一种锚网与改性喷射橡胶混凝土的动压巷道联合支护结构

1.本发明属于矿井建设领域，具体涉及一种锚网与改性喷射橡胶混凝土的动压巷道联合支护结构，以及基于分布式光纤的监测设置。


背景技术：

2.动压巷道建设一直面临着炸浆皮及支护失效等工程难题，在现有技术中一直没有对应的有效支护方式和监测技术；橡胶混凝土可增加一般混凝土的塑性变形能力，但在矿井建领域尚未有应用先例。
3.如申请号为201820255101.7的中国实用新型专利，公开了一种适用于动压巷道的强顶固底两帮卸压支护结构，它解决了现有技术中动压巷道易受采掘扰动而破坏的问题，在保证原有支护结构不破坏的基础上，利用两帮卸压转移动压扰动，最终达到巷道持续稳定的有益效果。在该申请中，虽然对动压巷道进行有效的支护，但是却无法避免炸浆皮导致支护失效的问题，并且，没有相应的监测模块进行实时监测。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种锚网与改性喷射橡胶混凝土的动压巷道联合支护结构，解决动压巷道中一般喷射混凝土出现的炸浆皮的破坏现象，以及由此诱发的支护失效破坏，并通过监测技术避免造成不可挽回的经济损失。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
6.一种锚网与改性喷射橡胶混凝土的动压巷道联合支护结构，包括锚杆、钢筋网架、改性喷射橡胶混凝土、分布式光纤以及测试终端与信号站；
7.所述钢筋网架沿巷道开挖方向铺设在动压巷道内壁上，锚杆的一端固定在动压巷道围岩中，另一端与钢筋网架固定连接；测试终端与信号站中的信号盒固定在钢筋网架上；分布式光纤也绑扎在钢筋网架上并与测试终端与信号站连通；改性喷射橡胶混凝土喷射在动压巷道内壁上，并覆盖钢筋网架。
8.进一步地，所述钢筋网架采用光圆钢筋，沿巷道开挖方向布置在巷道围岩上，并采用焊接或绑扎形成刚性网架。
9.进一步地，所述锚杆包括外杆和内杆，内杆上固定有第一托盘，第一托盘位于外杆内部并可在其内部滑动；外杆的端部固定有第二托盘，内杆能够贯穿第二托盘；第一托盘与第二托盘之间安装有高强弹簧件，外杆锚固在围岩的深处，内杆远离外杆的一端伸出在围岩临空面，并套有第三托盘，第三托盘上分布有球形空槽，球形空槽内黏有中空的高强刚性球，内杆远离外杆的一端螺纹连接有螺母，第三托盘紧贴在围岩临空面上；内杆一端与钢筋网架固定连接。
10.进一步地，第一托盘上设置有内螺纹，与内杆上的外螺纹配合实现相互固定；第二托盘上设置有外螺纹，与外杆中的内螺纹配合实现相互固定。
11.进一步地，所述改性喷射橡胶混凝土内添加有纤维和橡胶颗粒。
12.进一步地，所述测试终端与信号站包括信号盒，信号盒内安设信号中继站模块和信号测试解调仪，监测的数据信号由信号中继站模块可传输至地面监测站汇总。
13.进一步地，一种安装上述联合支护结构的方法，包括以下步骤：
14.步骤一，在动压巷道掘进开挖后，在动压巷道中安装锚杆，并进行钢筋网架的铺设；并对分布式光纤进行走线定位；
15.步骤二，将测试终端与信号站的信号盒固定在钢筋网架上，并接好分布式光纤；
16.步骤三，进行改性喷射橡胶混凝土喷射作业，流程包括：
①
细砂、瓜子片、橡胶颗粒、玄武岩纤维、水泥等的拌和，
②
拌合料，速凝剂及压缩空气输送至喷射机，
③
喷射机出料与水输送至喷头，对着动压巷道内壁进行喷射，并覆盖钢筋网架；从而构成改性喷射橡胶混凝土；
17.步骤四，调试测试终端与信号站，并开启监测。
18.本发明的有益效果：
19.1、针对动压巷道的支护特征，以普通混凝土为基材，以橡胶和纤维作为改性材料，增加喷射混凝土的韧性与抗裂性，结合锚网支护形成的联合支护方式来达到对动压巷道围岩支护的刚柔并济，有效避免动压巷道喷射混凝土支护中常出现的炸浆皮和开裂现象；
