专利名称：一种矩形巷道支护结构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于巷道支护技术领域，尤其是涉及一种矩形巷道支护结构。
背景技术：
普氏冒落拱基本理论的基本假设为:①岩体中存在很多节理、裂隙及各种软弱夹层，岩体被上述非连续夹层切割成几何尺寸相对很小的岩块，其间还存在黏结力，因此巷道围岩可以视为一种有一定黏结力，但抗拉、抗弯及抗剪能力都很弱的松散体；②巷道开挖后，如不及时进行支护，巷道顶部岩体将冒落成一个拱:当巷道两帮稳定时，则初期冒落拱随塌落的发展而不断增高；若两帮不稳定，则拱跨和拱高会同时增大；当巷道埋深H大于5倍拱跨时，冒落拱不会无限发展，最终将在围岩中形成一个自然平衡拱；③拱脚处的摩擦抵抗着拱脚的移动并维护拱的稳定；④在拱脚处的水平推力小于拱脚处岩体的最大摩擦力，多余的摩擦力保证拱的稳定性，避免偶然移动而破坏，并且用这个储备为最大的条件来决定冒落拱的矢高。实践表明，普氏冒落拱基本理论在一定程度上反映了客观地压规律，但其尚存在以下不足:第一、缺乏对巷道帮部失稳条件的研究；第二、缺乏对巷帮不同情况剪切滑动的研究。因而，应用普氏冒落拱基本理论计算冒落拱高度并确定围岩压力时往往存在偏差，这直接影响巷道支护参数确定的准确性。相应地，现如今所采用的矩形巷道支护结构均不同程度地存在结构设计不合理、支护效果较差、不宜大面积推广采用等多种实际问题。
实用新型内容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，提供一种矩形巷道支护结构，其结构设计合理、施工方便、投入成本低且支护效果好、推广应用前景广泛，能有效解决现有巷道支护结构存在的结构设计不合理、支护效果较差、不宜大面积推广采用等问题。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种矩形巷道支护结构，其特征在于:包括沿巷道延伸方向由前至后布设在所开挖巷道内的多个巷道支护单元，所述巷道为矩形巷道，且多个所述巷道支护单元的结构均相同；所述巷道支护单元包括两个分别对矩形巷道的左右两侧巷道帮部进行稳固支护的巷帮支护结构、对矩形巷道的巷道顶板进行浅层支护的巷道顶板浅层支护机构和对矩形巷道的巷道顶板进行深层支护的巷道顶板深层支护结构，两个所述巷帮支护结构、所述巷道顶板浅层支护机构和所述巷道顶板深层支护结构均布设在同一巷道断面上；所述巷帮支护结构包括由上至下布设在矩形巷道巷道帮部上的多个锚杆一，多个所述锚杆一的数量大于3个，多个所述锚杆一中位于最上部的锚杆一为巷帮顶部锚杆，多个所述锚杆一中位于最下部的锚杆一为巷帮底部锚杆，且多个所述锚杆一中位于所述巷帮顶部锚杆和所述巷帮底部锚杆之间的锚杆一为巷帮中部锚杆；所述巷帮中部锚杆呈水平向布设，所述巷帮顶部锚杆由内至外逐渐向上倾斜且其与水平方向的夹角为10° 15°，所述巷帮底部锚杆由内至外逐渐向下倾斜且其与水平方向的夹角为10° 15° ;多个所述锚杆一中上下相邻两个所述锚杆一内端部之间的间距为0.8m Im ;所述巷道顶板浅层支护机构包括由左至右布设在所述巷道顶板上的多个锚杆二，多个所述锚杆二的数量大于3个，多个所述锚杆二中位于最左侧的锚杆二为顶板左侧锚杆，多个所述锚杆二中位于最右侧的锚杆二为顶板右侧锚杆，且多个所述锚杆二中位于所述顶板左侧锚杆与所述顶板右侧锚杆之间的锚杆二为顶板中部锚杆，所述顶板中部锚杆呈竖直向布设，所述顶板左侧锚杆由内至外逐渐向左倾斜且其与竖直方向的夹角为15° 