一种软弱岩层内巷道支护结构及支护方法与流程

本发明涉及巷道支护技术领域，具体而言，涉及一种软弱岩层内巷道支护结构及支护方法。

背景技术：

当煤矿巷道布置在软弱岩层内时，由于软弱岩层具有强度低、易吸水膨胀以及非线性大变形等特点，因此，容易导致已施工的巷道发生严重的底鼓、两帮收敛等变形问题，致使巷道有效断面变小、返修工程量增加以及返修成本升高，并影响巷道正常功能的使用。

技术实现要素：

本发明的第一个目的在于提供一种软弱岩层内巷道支护结构，以解决软弱岩层内巷道容易发生变形的技术问题。

本发明提供的软弱岩层内巷道支护结构，包括一次支护结构、二次支护结构和柔性填充层。

所述一次支护结构为柔性支护结构，所述一次支护结构直接支护于裸体巷道。

所述二次支护结构为刚性支护结构，且数量为多组，多组所述二次支护结构沿回采方向紧密排布，且任意相邻的两组所述二次支护结构可拆卸固定连接；每组所述二次支护结构包括多个砌体，多个所述砌体呈封闭环形地可拆卸固定连接。

所述柔性填充层设置于所述一次支护结构与所述二次支护结构之间。

进一步地，任意相邻的两组所述二次支护结构通过第一螺纹连接组件可拆卸固定连接。

进一步地，每组所述二次支护结构中，任意相邻的两个所述砌体通过第二螺纹连接组件可拆卸固定连接。

进一步地，任意相邻的两组所述二次支护结构之间设置有第一橡胶层；每组所述二次支护结构中，任意相邻的两个所述砌体之间设置有第二橡胶层。

进一步地，所述砌体的材质为混凝土和/或钢筋混凝土。

进一步地，所述柔性填充层包括木材和/或尼龙网。

进一步地，所述二次支护结构呈类圆形。

进一步地，所述一次支护结构包括钢丝网和锚杆，所述钢丝网沿裸体巷道的表面铺设，所述锚杆穿过所述钢丝网并锚固于岩层中。

本发明软弱岩层内巷道支护结构带来的有益效果是：

通过设置主要由一次支护结构、二次支护结构和柔性填充层组成的软弱岩层内巷道支护结构，其中，一次支护结构为柔性支护结构，一次支护结构直接支护于裸体巷道；二次支护结构为刚性支护结构，且数量为多组，多组二次支护结构沿回采方向紧密排布，且任意相邻的两组二次支护结构可拆卸固定连接；每组二次支护结构包括多个砌体，多个砌体呈封闭环形地可拆卸固定连接；柔性填充层设置于第一支护结构与第二支护结构之间。

该软弱岩层内巷道支护结构通过设置柔性的一次支护结构对裸体巷道进行直接支护，有效地维持了裸体巷道的稳定性，并保证了围岩的整体性，通过设置刚性的二次支护结构，使得该软弱岩层内巷道支护结构能够对巷道蠕变进行有效抵抗，并且，通过在一次支护结构与二次支护结构之间设置柔性填充层，实现了作用力的均载，使得由一次支护结构传递的压力能够均匀地作用于二次支护结构，从而有效地减少了二次支护结构因局部应力集中而导致的破坏，延长了二次支护结构的使用寿命，进而保证了该软弱岩层内巷道支护结构进行支护的可靠性。

因此，该软弱岩层内巷道支护结构的这种“柔-刚”复合支护形式，达到了抵抗软弱岩层变形的目的，从而解决了现有技术存在的软弱岩层内巷道容易发生变形的技术问题。

此外，当工作面回采时，在超前支护段范围内，可以提前将二次支护结构拆除，仅保留一次支护结构。如此设置，使得二次支护结构能够循环利用，节约了支护成本。而且，通过将每组二次支护结构中的各个砌体逐一拆除，从而实现一组二次支护结构的拆除，便于工作人员进行作业，提高了作业效率。

本发明的第二个目的在于提供一种软弱岩层内巷道支护方法，以解决软弱岩层内巷道容易发生变形的技术问题。

本发明提供的软弱岩层内巷道支护方法，采用上述软弱岩层内巷道支护结构对裸体巷道进行支护，包括如下步骤：在软弱岩层掘进裸体巷道后，采用一次支护结构对裸体巷道进行直接支护；在一次支护结构的基础上，采用二次支护结构进行支护，并在一次支护结构与二次支护结构之间设置柔性填充层。

