一种硬质岩滞后型饼层岩爆类型的施工支护体系及方法与流程

本发明涉及隧洞支护，具体而言，涉及一种硬质岩滞后型饼层岩爆类型的施工支护体系及方法。

背景技术：

1、在高地应力条件下，开挖后断面成型较好、残孔率高，随着时间的推移，断面成型变差，爆破残孔率基本消失。已支护部位内部围岩出现的浅表饼层破坏，薄层状结构、走向产状近一致，破裂面呈张性特点，破坏深度0.2m～0.4m居多，局部0.5m～1m，是高地应力区洞室形成二次破坏的重要诱因；滞后型浅表饼层随埋深和洞径尺寸的增大而加剧，应力分级越高、岩爆烈度分级越高、支护滞后时间越长，滞后型浅表饼层破坏越严重。

2、现有的隧洞支护体系及工艺中，对于锚杆的配置仅仅是考虑径向连接支护作用，不仅对于岩层冲击没有缓冲释能效果，而且即使考虑了部分缓冲释能功能，也存在支护强度较差的问题，导致支护效果不理想。

3、有鉴于此，特提出本申请。

技术实现思路

1、本发明的第一个目的在于提供一种硬质岩滞后型饼层岩爆类型的施工支护体系，该支护体系通过在支护组件的基础上配置采用释能锚杆与全长粘结锚杆呈特定分布的锚护组件，能够既对岩层冲击进行一定缓冲，并且支护强度足够，具备较好的支护效果。

2、本发明的第二个目的在于提供一种硬质岩滞后型饼层岩爆类型的施工支护方法，该支护方法利用上述的支护体系进行安装施工，不仅具备该支护体系的优势，并且在施工过程中能够保证施工安全性、实用性以及较好的过程支护效果。

3、本发明的实施例是这样实现的：

4、第一方面，一种硬质岩滞后型饼层岩爆类型的施工支护体系，包括支护组件和锚护组件，支护组件包括沿第一方向依次设置的柔性钢筋绳层、初喷纳米材料钢纤维混凝土层、钢筋结构网层以及复喷纳米材料纤维混凝土层，其中，第一方向为岩层至隧洞的连线方向；锚护组件包括多根释能锚杆以及多根全长粘结锚杆，释能锚杆与全长粘结锚杆一端均穿设于岩层中，另一端均穿过支护组件；其中，多根释能锚杆以及多根全长粘结锚杆分布关系如下：以支护组件靠近岩层的表面为基准面，释能锚杆与全长粘结锚杆呈矩形阵列排布，且该矩形阵列的相邻排子项以及相邻列子项均相互错开。

5、在可选地实施方式中，释能锚杆与全长粘结锚杆同钢筋结构网层的穿插处设置有垫板，垫板紧压于钢筋结构网层的外侧。

6、在可选地实施方式中，初喷纳米材料钢纤维混凝土层和复喷纳米材料纤维混凝土层中的纳米材料为xpm纳米材料。

7、在可选地实施方式中，钢筋结构网层采用网格结构，网格尺寸为5cm×5cm。

8、在可选地实施方式中，相邻释能锚杆之间的间距不大于1.2m，释能锚杆的长度短于全长粘结锚杆的长度。

9、在可选地实施方式中，释能锚杆包括锚杆杆体以及连接在锚杆杆体两端的锚杆锚头和预紧部件，锚杆杆体与预紧部件之间安装有释能部件，预紧部件形成用于调节释能部件支撑力的预紧部。

10、在可选地实施方式中，释能部件包括套筒以及设置于套筒内的释能弹簧和阻尼器，释能弹簧位于阻尼器靠近预紧部件的一侧；套筒一端通过连接器与锚杆杆体连接，另一端与预紧部件活动连接，预紧部能够伸入至套筒内并作用释能弹簧。

11、在可选地实施方式中，预紧部件包括支撑杆、螺母、释能环以及支撑板，支撑杆一端形成预紧部，另一端配合螺母，支撑板套设于预紧部与螺母之间的支撑杆上，支撑板用于支撑于岩层的岩壁，释能环通过连接片设置于支撑板与螺母之间。

12、第二方面，一种硬质岩滞后型饼层岩爆类型的施工支护方法，应用上述的硬质岩滞后型饼层岩爆类型的施工支护体系，该方法包括：s1：隧洞开挖时采用光面爆破，在出渣后对开挖掌子面和周边洞壁进行危石清除，然后采用高压水枪进行冲洗；s2：清洗完毕后静置2-3天，确定是否具备施工安全条件，若具备施工安全条件，则清除表面片帮；s3：进行柔性钢筋绳层的挂网作业，然后进行初喷纳米材料钢纤维混凝土层的施工；s4：进行释能锚杆的施工安装，然后再进行全长粘结锚杆的施工安装；s5：在锚杆施工完成后采用钢筋结构网层连接释能锚杆以及全长粘结锚杆，在释能锚杆、全长粘结锚杆同钢筋结构网层的穿设处安装垫板，然后进行复喷纳米材料纤维混凝土层的施工。

