專利名稱：提高巷道金屬支架穩(wěn)定性的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及軟巖巷道維護技術領域內一種提高巷道金屬支架穩(wěn)定性的方法，應用此方法可以充分發(fā)揮支架的性能，減少支架破壞率，降低巷道維護費用等，該方法適用于采用非封閉性金屬支架的軟巖的巷道，其優(yōu)點更加突出，由此也即更為適用。
從力學機理上來講，側邦是巷道的薄弱環(huán)節(jié)，而從生產方面來講，控制巷道底臌是關鍵，軟巖巖道的支護的主要矛盾是對巷道底臌的控制，目前，從控制巷道底臌的角度出發(fā)，一般有以下幾種常見的作法一.采用封閉式支架;
二.底板注漿;
三.底板錨桿;
四.混凝土反拱。
這些控制巷道底臌的措施雖然在其適當?shù)臈l件下也起到了減少巷道底臌量的目的，但它們并不能完全消除巷道的底臌，并且巷道施工時非常麻煩，增加了施工工程量，影響了巷道掘進速度，有時還常有失敗的情況發(fā)生，如封閉式支架底梁往往無法充分發(fā)揮其承載能力，致使向巷道內撅起，失去其控制巷道底臌的能力;底板錨桿往往因錨桿錨固力不足及錨桿伸長量小與巷道底臌量大不相匹配而失效，起不到控制巷道底臌的作用;底板注漿則因注漿帶達不到底板破壞深度而被下部巖層頂起，失去阻止底板位移的能力，這些措施往往又給支架返翻和巷道臥底帶來極大的不便，混凝土反拱主要用于永久性硐室。由于煤礦井下巷道工程多為半永久性工程，沒有必要也不可能完全消除巷道變形，根據(jù)巷道的服務年限，可以允許巷道具有比地下隧道等永久性工程大得多的收斂量。因此，一種施工簡單，經濟，在技術上又能滿足生產需要的支護方法是最切實可行的。
巷道金屬支架(包括梯形金屬支架和拱型金屬支架)由于其施工工藝簡單，維修方便，可反復使用等特點而被普遍采用，在用巷道金屬支架支護軟巖巷道時，只要通過臥底能控制底臌，并可以保持巷道足夠的寬度，采用裸露底板是最好的。但金屬支架用于軟巖巷道支護時，無論是可縮性金屬支架，還是剛性金屬支架，由于巷道底臌的影響，其側邦支護阻力得不到充分發(fā)揮。巷道兩邦移近量很大，支架柱腿內移或彎曲，造成金屬支架變形破壞嚴重，難以重復使用。
本發(fā)明的目的就是在軟巖巷道支護中，擴大金屬支架的使用范圍，通過采取一些措施，既能發(fā)揮金屬支架施工工藝簡單，掘進工程量小的優(yōu)點，又能達到控制軟巖巷道收斂的目的，且在巷道服務年限期間，減少支架的變形破壞，增大支架復用率，降低巷道維護成本。
本發(fā)明的解決方案是在巷道側下邦底角處的支架柱腿兩側對稱打兩根傾斜錨桿，兩根錨桿間有一夾角α，然后把金屬支架柱腿底部與兩根錨桿連結在一起，連接部位在柱腿底盤上方，這樣支架柱腿就與巷道深部圍巖某一穩(wěn)定點連結在一起，達到固定支架柱腿，提高支架穩(wěn)定性的目的。錨桿本身不僅加固了巷道底角塑性區(qū)，抑制塑性區(qū)的擴展，并且可以給支架柱腿一定的拉力，彌補由于巷道底板巖性軟弱，巷道底臌及臥底而導致的底板對支架側向反力的不足，承受由于巷道兩邦變形而施加給支架的側向壓力，控制巷道兩邦收斂，巷道底臌及其臥底對金屬支架穩(wěn)定性沒有影響。經過三維有限元數(shù)值計算，打錨桿的作用有三個(1)減少了巷道兩邦移近量，(2)支架支護阻力得到了充分發(fā)揮，(3)加固了底角塑性區(qū)。
在保證支架卡纜力學性能良好的情況下，這種方法的支護效果還取決于支架的形式，錨桿的強度、錨桿的長度以及錨桿的錨固方式。內曲腿式支架對兩邦的支護效果優(yōu)于直腿及外曲腿式支架的支護效果;錨桿長度應使支架柱腿固定到深部穩(wěn)固圍巖上，錨桿強度應保證使錨桿不被拉斷;在破裂巖體中應采用全長粘結式錨固方式，反之，采用點錨固方式效果更好。
本發(fā)明的具體實施方案是根據(jù)現(xiàn)場巷道底角深部圍巖基點位移觀測結果及巷道圍巖的物理、化學和力學性能的測試結果，合理確定錨桿的長度、強度及其錨固方式，又根據(jù)現(xiàn)場的生產需要，確定支架架型及其參數(shù)，最后，通過詳細的施工設計，使得上述措施得以正確實施。
權利要求
1.一種采用金屬支架支護軟巖巷道，提高巷道金屬支架穩(wěn)定性的方法，其特征是在巷道側下邦底角處的支架柱腿兩側對稱打兩根傾斜錨桿，然后把金屬支架柱腿底部與兩根錨桿連結在一起。
2.根據(jù)權利要求1所述的提高巷道金屬支架穩(wěn)定性的方法，其特征是這種方法的效果取決于支架的形式，錨桿的強度。錨桿的長度以及錨桿的錨固方式。
3.根據(jù)權利要求1、2所述的提高巷道金屬支架穩(wěn)定性的方法，其特征是內曲腿式支架對兩邦的支護效果優(yōu)于直腿及外曲腿式支架的支護效果。
4.根據(jù)權利要求1、2所述的提高巷道金屬支架穩(wěn)定性的方法，其特征是錨桿的長度應使支架柱腿固定到深部穩(wěn)固圍巖上;錨桿強度應保證錨桿不被拉斷;在破裂巖體中采用全長粘結錨固方式，反之，采用點錨固方式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在軟巖巷道支護中，擴大金屬支架的使用范圍，通過采取一些措施，提高巷道金屬支架穩(wěn)定性的方法，使得在軟巖巷道支護過程中，既能發(fā)揮金屬支架施工工藝簡單，掘進工程量小的優(yōu)點，又能達到控制軟巖巷道收斂的目的。其解決方案是在巷道側下幫底角處打傾斜錨桿，并且與金屬支架柱腿連結在一起，使支架柱腿固定到深部穩(wěn)固圍巖上，達到固定支架柱腿，提高支架穩(wěn)定性的目的。
文檔編號E21D15/00GK1076247SQ92107310
公開日1993年9月15日 申請日期1992年3月10日 優(yōu)先權日1992年3月10日
發(fā)明者陳慶敏, 陸士良 申請人:中國礦業(yè)大學