进一步地，还包括如下步骤：当工作面回采时，在超前支护段范围内，提前将二次支护结构拆除，仅保留一次支护结构；二次支护结构循环利用。

本发明软弱岩层内巷道支护方法带来的有益效果是：

该软弱岩层内巷道支护方法采用上述软弱岩层内巷道支护结构对裸体巷道进行支护，相应地，该软弱岩层内巷道支护方法具有上述软弱岩层内巷道支护结构的所有优势，在此不再一一赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的软弱岩层内巷道支护结构支护于裸体巷道时的断面图；

图2为本发明实施例提供的软弱岩层内巷道支护结构的砌体连接示意图；

图3为本发明实施例提供的软弱岩层内巷道支护结构支护于裸体巷道时的平面图。

附图标记说明：

010-超前支护段；020-正常支护段；030-回采工作面；

100-裸体巷道；200-一次支护结构；300-二次支护结构；400-柔性填充层；500-第一橡胶层；600-第一螺纹连接组件；

210-钢丝网；220-锚杆；

310-砌体；320-第二螺纹连接组件；330-第二橡胶层；

311-第二连接孔；312-钢筋；313-第一连接孔。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为本实施例提供的软弱岩层内巷道支护结构支护于裸体巷道100时的断面图，图2为本实施例提供的软弱岩层内巷道支护结构的砌体310连接示意图，图3为本实施例提供的软弱岩层内巷道支护结构支护于裸体巷道100时的平面图。如图1至图3所示，本实施例提供了一种软弱岩层内巷道支护结构，包括一次支护结构200、二次支护结构300和柔性填充层400，其中，一次支护结构200为柔性支护结构，一次支护结构200直接支护于裸体巷道100；二次支护结构300为刚性支护结构，且数量为多组，多组二次支护结构300沿回采方向紧密排布，且任意相邻的两组二次支护结构300可拆卸固定连接；每组二次支护结构300包括多个砌体310，多个砌体310呈封闭环形地可拆卸固定连接；柔性填充层400设置于一次支护结构200与二次支护结构300之间。

该软弱岩层内巷道支护结构通过设置柔性的一次支护结构200对裸体巷道100进行直接支护，有效地维持了裸体巷道100的稳定性，并保证了围岩的整体性，通过设置刚性的二次支护结构300，使得该软弱岩层内巷道支护结构能够对巷道蠕变进行有效抵抗，并且，通过在一次支护结构200与二次支护结构300之间设置柔性填充层400，实现了作用力的均载，使得由一次支护结构200传递的压力能够均匀地作用于二次支护结构300，从而有效地减少了二次支护结构300因局部应力集中而导致的破坏，延长了二次支护结构300的使用寿命，进而保证了该软弱岩层内巷道支护结构进行支护的可靠性。

因此，该软弱岩层内巷道支护结构的这种“柔-刚”复合支护形式，达到了抵抗软弱岩层变形的目的，从而解决了现有技术存在的软弱岩层内巷道容易发生变形的技术问题。

此外，当工作面回采时，在超前支护段010范围内，可以提前将二次支护结构300拆除，仅保留一次支护结构200。如此设置，使得二次支护结构300能够循环利用，节约了支护成本。而且，通过将每组二次支护结构300中的各个砌体310逐一拆除，从而实现一组二次支护结构300的拆除，便于工作人员进行作业，提高了作业效率。

请继续参照图2和图3，本实施例中，任意相邻的两组二次支护结构300通过第一螺纹连接组件600可拆卸固定连接。这种利用第一螺纹连接组件600将相邻两组二次支护结构300固定连接的形式，连接可靠，从而保证了支护可靠性。

需要说明的是，正常支护段020范围内仍为一次支护结构200和二次支护结构300共同组成的“柔-刚”复合支护结构。

请继续参照图2，具体地，砌体310的沿回采方向的两个边缘设置有第一连接孔313，且任意相邻的两个砌体310的第一连接孔313相对，第一螺纹连接组件600包括第一螺杆和两个第一螺母，其中，第一螺杆的两端分别由相邻的两个第一连接孔313伸出，两个第一螺母分别旋接在第一螺杆伸出第一连接孔313的两端，并与第一连接孔313的孔壁抵紧。