20.2、基于光频域反射技术的分布式光纤监测模块可实现支护结构应变和开裂的长效监测。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本发明联合支护结构的整体结构示意图；
23.图2是本发明的锚杆结构示意图；
24.图3是本发明的改性喷射橡胶混凝土结构示意图；
25.图4是本发明的测试终端与信号站结构示意图。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
27.如图1所示，一种锚网与改性喷射橡胶混凝土的动压巷道联合支护结构包括锚杆1、钢筋网架2、改性喷射橡胶混凝土3、分布式光纤4以及测试终端与信号站5；
28.所述钢筋网架2沿巷道开挖方向铺设在动压巷道的内壁上，锚杆1的一端固定在动压巷道围岩中，另一端与钢筋网架2固定连接；测试终端与信号站5中的信号盒固定在钢筋网架2上；分布式光纤4也绑扎在钢筋网架2上并与试终端与信号站5连通；改性喷射橡胶混凝土3喷射在动压巷道上，并覆盖钢筋网架2。
29.钢筋网架2采用光圆钢筋，沿巷道开挖方向铺设在动压巷道的内壁上，采用焊接或
绑扎形成刚性网架。
30.如图2所示，锚杆1包括外杆11和内杆12，内杆12上固定有第一托盘14，第一托盘14位于外杆11内部并可在其内部滑动；外杆11的端部固定有第二托盘15，内杆12能够贯穿第二托盘15；第一托盘14与第二托盘15之间安装有高强弹簧件13，外杆11锚固在围岩10的深处，内杆12远离外杆11的一端伸出在围岩临空面，并套有第三托盘16，第三托盘16上分布有球形空槽，球形孔槽内黏有中空的高强刚性球17，内杆12远离外杆11的一端螺纹连接有螺母18，通过拧动螺母18来将第三托盘16压紧在围岩临空面上；并且，通过拧动螺母18，能够实现对内杆12伸出围岩临空面的长度进行调节，从而达到对锚杆1长度的调节；内杆12伸出围岩临空面的一端与钢筋网架2固定连接；此外，高强弹簧件13可以对围岩动压起到有效的缓冲和释放作用；
31.在本实施例中，第一托盘14上设置有内螺纹，与内杆12上的外螺纹配合实现相互固定；第二托盘15上设置有外螺纹，与外杆11中的内螺纹配合实现相互固定；从而来便于对内杆12以及高强弹簧件13的拆卸和安装。
32.如图3所示，改性喷射橡胶混凝土3内设置有纤维31和橡胶颗粒32；纤维31可有效阻止混凝土喷层的开裂扩展；橡胶颗粒32有效改善一般混凝土的脆性破坏，更加适合动压巷道的支护特征。
33.如图4所示，测试终端与信号站5包括信号盒，信号盒内安设信号中继站模块52和信号测试解调仪51，监测的数据信号由信号中继站模块52可传输至地面监测站汇总。
34.联合支护结构的施工安装步骤为：
35.步骤一，在动压巷道掘进开挖后，先动压巷道中安装锚杆1，再进行钢筋网架2的铺设，锚杆1的内杆12端部与钢筋网架2固定连接；并对分布式光纤4进行走线定位；
36.步骤二，在钢筋网架2上进行信号盒固定，将信号测试解调仪51和信号中继站模块52安装在信号盒内，以构成测试终端与信号站5，并接好分布式光纤4；
37.步骤三，进行改性喷射橡胶混凝土喷射作业，流程包括：
①
细砂、瓜子片、橡胶颗粒、玄武岩纤维、水泥等的拌和，
②
拌合料，速凝剂及压缩空气输送至喷射机，
③
喷射机出料与水输送至喷头，对着动压巷道进行喷射，并覆盖钢筋网架2；从而构成改性喷射橡胶混凝土3；
38.步骤四，调试测试终端与信号站5，并开启监测，最终所有监测信号通过信号中继站模块52传输至地面控制室。
39.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
40.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。