CN103615269A - 改进型软岩巷道整体掘护支架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种改进型软岩巷道整体掘护支架，属于矿山机械制造及应用领域。主要由半圆护拱、左右两个液压支撑立柱（1）和支架底座所组成；所述半圆护拱由左右两侧互相对称的两组弧形支撑拱板，于拱处最高点通过铰链（7）连接所组成，每组弧形支撑拱板包括一块弧形连接拱板（8）和一块弧形承载板（9）；所述左右两个液压支撑立柱（1）的上端分别通过连接销与上述对应侧弧形承载板（9）上的支撑接耳（10）相联。本发明具有四周均可同时受压，且抗压强度高、支承力大、操作方便、零部件之间结合紧密特点，它通过设计优化，从巷道施工便捷、结构创新等方面着手，整体提升了软岩支护工程的安全性、适应性、技术先进性以及经济性。

Description

改进型软岩巷道整体掘护支架

技术领域

本发明涉及一种用于矿井巷道的安全支护装置，特别是一种适用于各种软岩巷道遭受地压或围岩压力大的矿区的改进型软岩巷道整体掘护支架；它的结构紧凑、拆卸方便，尤其便于在井巷道进行安装，属于矿山机械制造及应用领域。

背景技术

近年来随着现代综合机械化矿井开采，开采深度的不断增加，地质情况越发复杂，不仅矿井深部岩层地应力亦不断加大，特别是煤矿巷道软岩变形大，围岩易被破坏，围岩在压力作用下过度松弛，易失稳，二次应力作用下产生过量的塑性变形或松动破坏问题，易造成冒顶、片帮、底鼓等事故危害，导致严重的人员伤亡和财产损失。出于安全和生产方面的考虑，需要对软岩巷道实施支护。目前的软岩巷道没有合适的支架可供使用，大多数采用锚喷、工字钢棚、U型钢支护方式，其抗压强度低，存在安全性能低；不但不能抵抗来自侧面与下面的压力，引发安全事故危害；还会带来施工工艺繁琐，出现前掘后修，多次翻修，维修工程量无限放大，回收难度大，支护成本增加，支护效率低下等缺陷问题。

针对以上问题，领域的相关工程技术人员也做了很多努力。比如2013年8月14日，中国实用新型专利申请公开号CN1067706A，公开了本申请人提出的一种软岩巷道整体掘护支架，该支架主要由半圆护拱、左右两个液压支撑立柱和支架底座所组成；所述半圆护拱由一块弧形顶护板和左右两侧对称的弧形支撑拱板，通过四个联接耳或活页相联所构成；两个液压支撑立柱的上端分别通过支撑接耳和连接销与上述半圆护拱中的左右两侧弧形支撑拱板中部相联，两个液压支撑立柱的下端分别固定在支架底座两边的立柱固定座上；所述的支架底座由两个立柱固定座之间通过两组平行的伸缩导轨连接而成；在两组平行的伸缩导轨中部的中间处设有推油缸固定座和朝向左右相反的两个侧推油缸。该技术方案具有四周均可同时受压，但由于半圆护拱的拱形弧长，是由一块弧形顶护板的弧长和左右两侧弧形支撑拱板的弧长的相加 其总弧长是固定的；因而适应不同软岩巷道高度的调节只能依靠半圆护拱的两翼边的侧护板上的滑槽孔上下长度；一旦半圆护拱的两翼边滑销被两液压支撑立柱顶升到达侧护板上的滑槽孔的最高限度，整个软岩巷道整体掘护支架就不会再升高了，这就意味着该技术方案适用适应不同软岩巷道受到限制。从另一方面看待该技术方案，该技术方案为了解决方便巷道安装运输，将半圆护拱设计成一块弧形顶护板和左右两侧对称的弧形支撑拱板通过四个联接耳或活页相联，相当于该半圆护拱存在两个自由度节点；而半圆护拱的两翼边滑销与滑槽孔又构成另外两个自由度节点；这种具有四个自由度节点的支架本身的稳定性是不可靠的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种具有四周均可同时受压，且抗压强度高、支承力大、操作方便、零部件之间结合紧密特点的改进型软岩巷道整体掘护支架，它通过设计优化，从巷道施工便捷、结构创新等方面着手，整体提升了软岩支护工程的安全性、适应性、技术先进性以及经济性。

