井巷支护装置和井巷支护方法

技术领域

本发明涉及井巷支护技术领域，具体地，涉及一种井巷支护装置和井巷支护方法。

背景技术

在地下工程中，井巷多采用管棚注浆+钢筋混凝土、锚网喷+钢筋混凝土的组合支护装置。以上支护装置虽能有效解决一些破碎岩层及第四系地层支护，但对于采用冻结法施工的井巷具有缺陷，在冻结壁上喷射的混凝土不易挂壁，混凝土回弹大，喷射混凝土浪费多，而且会加剧冻结壁的解冻速度。另外，在人工冻结岩层中，不易注浆，而且施工锚网支护易穿透破坏冻结壁。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的实施例提出一种井巷支护装置，该井巷支护装置具有在护盾层和井巷的侧壁之间的空隙内通过注浆形成浆体保护层，避免喷射混凝土，能够保护井巷的侧壁的冻结层。

本发明的实施例提出一种井巷支护方法，该井巷支护方法在护盾层和井巷的侧壁之间的空隙内注浆形成浆体保护层，避免喷射混凝土，能够保护井巷的侧壁的冻结层。

根据本发明实施例的井巷支护装置包括混凝土支护体、支撑体、护盾层和浆体保护层，所述支撑体包括第一部分和第二部分，所述第二部分设在所述第一部分的底部且与所述第一部分围成空腔，所述混凝土支护体位于所述空腔内，所述护盾层至少设在所述第一部分的外周上，所述浆体保护层至少设在所述护盾层的外周上。

根据本发明实施例的井巷支护装置，利用支撑体形成稳定的支撑，将护盾层固定在支撑体的第一部分的外周上，具有在护盾层和井巷的侧壁之间的空隙内通过注浆形成浆体保护层，能够避免喷射混凝土，而且利用支撑体替代锚网支护，因此能够保护井巷的侧壁的冻结层。

在一些实施例中，所述第一部分包括弧形部和直线部，所述直线部为两个，两个所述直线部在第一方向上相对设置，所述直线部沿正交于所述第一方向的第二方向延伸，所述弧形部的两端分别与两个所述直线部相连，所述第二部分的两端分别与两个所述直线部相连。

在一些实施例中，所述直线部的一端与所述弧形部相连，所述直线部的另一端适于与所述井巷的底板相连。

在一些实施例中，所述护盾层与所述井巷的侧壁间隔开，所述浆体保护层填充在所述护盾层和所述井巷的侧壁之间的空隙内。

在一些实施例中，所述井巷支护装置还包括第一注浆管，所述第一注浆管的一端与所述支撑体相连，所述第一注浆管的另一端贯穿所述护盾层且适于伸入到所述空隙内。

在一些实施例中，所述第一注浆管为多个，多个所述第一注浆管沿所述支撑体的外周间隔布置。

在一些实施例中，所述混凝土支护体包括第一支护体和第二支护体，所述第二支护体设在所述第一支护体的底部且与所述第一支护体围成井巷通道，所述第一支护体设在所述第一部分的内侧，所述第二支护体设在所述第二部分的内侧，所述第一支护体包括弧形段和直线段，所述直线段为两个，两个所述直线段在第一方向上相对设置，所述直线段沿正交于所述第一方向的第二方向延伸，所述弧形段的两端分别与两个所述直线段相连，所述第二支护体的两端分别与两个所述直线段相连。

根据本发明实施例的井巷支护方法，包括以下步骤：

在所述井巷的内侧设置护盾层，使所述护盾层和所述井巷的侧壁之间预留空隙；

在所述护盾层的内侧构筑支撑体；

在所述支撑体上安装第一注浆管，使所述第一注浆管的一端穿过所述护盾层且伸入所述空隙内；

向所述空隙内注入浆体以形成浆体保护层；和

在所述支撑体的内侧构筑混凝土支护体。

根据本发明实施例的井巷支护方法，利用支撑体形成稳定的支撑，在护盾层和井巷的侧壁之间的空隙内注浆形成浆体保护层，避免喷射混凝土，而且利用支撑体替代锚网支护，能够保护井巷的侧壁的冻结层。

在一些实施例中，所述井巷为通过冻结法施工开挖的井巷，所述井巷的侧壁设有预留的第二注浆管，所述第二注浆管的一端通向地面，所述第二注浆管的另一端伸入所述空隙内。

在一些实施例中，所述向所述空隙内注入浆体以形成浆体保护层包括：

利用所述第一注浆管向所述空隙内注入浆体以形成浆体保护层；和

利用所述第二注浆管向所述空隙内注入浆体以形成浆体保护层。

附图说明

图1是本发明实施例的井巷支护装置的结构示意图。

附图标记：

支撑体100；第一部分101；弧形部1011；直线部1012；第二部分102；护盾层200；浆体保护层300；第一注浆管400；混凝土支护体500；第一支护体501；弧形段5011；直线段5012；第二支护体502；底板600；井巷通道700；第二注浆管800。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的井巷支护装置。

