一種高強度巷道支護支架的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種高強度巷道支護支架，所述支架包括封閉式的外部支撐框架，所述外部支撐框架具體包括位于支架頂端的頂拱件、位于支架底端的底拱件、連接在頂拱件和底拱件之間的豎向支撐件，所述頂拱件上設(shè)有兩端焊接在頂拱件上的呈水平方向的上橫梁，所述豎直支撐件之間焊接有呈水平方向的下橫梁，所述上橫梁與頂拱件之間還設(shè)有兩根頂拱斜撐，在所述下橫梁與底拱件之間設(shè)有兩根底拱斜撐。本實用新型所述支架加強了外部支撐框架的強度和剛度，顯著提高了巷道關(guān)鍵點的強度和剛度，從而顯著提高整體支護支架的強度和剛度、提高支架的整體穩(wěn)定性，為巷道底角圍巖施加一定的預(yù)緊力，改善支護支架對圍巖的支撐效果。
【專利說明】一種高強度巷道支護支架
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于隧道工程、地下工程支護【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及采礦工程的支護結(jié)構(gòu)，具體涉及一種高強度巷道支護支架。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著煤炭新區(qū)的開發(fā)建設(shè)，破碎、極軟巖巷道支護難題逐漸凸顯，該類巷道變形呈現(xiàn)出持續(xù)的非線性大變形特征，給煤礦建設(shè)帶來極大困難。該類特殊圍巖含有較高比例的膨脹性粘土礦物，巖層膠結(jié)程度差，屬于力學(xué)強度較低的極軟巖層。與傳統(tǒng)復(fù)雜條件巷道相t匕，煤層賦存范圍內(nèi)無堅硬巖層，巖層本身難以形成承載結(jié)構(gòu)，強烈的膨脹變形極易導(dǎo)致錨桿預(yù)應(yīng)力喪失，錨固支護亦難以形成穩(wěn)定、有效的承載結(jié)構(gòu)；傳統(tǒng)的棚式支護難以抵抗圍巖的巨大膨脹變形能，同時由于強膨脹性粘土礦物比重較大，注漿加固方式難以實施，現(xiàn)有的支護方式以及相關(guān)支護方式的組合根本無法取得預(yù)期的支護效果，現(xiàn)有的支護方式主要存在以下兩個主要問題:
[0003](I)由于覆巖范圍內(nèi)無堅硬巖層，主動支護方式難以找到有效的著力點，難以形成穩(wěn)定的錨固結(jié)構(gòu)，主動支護效果難以發(fā)揮。
[0004](2)傳統(tǒng)的棚式支架強度低、剛度低、穩(wěn)定性差，難以有效控制圍巖變形。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是為了克服現(xiàn)有支護支架的不足，提供了一種高強度巷道支護支架，所述巷道支護支架具有強度高、剛度高和造價低的優(yōu)點。
[0006]為實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型采用下述技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0007]—種高強度巷道支護支架，所述支架包括封閉式的外部支撐框架，所述外部支撐框架具體包括位于支架頂端的頂拱件、位于支架底端的底拱件、連接在頂拱件和底拱件之間的兩根豎向支撐件，所述頂拱件上設(shè)有兩端焊接在頂拱件上的呈水平方向的上橫梁，所述豎直支撐件之間焊接有呈水平方向的下橫梁，所述上橫梁與頂拱件之間還設(shè)有兩根頂拱斜撐，在所述下橫梁與底拱件之間設(shè)有兩根底拱斜撐。
[0008]對上述技術(shù)方案的進一步改進，所述頂拱斜撐的一端設(shè)在上橫梁的中心點位置，另一端設(shè)在頂拱件上，兩根頂拱斜撐以上橫梁中心點所在縱向中心軸為對稱軸呈對稱分布。
[0009]對上述技術(shù)方案的進一步改進，所述兩根頂拱斜撐之間的夾角為90-120°。
[0010]對上述技術(shù)方案的進一步改進，所述底拱斜撐的一端設(shè)在下橫梁的中心點位置，另一端設(shè)在底拱件上，兩根底拱斜撐以下橫梁中心點所在縱向中心軸為對稱軸呈對稱分布。
[0011]對上述技術(shù)方案的進一步改進，所述兩根底拱斜撐之間的夾角為90-150°。
[0012]對上述技術(shù)方案的進一步改進，所述上橫梁和下橫梁之間的間距為2400mm-3300mm。[0013]對上述技術(shù)方案的進一步改進，所述頂拱件由采用法蘭連接的多節(jié)頂拱內(nèi)節(jié)組成。
[0014]對上述技術(shù)方案的進一步改進，所述底拱件與豎向支撐件之間采用連接板連接。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點和積極效果是:本實用新型所述支架包括封閉式的外部支撐框架和內(nèi)部支撐組件，外部支撐框架可以使巷道圍巖形成承載結(jié)構(gòu)，發(fā)揮其穩(wěn)定的支護功能，內(nèi)部支撐組件包括橫梁和斜撐結(jié)構(gòu)，進一步加強了外部支撐框架的強度和剛度，顯著提高了巷道關(guān)鍵點的強度和剛度，從而顯著提高整體支護支架的強度和剛度、提高支架的整體穩(wěn)定性，同時可為巷道底角圍巖施加一定的預(yù)緊力，改善支護支架對圍巖的支撐效果。
[0016]結(jié)合附圖閱讀本實用新型的【具體實施方式】后，本實用新型的其他特點和優(yōu)點將變得更加清楚。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型所述高強度支護支架的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中，1、頂拱件；2、底拱件；3、法蘭；4、連接板；5、上橫梁；6、下橫梁；7、頂拱斜撐；8、底拱斜撐；9、豎向支撐件。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型的技術(shù)方案作進一步詳細的說明。
