本发明涉及软岩巷道底臌支护领域，尤其涉及一种深部巷道底臌控制的缓冲吸能支护结构及其施工方法。
背景技术：
随着我国煤炭开采越来越向着深部发展，高地应力的问题也越来越突出，随之引发的底臌问题也越来越严重。在煤矿生产过程中，井下巷道底臌会影响煤矿安全生产的正常进行，通常情况下，会使得巷道顶底板移近量出现不同程度的增大，导致巷道严重变形，甚至导致巷道断面闭合，严重威胁井下工作人员的生命安全。
目前治理巷道底臌问题的方法主要有两种：一种是消极的修补，将已底臌的部分清除，在进行注浆加固；另一种方法是从降低巷道围岩应力和保持围岩强度两方面治理底臌，较为成熟的方法包括：仰拱法、底板锚杆锚索法、底板注浆法、封闭式金属支架法、锚网索联合支护法和锚网注联合支护法。以上方法在高地应力的软岩巷道的实际应用中有一定的效果，但也存在明显的不足。
如中国专利(专利号：201620043438.2)公布了一种利用反底拱结构治理底臌的结构，但其没有考虑后期巷道围岩变形造成反底拱结构遭到破坏后的底板情况。如中国专利(专利号：201420476275.8)公布了一种软岩隧道仰拱结构，仅有一层吸能结构，无法满足深部软岩巷道的围岩压力，不适用于深部煤矿巷道。
针对现有底臌治理技术的不足，提出了一种新型底臌控制技术。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种有效的底臌控制技术及施工方法；采用可变形耦合支护结构，以缓冲吸能材料作为支撑为底臌预留变形的空间，最大限度的保证底板稳定不变形，减少对巷道内设施和人员的影响。为了实现上述功能，本发明提供的技术方案为：
一种深部巷道底臌控制的缓冲吸能支护结构，包括钢板、高强混凝土、弹簧、预应力锚杆、复合泡沫金属材料、中空注浆锚杆、反底拱。其中：结构底部为中空注浆锚杆，反底拱覆盖于中空注浆锚杆之上，反底拱结构内包含复合泡沫金属材料，钢板覆盖于复合泡沫金属材料之上，其上安装弹簧，覆盖第二层钢板，顶层铺设高强混凝土。
作为优选，本发明提供的钢板，其特征在于厚度为20-30mm的厚型钢；
作为优选，本发明提供的弹簧，其特征在于自由高度为150mm-200mm，最大伸缩量为100mm，极限承载力为1500Kpa-2000Kpa的高性能弹簧；
作为优选本发明提供的高强混凝土，其特征在于强度等级大于C60的混凝土；
作为优选，本发明提供的预应力锚杆，其特征在于锚杆长度为1.2-1.5m，预紧力为50kN-80kN；
作为优选，本发明提供的复合泡沫金属材料，其特征在于泡沫铝、泡沫镍及其合金组成的复合泡沫金属填充材料；
作为优选，本发明提供的中空注浆锚杆，其特征在于注浆孔直径约为28mm；
作为优选，本发明提供的反底拱，其特征在于30-50mm厚的混凝土且保持底板弧面圆顶的形状。
本发明提供如上所述的一种深部巷道底臌控制的缓冲吸能支护结构的施工方法，包括如下步骤：
在地应力较高的深部进行巷道开挖，在底臌较严重的部分巷道断面(1)形状开挖成形后，对巷道底板进行超挖，超挖深度为1200-1500mm；清理底部碎石，将底部开挖呈弧形，经过10天卸压，巷道围岩充分变形，围岩裂隙也充分展开后，进行缓冲吸能支护结构的铺设；
(1)对巷道底板两帮进行固定，在巷道两帮布置预应力锚杆(6)；所述预应力锚杆长度为1.2-1.5m，安装间距0.5m，预紧力为50kN-80kN。
(2)对巷道底部进行固定，巷道底部布置中空注浆锚杆(8)，在巷道底板圆弧形底部安装，沿巷道断面中轴线向两侧布置，间距为0.5m；所述中空注浆锚杆Φ28mm，间距为0.5m，排距1.2-1.5m。