如图1所示，根据本发明实施例的井巷支护装置包括混凝土支护体500、支撑体100、护盾层200和浆体保护层300。支撑体100包括第一部分101和第二部分102，第二部分102设在第一部分101的底部且与第一部分101围成空腔。混凝土支护体500位于空腔内，护盾层200至少设在第一部分101的外周上，浆体保护层300设在护盾层200的外周上。

根据本发明实施例的井巷支护装置，井巷的侧壁(图中未示出)和井巷的底板围成拱形的井巷，该井巷支护装置设在井巷内，该井巷支护装置利用支撑体100形成稳定的支撑，将护盾层200固定在支撑体100的第一部分101的外周上，使护盾层200和井巷的侧壁相邻，且在护盾层200和井巷的侧壁之间的空隙内注浆形成浆体保护层300，避免喷射混凝土，而且利用支撑体100替代锚网支护，能够保护井巷的侧壁的冻结层。

在一些实施例中，第一部分101为拱形且适于与井巷的侧壁(图中未示出)相对应，第二部分102适于与井巷的底板600接触。第一部分101包括弧形部1011和直线部1012，直线部1012为两个，两个直线部1012在第一方向上(如图1中的左右方向)相对设置，直线部1012沿正交于第一方向的第二方向(如图1中的上下方向)延伸，弧形部1011的两端分别与两个直线部1012相连，第二部分102的两端分别与两个直线部1012相连。

支撑体100的第一部分101设置成拱形且与井巷的侧壁相对应，这样能使固定在第一部分101的外周上的护盾层200也为拱形且与井巷的侧壁相对应，第二部分102在底部且两端分别与两个直线部1012相连，能够使第一部分101进行更加稳定。

在一些实施例中，直线部1012的一端(如图1中直线部1012的上端)与弧形部1011相连，直线部1012的另一端(如图1中直线部1012的下端)适于与井巷的底板600相连，直线部1012的下端与底板600相连，能够增加支撑体100的稳定性。

在一些实施例中，护盾层200适于与井巷的侧壁间隔开，浆体保护层300填充在护盾层200和井巷的侧壁之间的空隙内。浆体填充在护盾层200和井巷的侧壁之间的空隙内，浆体凝固后形成浆体保护层300，这样在护盾层200和井巷的侧壁之间不会留有空隙，增加护盾层200和支撑体100的支护作用。

进一步地，该井巷支护装置中的护盾层200为刚性金属材料、支撑体100为钢结构架体。具体地，护盾层200可以为钢板或者其它刚性金属板、支撑体100为拱形钢结构架体。护盾层200和支撑体100能够进行预制，现场将护盾层200焊接在钢结构架体上即可，施工速度快。

在一些实施例中，井巷支护装置还包括第一注浆管400，第一注浆管400的一端与支撑体100相连，第一注浆管400的另一端贯穿护盾层200且适于伸入到空隙内。该井巷支护装置先利用支撑体100和护盾层200进行稳定支撑、支护，再利用第一注浆管400向护盾层200和井巷的侧壁之间的空隙内注浆以形成浆体保护层300，这样能够保证护盾层200 和支撑体100的稳定性，还能给使浆体填满护盾层200和井巷的侧壁之间的空隙。浆体保护层300的内侧与护盾层200充分相连，浆体保护层300的外侧与井巷的侧壁充分相连，提高该井巷支护装置的支护能力。而且，浆体保护层300与护盾层200充分相连，能够隔绝护盾层200与外界的接触，对护盾层200起到保护作用。

在一些实施例中，第一注浆管400为多个，多个第一注浆管400沿支撑体100的外周间隔布置，多个第一注浆管400分段注浆，保证浆体填满护盾层200和井巷的侧壁之间的空隙。

在一些实施例中，混凝土支护体500包括第一支护体501和第二支护体502。第二支护体502设在第一支护体501的底部且与第一支护体501围成井巷通道700。第一支护体501设在第一部分101的内侧，第二支护体502设在第二部分102的内侧。第一支护体501包括弧形段5011和直线段5012，直线段5012为两个，两个直线段5012在第一方向上相对设置，直线段5012沿正交于第一方向的第二方向延伸，弧形段5011的两端分别与两个直线段5012相连，第二支护体502的两端分别与两个直线段5012相连。

如图1，第一支护体501为拱形且连接在支撑体100的第一部分101的内侧，第二支护体502设在第一支护体501的下方且与第一支护体501围成井巷通道700，第二支护体502设连接在第二部分102的内侧。第一支护体501包括弧形段5011和直线段5012，两个直线段5012左右相对设置且向下延伸，弧形段5011的两端分别与两个直线段5012的上端相连，第二支护体502的两端分别与两个直线段5012的下端相连。混凝土支护体500能够进一步对井巷支护装置进行加固，而且形成最终的井巷通道700。