本发明所采用的技术方案是这样实现的：一种改进型软岩巷道整体掘护支架，主要由半圆护拱、左右两个液压支撑立柱和支架底座所组成；所述的支架底座整体的横截面呈“U”形状或平底“U”形状，该支架底座由左右两个立柱固定座和两组平行的伸缩导轨连接而成，其中的两组平行伸缩导轨设在上述左右两个立柱固定座之间；在两组平行的伸缩导轨之间的中部设有横向连接两伸缩导轨的固定座，并在固定座上装有朝向左右相反的两个侧推油缸，两推油缸的顶出端分别顶向左右两个立柱固定座；其中的左右两个立柱固定座均有带滑槽孔导轨的侧护板；其特征在于：所述半圆护拱由左右两侧互相对称的两组弧形支撑拱板，于拱处最高点通过铰链连接所组成，每组弧形支撑拱板包括一块弧形连接拱板和一块弧形承载板；所述弧形连接拱板一端设计成铰链可连接另侧的弧形连接拱板，另端为横截面呈矩形孔的扁管；所述弧形承载板的中部有支撑接耳，弧形承载板的一端套插在上述弧形连接拱板的扁管中，可以在扁管内伸缩调整且有锁紧螺钉锁定；弧形承载板另一端设滑销与对应侧的侧护板滑槽孔导轨相连；所述左右两个液压支撑立柱的上端分别通过连接销，与上述对应侧弧形承载板上的支撑接耳相联，两个液压支撑立柱的下端分别与相应两边的立柱固定座上的座窝位置固定。

该改进型软岩巷道整体掘护支架的支护原理是：它具有如同巷道金属支架的承载方式，可以承载分布不同的巷道围岩压力，既可以承受顶压与侧压相等的压力，也可以承受顶压大于侧压的压力，也可以承受侧压大于顶压以及偏载等压力，同时具有承受动压的特点。当外载大于承载能力时，软岩巷道整体掘护支架的两个液压支撑立柱下缩让压，实现恒阻支撑。

本发明整体软岩掘护支架结合了刚性支护和柔性支护的特点，有效控制巷道变形量。具有伸展空间大，安装效率高，使用方便安全，综合支护全面等特点能适应复杂的应力环境，解决矿山巷道软岩变形大，围岩压力大，易失稳，围岩过度松弛易被破坏二次应力作用下产生过量的塑性变形或松动破坏，围岩在二次应力作用下产生过量的塑性变形或松动破坏等问题。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及经济效果：

1．本发明使用相互铰接的半圆护拱和支架底座可根据不同的巷道断面形状而调节，具有良好的接顶性能；特别是本发明利用三角形具有稳定性的原理，将CN1067706A具有四个自由度节点的支架改进为三个自由度节点，并结合支架底座整体的横截面呈“U”形状或平底“U”形状在支架伸展后形成近似下凹的弧形利于分散底鼓应力；具有良好的扩帮能力，便于防止和管理巷道片帮；

2．本发明可以根据巷道断面形状合理设计支架形状和尺寸，提高围岩的自身承载能力，以拱形、马蹄形为主，底鼓严重的可以设计成圆形或椭圆形；结合了刚性支护和柔性支护的特点，有效控制巷道变形量；适用于各种埋深的软岩巷道，快速形成有效支护，长期稳定控制巷道变形量；

3．本发明采用液压支撑立柱上端通过支撑接耳用连接销与半圆护拱中的弧形支撑拱板中部相联，这种敞开式结构有利于支护立柱的更换和维护；支架回收复用使用率高、回收过程中安全效果控制好；本发明可代替坑木替换巷道金属支架，可明显节约坑木，仅此一项，即可在当年收回设备投资，因而直接降低生产成本；

