[发明专利]软岩大变形巷道卸压法施工工艺及配套支架

说明书

技术领域

本发明涉及一种复杂地质条件下的高埋深、大变形的软岩巷道方法及支护，尤其是一种软岩大变形巷道卸压法施工工艺及配套支架。

背景技术

目前，构造复杂区域及埋深高地应力围岩井巷的支护，一直是巷道支护的难题，一般有常规支架支护、U型钢可缩性支架支护、锚网索或锚注支护，上述支护方法均难以满足复杂区域及埋深高地应力围岩井巷的支护稳定的要求，严重制约矿井掘进生产效率，推迟矿井投产期，影响经济效益提高，并对安全生产构成严重威胁。

常规支架对围岩的承受压力靠支架本身的强度来维护其维护的岩体空间，支架在受力之后，支架的结构将发生改变，所维护巷道断面减小，需要不断对井巷维修，造成大量财力和物力浪费。

U型钢可缩性支架在软岩巷道支护时，初期可缩性支架对井巷变形有一定的适应性，随着井巷围岩进一步膨胀，可缩性支架难以承当围岩的总量影响；此外若遇到富含膨胀性矿物成分的软岩，岩体暴露后和潮湿空气或工程用水发生作用，容易泥化、软化，围岩强度不断降低，围岩的自重及应力快速转移至支架，导致支架快速变形，也需要不断进行维修。

锚网索或锚注支护也不能适应井巷大变形的影响，锚杆延展率一般不超过16％、锚索延展率一般不高于6％，随着巷道变形加剧，锚杆、锚索断裂会大量断裂，需要及时返修。软岩巷道围岩岩体富含膨胀性矿物成分，采用常规水泥浆的锚注支护方式会导致岩体膨胀，对于井巷支护收效甚微。

现有的在巷道周边及底板采用松动爆破等方法卸压措施，都在一定的程度上破坏了围岩的完整性，虽然也能促使巷道的周边支承应力峰值向岩体深部移动的效果，但是缺少与之配套的后续支护手段，导致巷道周边岩体的强度弱化，巷道在高应力环境作用或采动影响下，巷道易失修。

发明内容

本发明的目的是要提供一种：适用于复杂区域及埋深高地应力围岩井巷的软岩大变形巷道卸压法施工工艺及配套支架。

本发明通过以下技术方案来实现：本发明的工艺过程是与特制的配套支架装置结合进行的，工艺步骤是：

1、井巷掘进施工，按照设计的断面施工井巷工程掘进；

2、巷道的锚网梁索、喷砼支护施工；

3、在掘进的巷道底板从掘进工作面向后逐段开挖底板卸压槽，底槽居于巷道底板中部，距离巷道两帮留设1.5m以上的保持岩体不受破坏的稳固区；卸压槽内采用破碎的矸石充填后，在其上表面采用混凝土浇灌与定型支架适应形状的地坪；

4、在巷道的帮部位置采用液压链条锯施工规格严格可控的巷帮卸压槽；

5、从后向前架设配套支架，该配套支架为可控大收缩支护支架；

6、巷道的底板浇筑混凝土。

实施上述施工工艺所使用的配套支架装置，其构造组成：该配套支架装置是一种节间充填异型材料控制伸缩的U型钢支架，该U型钢支架包括顶拱U型钢、侧拱U型钢、巷帮U型钢、反底拱U型钢、缓冲垫块、导向槽、稳固销和金属卡缆，顶拱U型钢位于最上端，在顶拱U型钢两端均顺序连接有侧拱U型钢、巷帮U型钢和反底拱U型钢，并构成封闭的拱形，在侧拱U型钢和巷帮U型钢之间有导向槽，在导向槽内有缓冲垫块，在缓冲垫块的上有高分子复合材料稳固销，在顶拱U型钢、左侧拱U型钢、右侧拱U型钢、左巷帮U型钢和右巷帮U型钢上有金属卡缆。

有益效果，由于采用了上述方案，由一种节间充填异型材料控制伸缩的U型钢支架，由顶拱U型钢、侧拱U型钢、巷帮U型钢和反底拱U型钢构成，并包含了高分子复合材料制成的缓冲垫块、导向槽、高分子复合材料稳固销以及金属卡缆。

在可伸缩U型钢支架受力后，将固定导向槽的复合材料稳固销切断，承载压力传递到侧拱U型钢与巷帮U型钢连接之间预置的缓冲垫块，缓冲垫块随巷道周边的围岩膨胀变形传递到支架侧拱U型钢与巷帮U型钢，逐渐挤压变形破坏，支架能够适应巷道长期的变形并保持稳定；适用于复杂区域及埋深高地应力围岩井巷，既可以实现巷道理想的卸压效果，又利用可控大收缩支护支架稳定巷道周边围岩，控制整体位移变化，达到了本发明的目的。

优点：

1、底槽开挖卸压槽，使巷道在开挖初期处于一个低地应力区，减少巷道开挖后高应力对巷道的快速影响和破坏。巷帮采用液压链条锯施工卸压槽，规格严格可控，不破坏巷道帮部的稳定性。

2、巷道底板两侧和拱顶部位未开挖岩层，未受破坏的岩层维持了巷道关键部位的稳定，将应力影响向逐渐转移开槽卸压区。