在一些实施例中，第二部分102为朝向远离混凝土支护体500的方向(如图1中从上到下的方向)凹入的弧形。支撑体100的第二部分102向下凹入，能够与井巷的底板600 充分相连，第二部分102向下凹入后产生的恢复力还能增加对第一部分101的支撑能力。

下面参考附图描述根据本发明的一个具体示例性的井巷支护装置。

如图1所示，根据本发明实施例的井巷支护装置包括混凝土支护体500、支撑体100、护盾层200、第一注浆管400和浆体保护层300。

支撑体100包括第一部分101和第二部分102，第二部分102设在第一部分101的底部且与第一部分101围成空腔。第一部分101为与井巷的侧壁相对应的拱形，第二部分102与井巷的底板600相连，第二部分102为朝向下凹入的弧形。

支撑体100的第一部分101包括弧形部1011和直线部1012，直线部1012为两个且左右相对设置，直线部1012的上端与弧形部1011一体连接，直线部1012的下端向下延伸且与底板600相连，弧形部1011的两端分别与两个直线部1012相连，第二部分102的两端分别与两个直线部1012相连。

本实施例中的支撑体100为钢结构架体、护盾层200为钢板，护盾层200焊接在第一部分101的外周上，浆体保护层300填充在护盾层200和井巷的侧壁之间的空隙内，浆体保护层300的内侧粘接在护盾层200的外周上，浆体保护层300的外侧粘接在井巷的侧壁上。

第一注浆管400为多个，多个第一注浆管400沿支撑体100的外周间隔布置以便进行分段注浆。

混凝土支护体500位于空腔内，混凝土支护体500包括第一支护体501和第二支护体 502，第二支护体502设在第一支护体501的底部且与第一支护体501围成井巷通道700，第一支护体501设在第一部分101的内侧，第二支护体502设在第二部分102的内侧，第一支护体501包括弧形段5011和直线段5012，直线段5012为两个且左右相对设置，直线段5012向下延伸，弧形段5011的两端分别与两个直线段5012的上端相连，第二支护体 502的两端分别与两个直线段5012相连的下端。

该井巷支护装置利用支撑体100形成稳定的支撑，将护盾层200固定在支撑体100的第一部分101的外周上。在支撑体100上设置多个第一注浆管400，在第一注浆管400的一端与支撑体100相连，第一注浆管400的另一端贯穿护盾层200且适于伸入到护盾层和井巷的侧壁之间的空隙内，多个第一注浆管400沿支撑体100的外周间隔布置以便进行分段注浆。通过第一注浆管400在护盾层和井巷的侧壁之间的空隙内注浆形成浆体保护层 300，避免喷射混凝土，而且利用支撑体替代锚网支护，能够保护井巷的侧壁的冻结层。最后在支撑体100的内侧浇筑混凝土支护体500，利用混凝土的高强度和稳定性，对该井巷支护装置进行加固，形成最终的井巷通道700。

下面描述本发明实施例的井巷支护方法。

根据本发明实施例的井巷支护方法，包括以下步骤：

在所述井巷的内侧设置护盾层，使所述护盾层和所述井巷的侧壁之间预留空隙；

在所述护盾层的内侧构筑支撑体；

在所述支撑体上安装第一注浆管，使所述第一注浆管的一端穿过所述护盾层且伸入所述空隙内；

向所述空隙内注入浆体以形成浆体保护层；和

在所述支撑体的内侧构筑混凝土支护体。

根据本发明实施例的井巷支护方法，利用支撑体形成稳定的支撑，在护盾层和井巷的侧壁之间的空隙内注浆形成浆体保护层，避免喷射混凝土，而且利用支撑体替代锚网支护，能够保护井巷的侧壁的冻结层。

在一些实施例中，所述井巷为通过冻结法施工开挖的井巷，所述井巷的侧壁设有预留的第二注浆管，所述第二注浆管的一端通向地面，所述第二注浆管的另一端伸入所述空隙内。可以理解的是，第二注浆管是在利用冻结法开挖井巷时预留下的，用来浇筑侧壁上的冻结层。

进一步地，所述向所述空隙内注入浆体以形成浆体保护层包括：

利用所述第一注浆管向所述空隙内注入浆体以形成浆体保护层；和

利用所述第二注浆管向所述空隙内注入浆体以形成浆体保护层。

本发明实施例的井巷支护方法利用预留的第二注浆管与第一注浆管同时进行注浆，提高了施工效率。

下面参考附图描述根据本发明的一个具体示例性的井巷支护方法。

通过冻结法施工开挖井巷后，先在井巷的内设置邻近侧壁的护盾层200，且在护盾层 200和井巷的侧壁之间预留空隙，再在护盾层200的内侧构筑支撑体100，然后安装第一注浆管400，利用第一注浆管400和在井巷的侧壁中预留的第二注浆管800在护盾层200和井巷侧壁之间的空隙内注入浆体形成浆体保护层，最后再在支撑体的内侧构筑混凝土支护体。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。