剧烈且呈现出明显的流变性，这些不良地质条件使支护问题越来越严峻，严重制约了我国煤炭资源的开采，影响了我国经济的发展。

当前深部巷道支护采用的技术有锚网支护、可缩性U型钢支护、锚网与可缩性U型钢耦合支护等形式，这些支护方法允许开挖初期的巷道产生一定变形释放地压，后期再进行刚性支护达到控制巷道变形的目的。然而大量工程实践表明，开挖后的深部围岩自稳时间短，许多巷道不能及时有效地提供支护反力，导致巷道变形剧烈甚至发生坍塌事故，因此，很多学者开始研究更高强度的支护结构，目前新兴的支护结构有多种。

例如：中国发明专利ZL200610113801.4公开了一种可缩式钢管混凝土支架，该发明包括多节钢管，相邻钢管之间设有垫层来保证支架能产生适量可缩性，钢管内部填装混凝土。该支架虽然具有较高的支护强度，但施工复杂，工作量大，而且钢管自重较大，在施工过程中搬运不便。

中国发明专利ZL201310432028.8公开了一种可主动控制围岩变形的U型钢支架，该发明包括一根拱顶U型钢，两根棚腿部U型钢，两个卡缆，一个液压千斤顶，两个液压支柱，在液压千斤顶的作用下该支架可以实现主动支护，支护强度在原U型钢基础上得到一定提高；但是U型钢本身承载能力有限，在深部高地应力巷道支护中易发生局部钢架扭曲失稳，而且这种支护方法成本较高。

综上所述，高强度钢管混凝土支架和经过改进的U型钢支架在深部巷道支护中仍稍显不足，因此，有必要设计一种新型巷道支护用支架，既具有结构简单、搬运组装方便的特点，又能够达到稳定性好、成本低廉的目的，更好的解决深部复杂地质环境中巷道的支护问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种支护强度高、稳定性好、结构简单、施工成本低的深部巷道支护用新型混凝土支架及其施工方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明深部巷道支护用新型混凝土支架包括柔性管体、横梁卡箍、横梁和混凝土，其特征在于，所述的柔性管体是由土工模袋和碳纤维一次加工成型，碳纤维粘在土工模袋内侧，根据支护需要其断面结构可加工成圆形、椭圆形、马蹄形等，柔性管体的底部设有注浆口，注浆口为三通钢管，其中一个管口探出柔性管体，另外两管口与柔性管体内部相通。

为保证各榀支架的整体稳定性，每两榀支架之间通过横梁卡箍和横梁连接，所述的横梁卡箍前后两侧设有横梁口，上下两端设有螺栓孔，螺栓孔内插有螺栓，横梁卡箍内侧为环形，套在柔性管体外部，在柔性管体上呈等间距分布；所述的横梁为一定长度的钢管，通过拧动螺栓由横梁卡箍上的横梁口将其夹住。

本发明深部巷道支护用新型混凝土支架的施工方法为：将灌浆管与注浆口对接，在一定压力下把混凝土注入柔性管体；随着柔性管体自下而上被充满，开始等间距安装横梁卡箍；在安装横梁卡箍时在其螺栓孔中插上螺栓，将横梁夹在横梁卡箍的横梁口中，然后拧动螺栓将其固定，待注浆完成横梁卡箍和横梁也安装完成；最后当混凝土凝固达到一定强度后在柔性管体外侧喷涂一层阻燃材料，既防火又美观。

本发明深部巷道支护用新型混凝土支架的优点：

（1）结合了混凝土的抗压性和碳纤维的抗拉性，使形成的混凝土支架具有良好的抗压和抗弯性能。

（2）施工过程采用一次灌注成型，施工简便，速度快。

（3）柔性管体具有一定的透水性，在混凝土灌入以后，多余的水分通过孔隙渗出，可以迅速降低水灰比，加快混凝土的凝固速度，增加混凝土的抗压强度。

（4）柔性管体是由土工模袋和碳纤维一次加工成型，结构简单，可折叠，重量轻，成本低，搬运方便。

附图说明

图1为本发明深部巷道支护用新型混凝土支架的结构示意图；

图2为图1中A处放大图；

图3为图1中B-B剖面图。

图例说明：1—柔性管体；2—注浆口；3—横梁卡箍；4—螺栓；5—横梁口；6—横梁；7—土工模袋；8—碳纤维；9—混凝土。

具体实施方式

本发明深部巷道支护用新型混凝土支架包括柔性管体1、横梁卡箍3、横梁6和混凝土9，其特征在于，所述的柔性管体1是由土工模袋7和碳纤维8一次加工成型，碳纤维8粘在土工模袋7内侧，根据支护需要其断面结构可加工成圆形、椭圆形、马蹄形等，柔性管体1的底部设有注浆口2，注浆口2为三通钢管，其中一个管口探出柔性管体1，另外两管口与柔性管体1内部相通。

为保证各榀支架的整体稳定性，每两榀支架之间通过横梁卡箍3和横梁6连接，所述的横梁卡箍3前后两侧设有横梁口5，上下两端设有螺栓孔，螺栓孔内插有螺栓4，横梁卡箍3内侧为环形，套在柔性管体1外部，在柔性管体1上呈等间距分布；所述的横梁6为一定长度的钢管，通过拧动螺栓4由横梁卡箍3上的横梁口5将其夹住。

本发明深部巷道支护用新型混凝土支架的施工方法为：将灌浆管与注浆口2对接，在一定压力下把混凝土9注入柔性管体1；随着柔性管体1自下而上被充满，开始等间距安装横梁卡箍3；在安装横梁卡箍3时在其螺栓孔中的插上螺栓4，将横梁6夹在横梁卡箍3的横梁口5中，然后拧动螺栓4将其固定，待注浆完成横梁卡箍3和横梁6也安装完成；最后当混凝土9凝固达到一定强度后在柔性管体1外侧喷涂一层阻燃材料。