煤矿斜井暗硐段开挖支护施工结构的制作方法

本实用新型属于煤矿巷道开挖支护技术领域，尤其是涉及一种煤矿斜井暗硐段开挖支护施工结构。

背景技术：

斜井是指与地面直接相通的倾斜巷道，其作用与立井和平硐相同。煤矿斜井根据用途可分为回风斜井、主斜井和副斜井。斜井的硐身前期为砌碹巷道，而硐口部分施工过程中，不可能一开始就能够成巷，要开挖的大一些，而大的那部分砌碹后成型的巷道就是明槽。待斜井的明槽段开挖施工完成后，斜井井筒由明槽转入暗硐施工。对地处沙漠地区的煤矿斜井暗硐段进行开挖施工时，由于施工地区的地貌为沙漠滩地地貌，所施工暗硐段位于冲积层上，先要解决冲积层含水问题，施工难度较大。现如今，对位于冲积层上的煤矿斜井暗硐段进行开挖及支护施工时，没有一套统一、标准且规范的施工方法可供遵循，实际施工时不可避免地存在施工操作较随意、施工效率低、施工质量不易保证等问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种煤矿斜井暗硐段开挖支护施工结构，其结构简单、设计合理且施工简便、使用效果好，能简便、快速完成位于冲积层的煤矿斜井暗硐段的开挖支护施工过程，并且施工质量易于保证。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种煤矿斜井暗硐段开挖支护施工结构，其特征在于：包括由后向前开挖形成的硐室、平铺在硐室内侧底部的回填底板、对硐室进行全断面支护的全断面支护结构 和位于硐室左侧和/或右侧的降水结构，所述回填底板和全断面支护结构均沿硐室的纵向长度方向进行布设；所述硐室位于冲积层内，所述冲积层下方为基岩层；所述降水结构包括多个由上至下打入所述基岩层内的降水井，多个所述降水井沿硐室的纵向长度方向由前至后布设，前后相邻两个所述降水井之间的间距为6m～10m，所述降水井打入所述基岩层内的深度不小于5m；所述硐室的纵向中心轴线与降水井的中心轴线之间的水平间距为8m～12m；

所述回填底板为片石混凝土底板，所述回填底板分为中部底板和两个对称布设在所述中部底板左右两侧的侧部底板，所述侧部底板的厚度小于所述中部底板的厚度，两个所述侧部底板的底面均与所述中部底板的底面相平齐；所述中部底板的厚度不小于400mm，所述侧部底板的厚度不小于300mm；

所述全断面支护结构包括硐室初期支护结构和位于所述硐室初期支护结构内侧的硐室二次支护结构，所述硐室初期支护结构和所述硐室二次支护结构均沿硐室的纵向长度方向进行布设；所述硐室初期支护结构包括由喷射于硐室拱部与左右两侧边墙上的混凝土形成的混凝土喷射层和多个对硐室的拱墙进行支撑的钢拱架，所述混凝土喷射层的左右两侧底部分别支撑于两个所述侧部底板上；多个所述钢拱架均支撑于混凝土喷射层内侧，多个所述钢拱架沿硐室的长度方向由前至后进行布设，每个所述钢拱架均与硐室呈垂直布设，前后相邻两个所述钢拱架之间的间距为0.6m～1m，所述钢拱架的左右两侧底部分别支撑于两个所述侧部底板上；所述硐室二次支护结构包括对硐室的拱墙进行支撑的混凝土衬砌和布设于所述中部底板上的钢筋混凝土底板，所述钢筋混凝土底板内设置有底板钢筋网；所述混凝土衬砌的内部宽度D＝5m～6m且其内部高度H1＝4m～5m，混凝土衬砌的厚度为200mm～250mm且其左右两侧底部分别支撑于两个所述侧部底板上；所述钢拱架浇筑于混凝土衬砌内；所述钢筋混凝土底板的厚度大于混凝土衬砌的厚度，所述钢筋混凝土底板的左右两侧分别与混凝土衬 砌的左右两侧底部浇筑为一体。

