深部大型硐室底板組合樁基群加固治理技術制造技術

本發明專利技術公開了深部大型硐室底板組合樁基群加固治理技術，包括底板反底拱結構、組合強基礎梁結構和組合樁結構。其中，反底拱結構以U型鋼和雙層鏈接鋼筋網為骨架，澆筑混凝土而成，能夠將底板破壞應力分解和平衡；組合強基礎梁結構以橫向組合鋼梁和雙層鏈接鋼筋網為骨架，澆筑混凝土而成，有效抵御底板破壞應力；組合樁結構由組合錨索束輔以高壓封閉注漿膠結圍巖而成，能夠提供高預應力，限制硐室底板的初期變形；雙層鏈接鋼筋網將以上三種結構聯接在一起，整體形成組合樁基群結構。該發明專利技術專利，將硐室底板加固形成封閉性整體結構，加強各個支護構件的聯接和協同作用，能夠有效保證深部大型硐室底板的安全穩定。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及煤礦地下空間支護技術，具體是深部大型硐室底板組合樁基群加固治理技術。
技術介紹
隨著煤炭開采強度的不斷加大，資源日益減少，開采深度逐年增加，尤其是老牌煤炭生產基地，逐步步入千米深井的開采行列。在深部高地應力作用下，巷道支護問題日漸凸顯；尤其是深部大型硐室，破壞尤為嚴重和劇烈。大型硐室服務年限長，一旦破壞，返修時間長、工程量大，嚴重制約著礦井的正常安全生產；底板作為整個硐室穩定的基礎，其穩定性將決定整個硐室的安全穩定。當下深部巷道底板治理技術和結構多種多樣，但針對深部大型硐室底板加固治理技術較少，同時當下已有硐室底板加固治理技術和結構存在一些不足之處：往往采用單一加固技術和結構，治理效果差，未能結合多種技術和結構對硐室底板進行加固，不能有效發揮各支護技術和結構的協同作用；支護結構各構件之間的聯接性不強，往往出現因某一構件破壞而導致支護結構的整體破壞失穩；未能將硐室底板加固形成整體結構，底板存在明顯的弱點和弱面，導致從弱點和弱面突破進而破壞整個底板；未能在硐室底板形成封閉性結構，導致水等外界因素對底板產生長期影響而破壞。
技術實現思路
本專利技術主要目的在于提供一種整體性好、封閉性強、易于現場施工的深部大型硐室底板加固治理技術，將整個硐室底板加固形成封閉性整體結構，結構具有極強的抗彎、承重能力，抑制硐室底板初期變形的同時，能夠有效的抵御底板破壞應力，保證深部硐室底板的安全穩定。本專利技術專利為實現上述目的，采用以下技術方案：深部大型硐室底板組合樁基群加固治理技術，包括底板反底拱結構、組合強基礎梁結構和組合樁結構；通過雙層鏈接鋼筋網將反底拱結構、組合強基礎梁結構和組合樁結構聯接在一起，混凝土澆筑形成整體樁基群結構，防止底板存在明顯弱點和弱面。所述反底拱結構以U型鋼和雙層鏈接鋼筋網為骨架，澆筑混凝土而成，反底拱結構能夠有效的將底板破壞應力分解和平衡。所述組合強基礎梁結構以橫向組合鋼梁和雙層鏈接鋼筋網為骨架，輔以混凝土澆筑而成，強基礎梁結構抗彎、承重能力強，能夠有效抵御底板破壞應力。所述組合樁結構由組合錨索束輔以高壓封閉注漿膠結圍巖體而成，組合樁結構抗拉拔、剪切能力強，能夠提供較高的預應力，限制硐室底板的初期變形。作為改進，所述反底拱結構，U型鋼為礦用29U型鋼，雙層鏈接鋼筋網采用HRB335、φ8mm的鋼筋編織，網格尺寸300×300mm，兩層鋼筋網間距400mm。作為改進，所述組合強基礎梁結構，橫向組合鋼梁為礦用12#工字鋼加工焊接而成，焊接點均采用破口焊接，雙層鏈接鋼筋網采用HRB335、φ8mm的鋼筋編織，網格尺寸300×300mm，兩層鋼筋網間距300mm。作為改進，所述組合樁結構，組合錨索束為3根φ17.6mm的礦用普通錨索組合而成，托盤為400×400×20mm的方形鋼板，螺母為礦用通用螺母，組合錨索束單根錨索預緊力不小于120kN，高壓封閉注漿壓力不小于6MPa。作為改進，所述混凝土為礦用混凝土，標號C30。本專利技術的有益效果是：1、形成的反底拱結構能夠將底板破壞應力加以分解和平衡；強基礎梁結構，具有較高的抗彎、承重能力，能夠有效的抵御底板破壞應力；2、形成的硐室底板組合樁結構，具有較強的抗剪、抗拉拔能力，能夠抵御底板破壞載荷的同時，提供較高的預應力，抑制底板圍巖的初期變形；3、形成的底板組合樁基群整體封閉性結構，各支護構件相互聯接、協同作用，減小支護構件被逐一破壞的概率，防止底板存在明顯的弱點和弱面，隔絕了水等外界因素對底板的影響和損壞。附圖說明圖1是深部大型硐室底板組合樁基群加固治理技術的結構示意圖。圖2是組合強基礎梁結構及其原理示意圖。圖3是橫向組合鋼梁結構及加工示意圖。圖4是組合樁結構及原理示意圖。圖5是組合錨索束結構示意圖。圖中：反底拱結構1、反底拱U型鋼7、雙層鏈接鋼筋網4、混凝土6；組合強基礎梁結構2、底板橫向組合鋼梁5；組合樁結構3、組合錨索束8、注漿膠結圍巖體9；雙層鏈接鋼筋網下層鋼網41、縱向拉筋42、上層鋼筋網43；橫向組合鋼梁破口焊接點51；組合錨索束鉆孔81、礦用普通錨索82、注漿短管83、托盤84、螺母85；q硐室底板豎向破壞力，q’硐室底板豎向破壞力的反力，Fx、Fy為q的水平和垂直分力，Fx’、Fy’為q’的水平和垂直分力，q1錨索束預應力，q0硐室底板均布預應力，N、F為組合樁結構的水平和豎向破壞力，N1、N2為N的分力，F1、F2為F的分力。具體實施方式下面結合圖1至圖5詳細說明本專利技術專利的具體結構、工作原理和現場施工步驟。本專利技術專利的具體結構如下：深部大型硐室底板組合樁基群加固治理技術，其主要特征在于：包括反底拱結構1、組合強基礎梁結構2、組合樁結構3；所述反底拱結構1，以U型鋼7和雙層鏈接鋼筋網4為骨架，澆筑混凝土6而成；所述組合強基礎梁結構2，以雙層鏈接鋼筋網4、橫向組合鋼梁5為骨架，澆筑混凝土6而成；所述組合樁結構3，由組合錨索束8，輔以高壓封閉注漿膠結圍巖體9而成；所述U型鋼7為礦用29U型鋼；所述雙層鏈接鋼筋網4，包括下層鋼筋網41、縱向拉筋42、上層鋼筋網43，采用HRB335、φ8mm的鋼筋編織，網格尺寸300×300mm；所述混凝土6為礦用混凝土，標號C30；所述橫向組合鋼梁5為礦用12#工字鋼加工而成，焊接點51采用破口焊接；所述組合錨索束8，包括組合錨索束鉆孔81、礦用普通錨索82、注漿短管83、托盤84、螺母85；所述礦用普通錨索82為3根φ17.6mm的錨索組合而成；所述托盤84為400×400×20mm的方形鋼板。本專利技術專利深部大型硐室底板組合樁基群加固治理技術工作原理如下：通過反底拱結構1將底板破壞力q積聚和分解為沿反底拱1斷面的q和q’，能夠有效的將破壞應力的水平分力Fx和Fx’平衡，降低底板破壞應力。組合樁結構3能夠將作用在其自身上的水平和豎向破壞力N、F有效的分解，降低破壞力，保持自身結構的平衡和穩定。水平應力可分解為沿組合樁結構2的軸向力和法向力：（1）對于垂直應力：（2）沿組合樁結構2的軸向力Q1和法向力Q2：（3）組合樁的組合錨索束8施加的預緊力q1，通過強基礎梁結構2將預緊力轉化為沿硐室底板均布的預緊力q0，有效抑制底板圍巖的初期變形。通過雙層鏈接鋼筋網4和整體澆筑混凝土6，將反底拱結構1、組合強基礎梁結構2、組合樁結構3聯接在一起，形成整體樁基群結構本文檔來自技高網...

