[实用新型]一种用于控制巷道底鼓的钢管混凝土桩支护结构

说明书

本实用新型公开了一种用于控制巷道底鼓的钢管混凝土桩支护结构，包括：设置于巷道底板上部的反底拱结构，穿透于反底拱结构和底板的浅部围岩注浆孔，所述注浆孔按一定间排距施工；设置于巷道两个底角的底板钻孔，底板钻孔内部设置有钢管混凝土桩；相邻钢管混凝土桩通过托盘和钢梁相互连接；底边表面喷涂有一层防水材料，防水材料上部设置有填平的碎石。本实用新型通过底板浅部注浆强化岩层强度和钢管混凝土桩抵抗底板岩层滑移，实现对巷道底鼓的有效控制，施工简单、操作方便、降低巷道返修次数和工人劳动强度。

技术领域：

本实用新型属于井巷治理技术领域，尤其涉及一种用于控制巷道底鼓的钢管混凝土桩支护结构。

背景技术

底鼓是煤矿巷道(硐室)及地下工程中常见的矿压显现现象，随着煤矿开采深度的增加，巷道(硐室)底鼓现象越来越严重。巷道底鼓发生的主要影响因素包括地应力、开采扰动、水理作用、支护结构、底板岩性等，底鼓大多是由上述因素互相组合作用引起的。巷道底鼓后使断面收缩、底板不平，影响矿井运输、通风、行人等，甚至造成巷道报废，严重制约矿井安全生产。

目前，对于巷道底鼓治理的支护结构包括全断面金属支架、底板锚杆及锚索支护、底板注浆、底板切槽等，上述结构主要是通过岩层加固、岩层卸压及加固与卸压复合的结构实施底鼓控制，具有一定的控制效果，但巷道底板变形破坏主要是底板岩层发生滑移运动所致，造成现阶段巷道底鼓加固效果差，甚至巷道需要多次返修，支护成本高，增加了底鼓控制与治理劳动强度。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型基于巷道底板滑移理论及岩石遇水软化特性，提供一种用于控制巷道底鼓的钢管混凝土桩支护结构，适用于煤矿巷道、硐室底鼓控制与治理的技术，主动控制底板岩层滑移，保证巷道长期稳定。

为达到上述目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种用于控制巷道底鼓的钢管混凝土桩支护结构，其特征在于，包括：设置于巷道底板上部的反底拱结构，穿透于反底拱结构和底板的浅部围岩注浆孔，所述注浆孔按一定间排距施工；设置于巷道两个底角的底板钻孔，底板钻孔内部设置有钢管混凝土桩；相邻钢管混凝土桩通过托盘和钢梁相互连接；底边表面喷涂有一层防水材料，防水材料上部设置有填平的碎石。

进一步，所述的反底拱结构的最大深度为300mm。

进一步，所述的注浆孔深度为预计的巷道底板破坏深度，底板破坏深度由公式1、2确定，注浆孔间排距根据现场注浆液扩散试验确定，一般在2-3m之间，注浆压力不大于3MPa，注浆孔直径为42mm，注浆管利用直径42mm无缝钢管制作，长度小于注浆孔1m，注浆材料为水泥和添加剂。

式中：D-为巷道底板破坏深度，m；X-为巷帮塑性区宽度，m；φ-为岩石内摩擦角，°；M-为巷帮高度，m；f-为岩层内摩擦系数；K-为应力集中系数；H-为巷道埋深，m；γ-为岩石容重，MN/m³；C-为巷帮岩石(煤体)内聚力，MPa；ξ-三轴应力系数，

进一步，根据底板滑移线理论，巷帮下方三角形区域为受上覆岩层压力作用后主动运动区域AOC、A′O′C′，该主动运动区域以与x轴呈方向运动，钢管混凝土桩的方向要与其运动方向垂直，即巷道两侧钢管混凝土桩与巷帮侧x轴呈角布置。

进一步，所述的底板钻孔直径为50mm-70mm之间，底板钻孔长度大于受力后主运动区域的边界点长度AC或A′C′，方能使形成的钢管混凝土桩有效控制主动运动区域额的运动，钻孔长度大于受力后主运动区域的边界点长度AC或A′C′2m，钻孔排距在2-3m之间。

进一步，所述的钢管直径为40mm-50mm之间，钢管长度较钻孔长度短0.5m，钢管一端加工成丝扣，丝扣长度50mm，钢管安装后外露长度150mm。

本实用新型的有益效果在于：