上述煤矿斜井暗硐段开挖支护施工结构，其特征是：所述混凝土喷射层的层厚为60mm～100mm。

上述煤矿斜井暗硐段开挖支护施工结构，其特征是：所述降水结构中的多个所述降水井均布设在同一直线上，所述硐室的纵向中心轴线与多个所述降水井的中心轴线之间的水平间距均相同。

上述煤矿斜井暗硐段开挖支护施工结构，其特征是：前后相邻两个所述降水井之间的间距为8m，所述硐室的纵向中心轴线与降水井的中心轴线之间的水平间距为10m。

上述煤矿斜井暗硐段开挖支护施工结构，其特征是：所述钢拱架为由型钢弯曲而成的型钢拱架，所述型钢拱架的厚度为160mm～200mm。

上述煤矿斜井暗硐段开挖支护施工结构，其特征是：所述钢拱架由工字钢弯曲而成。

上述煤矿斜井暗硐段开挖支护施工结构，其特征是：所述硐室的左右两侧边墙高度H2＝1.6m～2m。

上述煤矿斜井暗硐段开挖支护施工结构，其特征是：还包括多个对硐室拱部进行超前支护的管棚超前支护结构，多个所述管棚超前支护结构沿硐室的纵向长度方向由后向前布设。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、设计合理且投入施工成本较低。

2、施工简便且施工效率高，先在硐室所处待开挖区域施工降水结构，再通过降水结构对硐室所处待开挖区域进行降水；降水完成后，采用暗挖法由后向前分多个节段对硐室进行开挖支护施工。

3、降水结构中相邻两个降水井的布设间距以及降水井与硐室之间的水平间距设计合理，能简便、快速完成开挖区域的降水过程，并且硐室投入使用后，降水结构能持续使用，并对硐室所处施工区域进行持续降水，确保硐室长期有效使用，经济实用，不会对硐室后期使用造成任何不良影 响。因而，所采用的降水结构能有效降低硐室开挖及后期使用过程中的冲积层含水问题，确保硐室开挖过程安全、快速进行，保证施工安全，并能保证硐室长期有效使用。

4、所采用的全断面支护结构设计合理且施工简便、支护效果好，开挖过程中，同步对开挖成型的硐室进行全断面有效支护。另外，该全断面支护结构位于回填底板上，回填底板采用片石混凝土底板时，施工简便且使用效果好，尤其适用于冲积层，能进一步保证全断面支护结构的支护效果，确保全断面支护结构的支护稳定性。

5、使用效果好且实用价值高，能简便、快速完成位于冲积层的煤矿斜井暗硐段的开挖支护施工过程，并且施工质量易于保证。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型降水井与全断面支护结构的布设位置示意图。

图2为本实用新型全断面支护结构的横断面结构示意图。

附图标记说明:

1—硐室； 2—回填底板； 3—全断面支护结构；

3-1—混凝土喷射层； 3-2—钢拱架； 3-3—混凝土衬砌；

3-4—钢筋混凝土底板； 3-5—底板钢筋网； 4—降水井。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型包括由后向前开挖形成的硐室1、平铺在硐室1内侧底部的回填底板2、对硐室1进行全断面支护的全断面支护结构3和位于硐室1左侧和/或右侧的降水结构，所述回填底板2和全断面支护结构3均沿硐室1的纵向长度方向进行布设；所述硐室1位于冲积层内，所述冲积层下方为基岩层；所述降水结构包括多个由上至下打入所述基岩层内的降水井4，多个所述降水井4沿硐室1的纵向长度方向由前 至后布设，前后相邻两个所述降水井4之间的间距为6m～10m，所述降水井4打入所述基岩层内的深度不小于5m。所述硐室1的纵向中心轴线与降水井4的中心轴线之间的水平间距为8m～12m。

所述回填底板2为片石混凝土底板，所述回填底板2分为中部底板和两个对称布设在所述中部底板左右两侧的侧部底板，所述侧部底板的厚度小于所述中部底板的厚度，两个所述侧部底板的底面均与所述中部底板的底面相平齐；所述中部底板的厚度不小于400mm，所述侧部底板的厚度不小于300mm。