【技術保護點】
深部大型硐室底板組合樁基群加固治理技術，其主要特征在于：包括底板反底拱結構、組合強基礎梁結構和組合樁結構；所述反底拱結構以U型鋼和雙層鏈接鋼筋網為骨架，澆筑混凝土而成；所述組合強基礎梁結構，以橫向組合鋼梁和雙層鏈接鋼筋網為骨架，輔以混凝土澆筑而成；所述組合樁結構由組合錨索束輔以高壓封閉注漿膠結圍巖體而成；反底拱結構、組合強基礎梁結構、組合樁結構之間通過雙層鏈接鋼筋網聯接在一起，輔以混凝土澆筑形成整體樁基群封閉結構。

【技術特征摘要】
1.深部大型硐室底板組合樁基群加固治理技術，其主要特征在于：包括底板反底拱結
構、組合強基礎梁結構和組合樁結構；所述反底拱結構以U型鋼和雙層鏈接鋼筋網為骨架，
澆筑混凝土而成；所述組合強基礎梁結構，以橫向組合鋼梁和雙層鏈接鋼筋網為骨架，輔以
混凝土澆筑而成；所述組合樁結構由組合錨索束輔以高壓封閉注漿膠結圍巖體而成；反底
拱結構、組合強基礎梁結構、組合樁結構之間通過雙層鏈接鋼筋網聯接在一起，輔以混凝土
澆筑形成整體樁基群封閉結構。
2.如權利要求1所述的深部大型硐室底板組合樁基群加固治理技術，其特征在于：所述
反底拱結構，U型鋼為礦用29U型鋼，雙層鏈接鋼筋網采用HRB335、φ8mm的鋼筋編織，網格尺
寸300×300mm，兩層鋼筋網間距...

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱光麗，王樹立，張貴彬，
申請(專利權)人：山東科技大學，
類型：發明
國別省市：山東;37