请继续参照图2，本实施例中，任意相邻的两组二次支护结构300之间设置有第一橡胶层500。

通过在任意相邻的两组二次支护结构300之间设置第一橡胶层500，不仅实现了对两组二次支护结构300之间缝隙的密封，而且，还起到了一定的缓冲作用，减少了任意相邻两组二次支护结构300之间的冲击影响，延长了二次支护结构300的寿命。

请继续参照图1和图2，本实施例中，每组二次支护结构300中，任意相邻的两个砌体310通过第二螺纹连接组件320可拆卸固定连接。如此设置，保证了相邻两个砌体310连接的可靠性，从而保证了二次支护结构300的支护可靠性。

请继续参照图1和图2，具体地，砌体310的沿二次支护结构300的周向的两个边缘设置有第二连接孔311，且任意相邻的两个砌体310的第二连接孔311相对，第二螺纹连接组件320包括第二螺杆和两个第二螺母，其中，第二螺杆的两端分别由相邻的两个第二连接孔311伸出，两个第二螺母分别旋接在第二螺杆伸出第二连接孔311的两端，并与第二连接孔311的孔壁抵紧。

请继续参照图2，本实施例中，每组二次支护结构300中，任意相邻的两个砌体310之间设置有第二橡胶层330。

如此设置，不仅实现了每组二次支护结构300中任意相邻两个砌体310之间的密封，而且，还起到了一定的缓冲作用，减少了砌体310受到破坏的几率，延长了砌体310的寿命。

具体地，砌体310的材质可以为混凝土。如此设置，不仅能够保证二次支护结构300的支护可靠性，而且，成本较低。

在其他实施例中，砌体310的材质也可以为钢筋混凝土，具体地，如图1所示，混凝土材质的砌体310中设置有钢筋312。如此设置，能够提高砌体310的结构强度，进一步提高二次支护结构300的支护可靠性。

当然，每组二次支护结构300中，可以既具有混凝土材质的砌体310，同时也具有钢筋混凝土材质的砌体310。

具体地，本实施例中，柔性填充层400可以为木材，或者，柔性填充层400可以为尼龙网，或者，柔性填充层400为木材与尼龙网的混合物。

如此设置，一方面，能够使由一次支护结构200传递的压力均匀地作用于二次支护结构300的表面，减少二次支护结构300因局部应力集中而受到破坏的几率，另一方面，这种柔性填充层400的设置，来源广泛，成本较低。

请继续参照图1，本实施例中，二次支护结构300呈类圆形。如此设置，能够减少二次支护结构300的应力集中，从而增加二次支护结构300抵抗变形的能力，进一步提高支护可靠性。

请继续参照图1，本实施例中，二次支护结构300的底部呈半圆拱形，其中，半圆拱形的拱起方向朝下。如此设置，能够抵抗巷道底鼓变形。

请继续参照图1和图3，本实施例中，一次支护结构200可以包括钢丝网210和锚杆220，钢丝网210沿裸体巷道100的表面铺设，锚杆220穿过钢丝网210并锚固于岩层中。

这种一次支护结构200的设置形式，结构简单，易于设置。

本实施例还提供了一种软弱岩层内巷道支护方法，其采用上述软弱岩层内巷道支护结构对裸体巷道进行支护，包括如下步骤：在软弱岩层掘进裸体巷道100后，采用一次支护结构200对裸体巷道100进行直接支护；在一次支护结构200的基础上，采用二次支护结构300进行支护，并在一次支护结构200与二次支护结构300之间设置柔性填充层400。

该软弱岩层内巷道支护方法采用上述软弱岩层内巷道支护结构对裸体巷道进行支护，相应地，该软弱岩层内巷道支护方法具有上述软弱岩层内巷道支护结构的所有优势，在此不再一一赘述。

具体地，该软弱岩层内巷道支护方法还包括如下步骤：当工作面回采时，在超前支护段010范围内，提前将二次支护结构300拆除，仅保留一次支护结构200；二次支护结构300循环利用。

该软弱岩层内巷道支护结构尤其适用于服务年限较短的回采巷道，因此，二次支护结构300采用可拆卸的砌体310拼装而成，使其既具有刚性支护能力，又可在回采工作面030回采前拆除，仅依靠一次支护结构200维持工作面回采前巷道短期稳定即可，拆除的二次支护结构300能够重复利用，从而大大降低了软弱岩层内巷道的支护成本。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

上述实施例中，诸如“上”、“下”等方位的描述，均基于附图所示。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。