[发明专利]深井马头门支护结构及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿建筑领域，更具体地说，本发明特别涉及一种用于泥岩等强膨胀性软岩处的深井马头门支护结构及其施工方法。

背景技术

煤矿马头门是指立井井筒与井底车场水平硐室相连接的部位，为一空间交叉结构，是矿井的咽喉部位，因其位置的特殊性，具有断面大、结构复杂、服务年限长等特点，为矿井工程的施工难点。在中国，煤矿深埋马头门破坏的例子屡见不鲜，如亭南矿、唐口煤矿、刘庄煤矿、曲江煤矿和望风岗煤矿等，其马头门在施工过程中相继发生围岩失稳、支护结构破坏等重大事故，具体表现为马头门及其上下段井壁均不同程度发生了断裂、掉顶、破损等现象，反复维修多次，给煤矿造成了巨大的经济损失，严重威胁着矿井的安全生产。

马头门失稳破坏的原因是多方面的，除了位置选择不当、断面形状设计不合理、支护质量差、工程管理松懈等原因外，其主要原因是上述马头门多处于以泥岩为主的软弱岩层中。泥岩易风化且遇水膨胀，当马头门掘砌后，周边围岩松动圈在产生、发展过程中出现碎胀变形的同时，破裂岩体产生宏观裂隙，从而导致围岩强度降低，松动圈再次扩大，并且加剧了具有膨胀性岩石的物理化学膨胀和力学膨胀，体积成倍增加，其过程中的岩体膨胀变形压力巨大。又由于高地应力的作用，如马头门支护结构无法承载巨大的膨胀压力，将导致结构实效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种深井马头门支护结构及其施工方法，以解决现有技术存在的处于软弱岩层中的深井马头门支护结构容易失效等问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种深井马头门支护结构的施工方法，其包括采用喷射混凝土、设置钢筋网、安装锚杆、安装锚索的联合支护形式，形成初期支护结构，其中，还包括：待马头门围岩变形稳定后，紧邻所述初期支护结构，依次设置沥青板滑动层、槽钢井圈层、全断面钢筋混凝土层，构成二次组合支护形式，形成二次支护结构。

根据上述深井马头门支护结构的施工方法的一种优选实施方式，其中，所述混凝土强度等级为C20～C25，厚度为100～150mm。

根据上述深井马头门支护结构的施工方法的一种优选实施方式，其中，所述钢筋网为Φ8～10mm圆钢，网孔间距为100×100～150×150mm。

根据上述深井马头门支护结构的施工方法的一种优选实施方式，其中，所述锚杆为高强预应力树脂锚杆，规格为Φ22mm×2500～3000mm，间排距为800×800mm，梅花状布置。

根据上述深井马头门支护结构的施工方法的一种优选实施方式，其中，所述锚索为Φ18.9mm或Φ21.6mm的钢绞线，长度8～12m，排距1.4～1.6m。

根据上述深井马头门支护结构的施工方法的一种优选实施方式，其中，所述沥青板滑动层由沥青板铺设形成，所述沥青板尺寸为长400mm、高250mm、厚100～150mm。

根据上述深井马头门支护结构的施工方法的一种优选实施方式，其中，所述沥青板的材料包括作为粘结材料的沥青、作为骨料的膨胀珍珠岩和粉煤灰，所述沥青、膨胀珍珠岩和粉煤灰的混合物在搅拌站搅拌之后，倒入模具中冷却成型为长方体形。

根据上述深井马头门支护结构的施工方法的一种优选实施方式，其中，所述沥青为100号甲或乙道路石油沥青；所述膨胀珍珠岩粒径大于2.5毫米的不超过所述膨胀珍珠岩总重量的5%，粒径小于0.15毫米的不大于所述膨胀珍珠岩总重量的8%；所述粉煤灰为要求燃烧完全的色浅粉末状干燥物。

根据上述深井马头门支护结构的施工方法的一种优选实施方式，其中，在铺设所述沥青板之前先用砂浆垫平，且上下相邻的所述沥青板的竖缝错开，并将所述沥青板从马头门底板铺设至拱基线位置。

根据上述深井马头门支护结构的施工方法的一种优选实施方式，其中，所述槽钢井圈层包括多个依次堆置的槽钢井圈，每一所述槽钢井圈由6～8节20#b槽钢对接形成；在同一所述槽钢井圈中，相邻的槽钢采用端立板和螺栓连接，槽钢翼缘背向所述沥青板滑动层。

为了解决上述问题，本发明提供一种深井马头门支护结构，其包括初期支护结构，所述初期支护结构包括混凝土喷射层、钢筋网、锚杆和锚索，其中，还包括二次支护结构，所述二次支护结构包括依次设置的沥青板滑动层、槽钢井圈层、全断面钢筋混凝土层，其中，所述沥青板滑动层紧邻所述初期支护结构。