30°，所述顶板右侧锚杆由内至外逐渐向右倾斜且其与竖直方向的夹角为15° 30° ;多个所述锚杆二中左右相邻两个所述锚杆二内端部之间的间距为0.Sm Im ;所述巷道顶板深层支护结构包括由左至右布设在所述巷道顶板上的多个锚索，多个所述锚索的数量大于3个，多个所述锚索中位于最左侧的锚索为顶板左侧锚索，多个所述锚索中位于最右侧的锚索为顶板右侧锚索，且多个所述锚索中位于所述顶板左侧锚索与所述顶板右侧锚索之间的锚索为顶板中部锚索，所述顶板中部锚索呈竖直向布设，所述顶板左侧锚索由内至外逐渐向左倾斜且其与竖直方向的夹角为15° 20°，所述顶板右侧锚索由内至外逐渐向右倾斜且其与竖直方向的夹角为15° 20° ;多个所述锚索中左右相邻两个所述锚索之间的间距为1.3m 2.0m0上述一种矩形巷道支护结构，其特征是:所述顶板中部锚索的数量为一个且其布设在所述巷道顶板的中部，所述顶板左侧锚索和所述顶板右侧锚索对称布设在所述顶板中部锚索的左右两侧。上述一种矩形巷道支护结构，其特征是:所述巷帮中部锚杆的数量为3个，且3个所述巷帮中部锚杆的长度均相同。上述一种矩形巷道支护结构，其特征是:所述顶板中部锚杆的数量为3个，且3个所述顶板中部锚杆的长度均相同。上述一种矩形巷道支护结构，其特征是:前后相邻两个所述巷道支护单元之间的间距为0.8m 1.2mο上述一种矩形巷道支护结构，其特征是:两个所述巷帮支护结构呈左右对称布设。本实用新型与现有技术相比具有以下优点:1、结构设计合理、施工步骤简单、实现方便且投入成本低。2、免予维护，所需维护费用大幅降低。3、施工方便，使用效果好且实用价值高，通过左右两个巷帮支护结构对所施工矩形巷道的两侧巷道帮部进行稳固支护，能有效保证所施工矩形巷道的帮部不失稳，因而本实用新型充分考虑了巷道帮部的失稳条件；与此同时，本实用新型除设置有巷道顶板浅层支护结构之外，还设置有巷道顶板深层支护结构，因而能解决巷帮不同情况下剪切滑动所带来的顶板失稳问题。综上，本实用新型的支护效果非常好，具有广泛的推广应用价值。综上所述，本实用新型结构设计合理、施工方便、投入成本低且支护效果好、推广应用前景广泛，能有效解决现有巷道支护结构存在的结构设计不合理、支护效果较差、不宜大面积推广采用等多种实际问题。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。
图1为本实用新型的支护状态示意图。[0017]附图标记说明:I 一矩形巷道；2—锚杆一；3—锚杆二；4 一锚索。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括沿巷道延伸方向由前至后布设在所开挖巷道内的多个巷道支护单元，所述巷道为矩形巷道I，且多个所述巷道支护单元的结构均相同。所述巷道支护单元包括两个分别对矩形巷道I的左右两侧巷道帮部进行稳固支护的巷帮支护结构、对矩形巷道I的巷道顶板进行浅层支护的巷道顶板浅层支护机构和对矩形巷道I的巷道顶板进行深层支护的巷道顶板深层支护结构，两个所述巷帮支护结构、所述巷道顶板浅层支护机构和所述巷道顶板深层支护结构均布设在同一巷道断面上。所述巷帮支护结构包括由上至下布设在矩形巷道I巷道帮部上的多个锚杆一 2，多个所述锚杆一 2的数量大于3个，多个所述锚杆一 2中位于最上部的锚杆一 2为巷帮顶部锚杆，多个所述锚杆一 2中位于最下部的锚杆一 2为巷帮底部锚杆，且多个所述锚杆一 2中位于所述巷帮顶部锚杆和所述巷帮底部锚杆之间的锚杆一 2为巷帮中部锚杆。