13、在可选地实施方式中，步骤s4中，先将释能锚杆的锚头和杆体置于钻孔内再进行释能锚杆的安装。

14、本发明实施例的有益效果是：

15、本发明实施例提供的硬质岩滞后型饼层岩爆类型的施工支护体系利用柔性钢筋绳层、初喷纳米材料钢纤维混凝土层、钢筋结构网层以及复喷纳米材料纤维混凝土层构成的支护组件作为基础支撑部件，结合采用特定分布的释能锚杆与全长粘结锚杆构成的锚护组件，不能能够对隧洞岩层进行充足支撑，而且能够应对一定程度的岩层冲击，在缓冲释能的过程中依然能够保证足够的支撑强度；

16、本发明实施例提供的硬质岩滞后型饼层岩爆类型的施工支护方法利用上述的支护体系进行安装施工，不仅在整个施工过程中，保证隧洞支护的安全性和可靠性，而且具备该支护体系的支护优势，能够应对滞后型岩爆类型的可靠支护场景；

17、总体而言，本发明实施例提供的硬质岩滞后型饼层岩爆类型的施工支护体系及方法采用柔性与刚性结合，契合滞后型饼层岩爆特点，能够有效减弱岩爆发生的冲击和影响，从而有效减弱或消除滞后型饼层岩爆对岩体的危害。

技术特征：

1.一种硬质岩滞后型饼层岩爆类型的施工支护体系，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的硬质岩滞后型饼层岩爆类型的施工支护体系，其特征在于，所述释能锚杆与所述全长粘结锚杆同所述钢筋结构网层的穿插处设置有垫板，所述垫板紧压于所述钢筋结构网层的外侧。

3.根据权利要求1所述的硬质岩滞后型饼层岩爆类型的施工支护体系，其特征在于，所述初喷纳米材料钢纤维混凝土层和复喷纳米材料纤维混凝土层中的纳米材料为xpm纳米材料。

4.根据权利要求1所述的硬质岩滞后型饼层岩爆类型的施工支护体系，其特征在于，所述钢筋结构网层采用网格结构，网格尺寸为5cm×5cm。

5.根据权利要求1所述的硬质岩滞后型饼层岩爆类型的施工支护体系，其特征在于，相邻所述释能锚杆之间的间距不大于1.2m，所述释能锚杆的长度短于所述全长粘结锚杆的长度。

6.根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的硬质岩滞后型饼层岩爆类型的施工支护体系，其特征在于，所述释能锚杆包括锚杆杆体以及连接在所述锚杆杆体两端的锚杆锚头和预紧部件，所述锚杆杆体与所述预紧部件之间安装有释能部件，所述预紧部件形成用于调节所述释能部件支撑力的预紧部。

7.根据权利要求6所述的硬质岩滞后型饼层岩爆类型的施工支护体系，其特征在于，所述释能部件包括套筒以及设置于所述套筒内的释能弹簧和阻尼器，所述释能弹簧位于所述阻尼器靠近所述预紧部件的一侧；所述套筒一端通过连接器与所述锚杆杆体连接，另一端与所述预紧部件活动连接，所述预紧部能够伸入至所述套筒内并作用所述释能弹簧。

8.根据权利要求7所述的硬质岩滞后型饼层岩爆类型的施工支护体系，其特征在于，所述预紧部件包括支撑杆、螺母、释能环以及支撑板，所述支撑杆一端形成所述预紧部，另一端配合所述螺母，所述支撑板套设于所述预紧部与所述螺母之间的所述支撑杆上，所述支撑板用于支撑于岩层的岩壁，所述释能环通过连接片设置于所述支撑板与所述螺母之间。

9.一种硬质岩滞后型饼层岩爆类型的施工支护方法，其特征在于，应用如权利要求2-8中任一项所述的硬质岩滞后型饼层岩爆类型的施工支护体系，该方法包括：

10.根据权利要求9所述的硬质岩滞后型饼层岩爆类型的施工支护方法，其特征在于，所述步骤s4中，先将所述释能锚杆的锚头和杆体置于钻孔内再进行释能锚杆的安装。

技术总结
本发明公开了一种硬质岩滞后型饼层岩爆类型的施工支护体系及方法，涉及隧洞支护技术领域，该支护体系包括支护组件和锚护组件，支护组件包括依次设置的柔性钢筋绳层、初喷纳米材料钢纤维混凝土层、钢筋结构网层以及复喷纳米材料纤维混凝土层；锚护组件包括多根释能锚杆以及多根全长粘结锚杆，其中，以支护组件靠近岩层的表面为基准面，释能锚杆与全长粘结锚杆呈矩形阵列排布，且该矩形阵列的相邻排子项以及相邻列子项均相互错开；该支护方法应用该支护体系实现。该支护体系及方法采用柔性与刚性结合，契合滞后型饼层岩爆特点，能够有效减弱岩爆发生的冲击和影响，从而有效减弱或消除滞后型饼层岩爆对岩体的危害。

技术研发人员：邢云腾,马行东,张世殊,田雄,马金根,吴章雷,彭仕雄,李永红,黎昌有,袁国庆,贾翔
受保护的技术使用者：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15