所述全断面支护结构3包括硐室初期支护结构和位于所述硐室初期支护结构内侧的硐室二次支护结构，所述硐室初期支护结构和所述硐室二次支护结构均沿硐室1的纵向长度方向进行布设；所述硐室初期支护结构包括由喷射于硐室1拱部与左右两侧边墙上的混凝土形成的混凝土喷射层3-1和多个对硐室1的拱墙进行支撑的钢拱架3-2，所述混凝土喷射层3-1的左右两侧底部分别支撑于两个所述侧部底板上；多个所述钢拱架3-2均支撑于混凝土喷射层3-1内侧，多个所述钢拱架3-2沿硐室1的长度方向由前至后进行布设，每个所述钢拱架3-2均与硐室1呈垂直布设，前后相邻两个所述钢拱架3-2之间的间距为0.6m～1m，所述钢拱架3-2的左右两侧底部分别支撑于两个所述侧部底板上；所述硐室二次支护结构包括对硐室1的拱墙进行支撑的混凝土衬砌3-3和布设于所述中部底板上的钢筋混凝土底板3-4，所述钢筋混凝土底板3-4内设置有底板钢筋网3-5；所述混凝土衬砌3-3的内部宽度D＝5m～6m且其内部高度H1＝4m～5m，混凝土衬砌3-3的厚度为200mm～250mm且其左右两侧底部分别支撑于两个所述侧部底板上；所述钢拱架3-2浇筑于混凝土衬砌3-3内；所述钢筋混凝土底板3-4的厚度大于混凝土衬砌3-3的厚度，所述钢筋混凝土底板3-4的左右两侧分别与混凝土衬砌3-3的左右两侧底部浇筑为一体。

本实施例中，所述中部底板的厚度为400mm，所述侧部底板的厚度为300mm。

实际施工时，可根据具体需要，对所述中部底板和所述侧部底板的厚度进行相应调整。

本实施例中，所述降水结构中的多个所述降水井4均布设在同一直线上，所述硐室1的纵向中心轴线与多个所述降水井4的中心轴线之间的水平间距均相同。

并且，前后相邻两个所述降水井4之间的间距为8m，所述硐室1的纵向中心轴线与降水井4的中心轴线之间的水平间距为10m。

实际施工时，可根据具体需要，对前后相邻两个所述降水井4之间的间距以及硐室1的纵向中心轴线与降水井4的中心轴线之间的水平间距进行相应调整。

本实施例中，所述钢拱架3-2为由型钢弯曲而成的型钢拱架，所述型钢拱架的厚度为160mm～200mm。

并且，所述钢拱架3-2由工字钢弯曲而成。

本实施例中，所述混凝土喷射层3-1的层厚为60mm～100mm。

本实施例中，所述硐室1的左右两侧边墙高度H2＝1.6m～2m。

实际加工时，所述钢拱架3-2包括拱部节段和左右两个对称支撑于所述拱部节段下方的竖向支撑段，所述竖向支撑段的高度与硐室1的左右两侧边墙高度H2相同。

本实施例中，所述降水结构的数量为两个，两个所述降水结构分别布设在硐室1的左右两侧。

本实施例中，本实用新型还包括多个对硐室1拱部进行超前支护的管棚超前支护结构，多个所述管棚超前支护结构沿硐室1的纵向长度方向由后向前布设。

实际施工时，先在硐室1所处待开挖区域分别施工两个所述降水结构，再通过两个所述降水结构中的降水井4对硐室1所处待开挖区域进行降水；降水完成后，采用暗挖法由后向前分多个节段对硐室1进行开挖支护施工。

其中，对任一个节段进行开挖之前，均按照常规的管棚超前支护施工方法，施工一个所述管棚超前支护结构以对硐室1拱部进行超前支护，然后再对当前所施工节段进行开挖；开挖完成后，由后向前在开挖成型的硐室1内侧底部施工回填底板2；所述回填底板2施工过程中，由后向前在已施工完成的回填底板2上施工所述硐室初期支护结构；并且，所述硐室初期支护结构施工过程中，采用衬砌台车由后向前在已施工完成的所述硐室初期支护结构内侧施工所述硐室二次支护结构。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。