[0020]實施例1
[0021]如圖1所示，本實用新型所述高強度巷道支護支架包括封閉式的外部支撐框架，所述外部支撐框架具體包括位于支架頂端的頂拱件1、位于支架底端的底拱件2、連接在頂拱件I和底拱件2之間的兩根豎向支撐件9，所述頂拱件I上設(shè)有兩端焊接在頂拱件的呈水平方向的上橫梁5，所述上橫梁的焊接位置設(shè)在頂拱件與豎向支撐件的兩側(cè)連接位置偏上方，所述豎直支撐件之間焊接有呈水平方向的下橫梁6，所述下橫梁6的焊接位置設(shè)在底拱件2與豎向支撐件9的兩側(cè)連接位置處偏上方，所述上橫梁5與頂拱件I之間還設(shè)有兩根頂拱斜撐7，在所述下橫梁6與底拱件2之間設(shè)有兩根底拱斜撐8。所述上橫梁5、下橫梁
6、兩根頂拱斜撐7和兩根底拱斜撐8共同組成內(nèi)部支撐組件。
[0022]所述頂拱件I由采用法蘭3連接的多節(jié)頂拱內(nèi)節(jié)組成。所述底拱件與豎向支撐件之間采用連接板4連接。所述底拱件也可由連接板連接組成的多節(jié)底拱內(nèi)節(jié)組成，也可為一體式結(jié)構(gòu)。
[0023]本實用新型通過在現(xiàn)有支架易變形的底角位置增加下橫梁6、拱肩關(guān)鍵位置增加上橫梁5進行加固，上下兩橫梁根據(jù)現(xiàn)場情況，在保證兩橫梁之間合理高度的同時，兩橫梁的位置可以上下移動，本實施例中所述上橫梁和下橫梁之間的間距為2400mm-3300mm，此種間距范圍的設(shè)置可以最大程度發(fā)揮上、下橫梁對外部支撐框架的加固和支撐作用；兩橫梁可平行布置，也可不平行布置，以提高關(guān)鍵點的強度和剛度。
[0024]本實用新型通過在橫梁的基礎(chǔ)上進一步在頂拱范圍內(nèi)增加兩根頂拱斜撐7進行加固，在底拱范圍內(nèi)增加兩根底拱斜撐8進行加固，本實施例中，所述頂拱斜撐的一端焊接在上橫梁的中心點位置，另一端焊接在頂拱件上，兩根頂拱斜撐以上橫梁中心點所在縱向中心軸為對稱軸呈對稱分布，所述兩根頂拱斜撐之間的夾角為90-120°。所述底拱斜撐的一端焊接在下橫梁的中心點位置，另一端焊接在底拱件上，兩根底拱斜撐以下橫梁中心點所在縱向中心軸為對稱軸呈對稱分布，所述兩根底拱斜撐之間的夾角為90-150°。滿足此角度設(shè)置的兩根頂拱斜撐和底拱斜撐可以一方面提高支護支架整體對巷道的支護強度，另一方面還可以提高頂拱和底拱范圍內(nèi)的強度和剛度，從而進一步增強內(nèi)部支撐組件對外部支撐框架的加固作用。
[0025]本實用新型所述支護支架的制作方法如下:將型鋼材料根據(jù)巷道尺寸要求，制作成頂拱件、底拱件和豎直支撐件，頂拱范圍內(nèi)組件采用法蘭連接，底拱范圍內(nèi)部件采用連接板連接，外部支撐框架連接形成封閉式結(jié)構(gòu)，在其內(nèi)部頂拱位置、底拱位置焊接兩根橫梁，上下兩橫梁保持一定間距，在上橫梁上側(cè)的頂拱范圍內(nèi)和下橫梁下側(cè)的底拱范圍內(nèi)，按照一定角度焊接兩根頂拱斜撐和兩根底拱斜撐，即形成本實用新型所述高強度巷道支護支架。
[0026]以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其進行限制；盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型所要求保護的技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種高強度巷道支護支架，其特征在于，所述支架包括封閉式的外部支撐框架，所述外部支撐框架具體包括位于支架頂端的頂拱件、位于支架底端的底拱件、連接在頂拱件和底拱件之間的兩根豎向支撐件，所述頂拱件上設(shè)有兩端焊接在頂拱件上的呈水平方向的上橫梁，所述豎直支撐件之間焊接有呈水平方向的下橫梁，所述上橫梁與頂拱件之間還設(shè)有兩根頂拱斜撐，在所述下橫梁與底拱件之間設(shè)有兩根底拱斜撐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度巷道支護支架，其特征在于，所述頂拱斜撐的一端設(shè)在上橫梁的中心點位置，另一端設(shè)在頂拱件上，兩根頂拱斜撐以上橫梁中心點所在縱向中心軸為對稱軸呈對稱分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強度巷道支護支架，其特征在于，所述兩根頂拱斜撐之間的夾角為90-120°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度巷道支護支架，其特征在于，所述底拱斜撐的一端設(shè)在下橫梁的中心點位置，另一端設(shè)在底拱件上，兩根底拱斜撐以下橫梁中心點所在縱向中心軸為對稱軸呈對稱分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高強度巷道支護支架，其特征在于，所述兩根底拱斜撐之間的夾角為90-150°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度巷道支護支架，其特征在于，所述上橫梁和下橫梁之間的間距為2400mm-3300mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度巷道支護支架，其特征在于，所述頂拱件由采用法蘭連接的多節(jié)頂拱內(nèi)節(jié)組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度巷道支護支架，其特征在于，所述底拱件與豎向支撐件之間采用連接板連接。
【文檔編號】E21D15/02GK203783605SQ201420136848
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】李青海, 楊仁樹, 李清 申請人:山東科技大學(xué)