[实用新型]矿用钢管约束煤矸石混凝土双壁空心墩柱

说明书

本实用新型矿用钢管约束煤矸石混凝土双壁空心墩柱主要包括外钢管、内钢管和煤矸石混凝土组成，所述的外钢管与内钢管具有相同的高度，施工过程中同心放置，所述的煤矸石混凝土采用煤矸石替代普通混凝土中的粗骨料和细骨料，添加设计要求的水和水泥搅拌后充填到外钢管和内钢管中间的空隙中，内钢管中部不再填充任何充填材料。所述的矿用钢管约束煤矸石混凝土双壁空心墩柱，为充分发挥钢管对混凝土的约束作用，待煤矸石混凝土凝固后，在外钢管上按照设计要求施工切割缝，切割缝宽度为外钢管高度的1/10。本实用新型结构简单，施工方便，充分发挥双壁空心柱在煤矿巷道支护特别是深部软岩巷道和动压影响巷道支护中的技术经济优势。

技术领域

本实用新型涉及一种煤矿巷道支护结构，尤其是一种矿用钢管约束煤矸石混凝土双壁空心墩柱，用于煤矿深部软岩巷道与动压影响巷道临时支护或永久支护技术中。

背景技术

钢管混凝土墩柱结构作为一种在土木工程领域普遍应用的组合结构形式，近年来在煤矿井下支护特别是深部软岩巷道、动压影响巷道得到越来越多的应用。钢管混凝土墩柱是在空钢管中注入普通混凝土形成的一种组合结构。对于圆钢管约束混凝土而言，圆钢管处于环向受拉，径向和纵向受压的三向应力状态，当钢管的环向拉应力达到屈服应力时，钢管的纵向压应力达到最大。由于混凝土的泊松比小于钢管的泊松比，因此在承载初期混凝土并没有受到钢管的有效约束。随着混凝土的不断膨胀，当其与钢管的变形达到一致时，钢管开始向混凝土施加有效约束应力。但是由于钢管混凝土墩柱在轴向荷载作用下钢管会出现屈曲变形，导致钢管的有效约束应力不能得到有效的发挥。为解决现有钢管混凝土柱在钢管出现屈曲之后带来的应力峰值下降问题，本实用新型提出一种由内外钢管和煤矸石混凝土构成的双壁空心组合结构。外钢管不承受或承受很少一部分纵向荷载，主要起到约束混凝土的作用，内钢管在承受纵向荷载的同时对混凝土提供一定的约束力。与钢管约束混凝土不同的是该组合结构只在内外两个钢管中间的空隙充填煤矸石混凝土，内钢管中不充填任何材料。考虑到普通混凝土使用的骨料的不可再生性以及从地面运输到井下施工地点的操作复杂性，采用井下巷道掘进过程中产生的煤矸石作为混凝土骨料代替传统的混凝土骨料充填到双壁空心柱中组成的矿用钢管约束煤矸石混凝土双壁空心墩柱具有明显的技术经济优势。

发明内容

技术问题：本实用新型的目的是提供一种能够应用于深部软岩巷道、动压影响巷道的支护结构，解决传统钢管混凝土墩柱在实际使用过程中由于钢管屈曲引起的应力峰值下降问题，同时充分利用井下巷道掘进过程中产生的废弃煤矸石，在保证墩柱基本力学特性的前提下最大限度的降低生产成本。

矿用钢管约束煤矸石混凝土双壁空心墩柱，主要包括外钢管，内钢管和煤矸石混凝土组成，待煤矸石混凝土凝固后，在外钢管上施工切割缝。所述的外钢管与内钢管具有相同的高度，施工过程中同心放置，所述的煤矸石混凝土采用井下巷道掘进过程中产生的煤矸石替代普通混凝土中的粗骨料和细骨料，添加设计要求的水和水泥搅拌后充填到外钢管和内钢管中间的空隙中，内钢管中部不再填充任何充填材料。所述的矿用钢管约束煤矸石混凝土双壁空心墩柱，为充分发挥钢管对混凝土的约束作用，待煤矸石混凝土凝固后，在外钢管上按照设计要求施工切割缝，切割缝宽度为外钢管高度的1/10。切割缝可位于外钢管的上下两端、中部或沿外钢管高度方向布置。

本实用新型的有益效果在于所述的新型组合结构只在两个同心放置的钢管中间的空隙充填煤矸石混凝土，不仅减少了传统钢管混凝土墩柱中混凝土的使用量，而且提高了墩柱的抗弯变形能力，可以有效避免钢管屈曲对整个墩柱承载力产生的不利影响。此外，由于采用井下巷道掘进过程中产生的煤矸石代替普通混凝土中的粗骨料和细骨料，煤矸石得到有效的回收利用，同时节省了混凝土的使用成本。

附图说明

图1是本实用新型矿用钢管约束煤矸石混凝土双壁空心墩柱立体结构示意图；

图2是本实用新型矿用钢管约束煤矸石混凝土双壁空心墩柱俯视图；

图3是本实用新型矿用钢管约束煤矸石混凝土双壁空心墩柱切割缝分布示意图；