所述巷帮中部锚杆呈水平向布设，所述巷帮顶部锚杆由内至外逐渐向上倾斜且其与水平方向的夹角为10° 15°，所述巷帮底部锚杆由内至外逐渐向下倾斜且其与水平方向的夹角为10° 15°。多个所述锚杆一 2中上下相邻两个所述锚杆一 2内端部之间的间距为0.Sm lm。所述巷道顶板浅层支护机构包括由左至右布设在所述巷道顶板上的多个锚杆二3，多个所述锚杆二 3的数量大于3个，多个所述锚杆二 3中位于最左侧的锚杆二 3为顶板左侧锚杆，多个所述锚杆二 3中位于最右侧的锚杆二 3为顶板右侧锚杆，且多个所述锚杆二 3中位于所述顶板左侧锚杆与所述顶板右侧锚杆之间的锚杆二 3为顶板中部锚杆，所述顶板中部锚杆呈竖直向布设，所述顶板左侧锚杆由内至外逐渐向左倾斜且其与竖直方向的夹角为15° 30°，所述顶板右 侧锚杆由内至外逐渐向右倾斜且其与竖直方向的夹角为15° 30°。多个所述锚杆二 3中左右相邻两个所述锚杆二 3内端部之间的间距为0.Sm Im0所述巷道顶板深层支护结构包括由左至右布设在所述巷道顶板上的多个锚索4，多个所述锚索4的数量大于3个，多个所述锚索4中位于最左侧的锚索4为顶板左侧锚索，多个所述锚索4中位于最右侧的锚索4为顶板右侧锚索，且多个所述锚索4中位于所述顶板左侧锚索与所述顶板右侧锚索之间的锚索4为顶板中部锚索，所述顶板中部锚索呈竖直向布设，所述顶板左侧锚索由内至外逐渐向左倾斜且其与竖直方向的夹角为15° 20°，所述顶板右侧锚索由内至外逐渐向右倾斜且其与竖直方向的夹角为15° 20°。多个所述锚索4中左右相邻两个所述锚索4之间的间距为1.3m 2.0m。本实施例中，所述顶板中部锚索的数量为一个且其布设在所述巷道顶板的中部，所述顶板左侧锚索和所述顶板右侧锚索对称布设在所述顶板中部锚索的左右两侧。所述巷帮中部锚杆的数量为3个，且3个所述巷帮中部锚杆的长度均相同。所述顶板中部锚杆的数量为3个，且3个所述顶板中部锚杆的长度均相同。实际施工时，还可根据具体需要，对所述顶板中部锚索、所述巷帮中部锚杆和所述顶板中部锚杆的数量数量进行相应调整。[0026]本实施例中，前后相邻两个所述巷道支护单元之间的间距为0.Sm 1.2m。实际施工时，可根据具体需要，对前后相邻两个所述巷道支护单元之间的间距进行相应调整。本实施例中，两个所述巷帮支护结构呈左右对称布设。实际施工过程中，可根据具体支护需要，对多个锚杆一 2的数量以及各锚杆一 2的长度和布设位置、多个所述锚杆二 3的数量以及各锚杆二 3的长度和布设位置、多个所述锚索4的数量以及各锚索4的长度和布设位置等进行相应调整。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。
权利要求1.一种矩形巷道支护结构，其特征在于:包括沿巷道延伸方向由前至后布设在所开挖巷道内的多个巷道支护单元，所述巷道为矩形巷道(I )，且多个所述巷道支护单元的结构均相同；所述巷道支护单元包括两个分别对矩形巷道(I)的左右两侧巷道帮部进行稳固支护的巷帮支护结构、对矩形巷道(I)的巷道顶板进行浅层支护的巷道顶板浅层支护机构和对矩形巷道(I)的巷道顶板进行深层支护的巷道顶板深层支护结构，两个所述巷帮支护结构、所述巷道顶板浅层支护机构和所述巷道顶板深层支护结构均布设在同一巷道断面上；所述巷帮支护结构包括由上至下布设在矩形巷道(I)巷道帮部上的多个锚杆一(2)，多个所述锚杆一(2)的数量大于3个，多个所述锚杆一(2)中位于最上部的锚杆一(2)为巷帮顶部锚杆，多个所述锚杆一(2)中位于最下部的锚杆一(2)为巷帮底部锚杆，且多个所述锚杆一(2)中位于所述巷帮顶部锚杆和所述巷帮底部锚杆之间的锚杆一(2)为巷帮中部锚杆；所述巷帮中部锚杆呈水平向布设，所述巷帮顶部锚杆由内至外逐渐向上倾斜且其与水平方向的夹角为10° 15°，所述巷帮底部锚杆由内至外逐渐向下倾斜且其与水平方向的夹角为10。 