[实用新型]一种深部巷道缓冲-吸能高抗力耦合支护结构

说明书

技术领域：

本实用新型涉及巷道支护领域，尤其适用于冲击地压强度为50～80MPa的岩层巷道支护。

背景技术：

在我国，随着开采深度的增加和开采范围的不断扩大，北京、抚顺、枣庄、开滦、大同、北票、南桐等矿区的许多矿井，都先后有冲击地压现象发生。随着开采深度的不断增加，冲击地压的危害将更加突出，很多巷道掘出后1-2个月就会失稳破坏，严重影响煤矿生产和巷道的安全使用。我国煤炭资源丰富，目前已探明的煤炭储量占全世界煤炭总资源的11.1％，且煤炭储量在深部居多，埋深在1000m以下的煤炭资源约为2.5万亿吨，约占煤炭资源总量的53％。统计1985年至2010年以来，随开采深度增加，冲击地压矿井数量变化规律可知，开采深度平均值由1985年为500m发展为2010年900m左右，冲击地压矿井数量由1982年的30个增加为2010年100多个。由此可知，随着开采深度增加，煤矿动力灾害频度和强度明显增加。随着我国国民经济的迅速发展，煤炭的需求量不断增加，煤矿开采深度和难度逐渐加大，开采深度达1000m左右，千米深井数量也迅速增加，冲击地压的发生越来越频繁，给人民生命、财产和生产安全产生极大的威胁。冲击地压的发生具有瞬时性、突发性和破坏性，同时伴随着大量能量释放，释放冲击能大到10³MJ。释放冲击能主要作用于两部分，一部分作用于煤岩体，造成煤岩体的破碎；另一部分通过传递消耗作用于巷道围岩和支护结构，其巨大冲击能作用于煤岩体及巷道，造成煤岩体破碎和巷道及其支护结构破坏。随着开采深度的增加，煤岩体内积聚的能量值也越高，也极易造成冲击破坏。

而针对深部冲击地压的巷道支护关键要做到两点：第一、支护结构必须要能够控制巷道围岩较大的变形，第二、在一定程度上必须要适应围岩的适度变形，不能硬碰硬。而现有的一些传统技术基本上都不能很好地同时满足这两点要求，如工字钢或U型钢支护、锚网索或锚注支护、一般的耦合支护。本实用新型一种深部巷道缓冲-吸能高抗力耦合支护结构由三层结构组成，特别是中间层具有缓冲和吸收能量的作用，可以很好地做到以上两点，达到刚柔并存的效果。该实用新型对保障煤矿安全生产具有重要的实际应用价值。

实用新型内容：

本实用新型所要解决的问题是提供一种能够适用于深部冲击地压强度为50～80MPa的岩层巷道支护。

本实用新型所采用的技术方案是：一种深部巷道缓冲-吸能高抗力耦合支护结构，由最 外层、中间层、最内层组成，最外层是锚喷支护、中间层是缓冲-吸能层、最内层是可缩性金属骨架和混凝土混合层与O型支架联合支护。本实用新型仅适用于承载冲击地压强度为50～80MPa的巷道支护。

所述最外层由锚杆、锚索、混凝土联合支护组成，所述锚杆长度为1.2～1.5m，间距为0.5m，预紧力为40～70kN；所述锚索长度5～10m，具体长度根据工程条件选取，间距不小于锚索长度的三分之一，一般只布置在巷道的顶部围岩中；所述混凝土喷射厚度不少于200mm。最外层主要起到加固围岩和初步支护作用。

所述中间层由矸石粒和红粘土按照1:4的比例混合而成，所述矸石粒的粒径为2～5mm，抗压强度为20～50MKa，所述红粘土为高塑限、低强度、低稠度的红粘土，其铺设的厚度为不少于500mm。中间层主要起到缓冲和吸能的隔震作用。

所述最内层由可缩性金属骨架和混凝土混合层与O型支架联合支护，所述可缩性金属骨架是由直径为20mm的钢筋和直径为10mm的钢筋编制而成，其中直径为20mm的钢筋作为主梁钢筋，直径为10mm的钢筋作为连接钢筋，连接钢筋与主梁钢筋通过空间交叉编织成三角形，主要的目的是三角形具有稳定性，从而保证整个架体的稳定性；所述的混凝土喷射在可缩性金属骨架上面，与可缩性金属骨架连为一体，喷射的厚度不小于600mm；所述O型钢支护由多根U型钢和吸能材料通过连接构件组合而成，所述连接构件的中间位置布置吸能材料，连接构件的两端分别与两根U型钢的一端连接，O型钢支护间距小于600mm；所述吸能材料使用多孔金属材料。最内层主要起到支护的整体稳定和支撑抗力作用。

本实用新型具有的优点和积极效果是：本实用新型一种深部巷道缓冲-吸能高抗力耦合支护结构由三层结构组成，特别是中间层采用矸石粒和红粘土混合材料作为缓冲和吸收层，矸石粒是矿固有的资源，材料廉价，两者混合可以起到很好的隔震作用，本实用新型结构可以很好地适用于冲击地压强度为50～80MPa的岩层巷道支护，达到刚柔并存的支护效果。

附图说明：

图1是本实用新型结构布置示意图；

图2是可缩性金属骨架内部结构图；