(3)固定底部围岩；开始注浆作业，注浆完毕后封闭锚杆注浆口。
(4)底部喷砼；沿开挖的轮廓喷一层30-50mm厚的混凝土并保持底板弧面圆顶，待混凝土达到一定强度后，形成反底拱(9)结构；
(5)填充复合泡沫金属材料(7)，所述复合泡沫金属材料是指泡沫铝、泡沫镍及其合金组成的复合泡沫金属填充材料，填充厚度约为400mm-500mm；顶部压平，为下一步施工提供平整工作面；
(6)铺设弹簧钢板，所述弹簧钢板为钢板(3)和弹簧(5)组合而成，如图2所示，两片钢板所夹部分为弹簧；所述钢板为厚度为20-30mm的厚型钢；所述弹簧为自由高度为150mm-200mm，最大伸缩量为100mm，极限承载力为1500Kpa-2000Kpa的高性能弹簧。
(7)浇筑高强混凝土(4)；所述高强混凝土为强度等级大于C60的混凝土，浇筑厚度为200mm左右。
本发明所具有的优点和积极效果是：一种新型巷道底臌控制技术，其超前卸压阶段可充分降低围岩应力，有利于底板裂隙充分展开，为随后的注浆过程提供有利的施工条件；其支护结构包括“强结构”反底拱、“弱结构”缓冲吸能结构、以及“强结构”高强混凝土层，可在底层反底拱结构变形破坏的条件下，通过缓冲吸能结构继续维持巷道底板的稳定，保持巷道内空间稳定，减少对巷道内人员和设备的影响。
附图说明
图1为本发明一种深部巷道底臌控制的缓冲吸能支护结构示意图；
图2为弹簧钢板结构示意图；
图中：1：巷道断面、2：混凝土衬砌层、3：钢板、4：高强混凝土、5：弹簧、6：预应力锚杆、7：复合泡沫金属材料、8：中空注浆锚杆、9：反底拱。
具体实施方式
下面对本发明做进一步说明：
结合图1：一种深部巷道底臌控制的缓冲吸能支护结构：1：巷道断面、2：混凝土衬砌层、3：钢板、4：高强混凝土、5：弹簧、6：预应力锚杆、7：复合泡沫金属材料、8：中空注浆锚杆、9：反底拱。
具体实施方式为：在地应力较高的深部进行巷道开挖，在底臌较严重的部分巷道断面(1)形状开挖成形后，对巷道底板进行超挖，超挖深度为1200-1500mm；清理底部碎石，将底部开挖呈弧形，经过10天卸压，巷道围岩充分变形，围岩裂隙也充分展开后，进行缓冲吸能支护结构的铺设；
(8)对巷道底板两帮进行固定，在巷道两帮布置预应力锚杆(6)；所述预应力锚杆长度为1.2-1.5m，安装间距0.5m，预紧力为50kN-80kN。
(9)对巷道底部进行固定，巷道底部布置中空注浆锚杆(8)，在巷道底板圆弧形底部安装，沿巷道断面中轴线向两侧布置，间距为0.5m；所述中空注浆锚杆Φ28mm，间距为0.5m，排距1.2-1.5m。
(10)固定底部围岩；开始注浆作业，注浆完毕后封闭锚杆注浆口。
(11)底部喷砼；沿开挖的轮廓喷一层30-50mm厚的混凝土并保持底板弧面圆顶，待混凝土达到一定强度后，形成反底拱(9)结构；
(12)填充复合泡沫金属材料(7)，所述复合泡沫金属材料是指泡沫铝、泡沫镍及其合金组成的复合泡沫金属填充材料，填充厚度约为400mm-500mm；顶部压平，为下一步施工提供平整工作面；
(13)铺设弹簧钢板，所述弹簧钢板为钢板(3)和弹簧(5)组合而成，如图2所示，两片钢板所夹部分为弹簧；所述钢板为厚度为20-30mm的厚型钢；所述弹簧为自由高度为150mm-200mm，最大伸缩量为100mm，极限承载力为1500Kpa-2000Kpa的高性能弹簧。
(14)浇筑高强混凝土(4)；所述高强混凝土为强度等级大于C60的混凝土，浇筑厚度为200mm左右。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。