15° ;多个所述锚杆一(2)中上下相邻两个所述锚杆一(2)内端部之间的间距为0.Sm Im ;所述巷道顶板浅层支护机构包括由左至右布设在所述巷道顶板上的多个锚杆二(3)，多个所述锚杆二(3)的数量大于3个，多个所述锚杆二(3)中位于最左侧的锚杆二(3)为顶板左侧锚杆，多个所述锚杆二(3)中位于最右侧的锚杆二(3)为顶板右侧锚杆，且多个所述锚杆二(3)中位于所述顶板左侧锚杆与所述顶板右侧锚杆之间的锚杆二(3)为顶板中部锚杆，所述顶板中部锚杆呈竖直向布设，所述顶板左侧锚杆由内至外逐渐向左倾斜且其与竖直方向的夹角为15° 30°，所述顶板右侧锚杆由内至外逐渐向右倾斜且其与竖直方向的夹角为15° 30° ;多个所述锚杆二(3)中左右相邻两个所述锚杆二(3)内端部之间的间距为0.Sm Im ;所述巷道顶板深层支护结构包括由左至右布设在所述巷道顶板上的多个锚索(4)，多个所述锚索(4)的数量大于3个，多个所述锚索(4)中位于最左侧的锚索(4)为顶板左侧锚索，多个所述锚索(4)中位于最右侧的锚索(4)为顶板右侧锚索，且多个所述锚索(4)中位于所述顶板左侧锚索与所述顶板右侧锚索之间的锚索(4)为顶板中部锚索，所述顶板中部锚索呈竖直向布设，所述顶板左侧锚索由内至外逐渐向左倾斜且其与竖直方向的夹角为15° 20°，所述顶板右侧锚索由内至外逐渐向右倾斜且其与竖直方向的夹角为15° 20° ;多个所述锚索(4)中左右相邻两个所述锚索(4)之间的间距为 1.3m 2.0m0
2.按照权利要求1所述的一种矩形巷道支护结构，其特征在于:所述顶板中部锚索的数量为一个且其布设在所述巷道顶板的中部，所述顶板左侧锚索和所述顶板右侧锚索对称布设在所述顶板中部锚索的左右两侧。
3.按照权利要求1或2所述的一种矩形巷道支护结构，其特征在于:所述巷帮中部锚杆的数量为3个，且3个所述巷帮中部锚杆的长度均相同。
4.按照权利要求1或2所述的一种矩形巷道支护结构，其特征在于:所述顶板中部锚杆的数量为3个，且3个所述顶板中部锚杆的长度均相同。
5.按照权利要求1或2所述的一种矩形巷道支护结构，其特征在于:前后相邻两个所述巷道支护单元之间的间距为0.8m 1.2m。
6.按照权利要求1或2所述的一种矩形巷道支护结构，其特征在于:两个所述巷帮支护结构呈左右对称布设。
专利摘要本实用新型公开了一种矩形巷道支护结构，包括沿巷道延伸方向由前至后布设在所开挖巷道内的多个巷道支护单元，巷道为矩形巷道，多个巷道支护单元的结构均相同；巷道支护单元包括两个分别对矩形巷道的左右两侧巷道帮部进行稳固支护的巷帮支护结构、对矩形巷道的巷道顶板进行浅层支护的巷道顶板浅层支护机构和对矩形巷道的巷道顶板进行深层支护的巷道顶板深层支护结构，两个巷帮支护结构、巷道顶板浅层支护机构和巷道顶板深层支护结构均布设在同一巷道断面上。本实用新型结构设计合理、施工方便、投入成本低且支护效果好、推广应用前景广泛，能有效解决现有巷道支护结构存在的结构设计不合理、支护效果较差、不宜大面积推广采用等问题。
文档编号E21D11/00GK203022766SQ20132002164
公开日2013年6月26日 申请日期2013年1月15日 优先权日2013年1月15日
发明者于远祥, 谷拴成 申请人:西安科技大学