4．该软岩巷道整体掘护支架具有良好的地质适应能力，具有伸展空间大，安装效率高，使用方便安全，综合支护全面等优点；能有效避免围岩过度松弛产生破坏，造成损失。而且不影响巷道通风、行人、运送设备等工作的正常进行。

附图说明

图1是本发明的一种具体结构示意图。

图2是图1的侧剖视图。

图3是图1的俯剖视图。

图中序号说明：1液压支撑立柱；2立柱固定座；3伸缩导轨；4固定座；5侧推油缸；6侧护板；7铰链；8弧形连接拱板；9弧形承载板；10支撑接耳；11锁紧螺钉；12疏水管道。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

图1表示一种改进型软岩巷道整体掘护支架，主要由半圆护拱、左右两个液压支撑立柱1和支架底座所组成；所述的支架底座整体的横截面呈“U”形状或平底“U”形状，该支架底座由左右两个立柱固定座2和两组平行的伸缩导轨3连接而成，其中的两组平行伸缩导轨3设在上述左右两个立柱固定座2之间；在两组平行的伸缩导轨3之间的中部设有横向连接两伸缩导轨的固定座4，并在固定座4上装有朝向左右相反的两个侧推油缸5，两推油缸的顶出端分别顶向左右两个立柱固定座2；其中的左右两个立柱固定座2上均有带滑槽孔导轨的侧护板6。所述半圆护拱由左右两侧互相对称的两组弧形支撑拱板，于拱处最高点通过铰链7连接所组成，每组弧形支撑拱板包括一块弧形连接拱板8和一块弧形承载板9；所述弧形连接拱板8一端设计成铰链8可连接另侧的弧形连接拱板8，另端为横截面呈矩形孔的扁管；所述弧形承载板9的中部有支撑接耳10，弧形承载板9的一端套插在上述弧形连接拱板8的扁管中，可以在扁管内伸缩调整且有锁紧螺钉11锁定；弧形承载板9另一端设滑销与对应侧的侧护板6滑槽孔导轨相连；所述左右两个液压支撑立柱1的上端分别通过连接销，与上述对应侧弧形承载板9上的支撑接耳10相联，两个液压支撑立柱1的下端分别与相应两边的立柱固定座2上的座窝位置固定。

上述伸缩导轨3是两根槽形导轨套接组合体，伸缩导轨3上设有运输轨道固定连接装置。

上述支架底座中的右边立柱固定座2靠底部布置一根贯通的疏水管道12。

该改进型软岩巷道整体掘护支架的支护原理是：它具有如同巷道金属支架的承载方式，可以承载分布不同的巷道围岩压力，既可以承受顶压与侧压相等的压力，也可以承受顶压大于侧压的压力，也可以承受侧压大于顶压以及偏载等压力，同时具有承受动压的特点。当外载大于承载能力时，软岩巷道整体掘护支架的两个液压支撑立柱1下缩让压，实现恒阻支撑。

本发明的组装过程如下：将软岩巷道整体掘护支架的各部件运送到需要支护的巷道内后，将左右两个立柱固定座2与两组平行的伸缩导轨3相互连接在一起；在两组平行的伸缩导轨3之间的中部安装好推油缸5固定座4和朝向左右相反的两个侧推油缸5；将两个液压支撑立柱1下部的缸体放入支架底座两边的立柱固定座2上的窝内，连接好液压工作站管路；将半圆护拱之左侧弧形承载板9和右侧弧形承载板9作为顶升着力点分别铰接在液压支撑立柱1上端，并把半圆护拱两弧形承载板9滑销与对应侧的侧护板6滑槽孔导轨相连接好。接着，启动液压工作站，同时升起两个液压支撑立柱1和两个侧推油缸5，支架的半圆护拱和左右两个立柱固定座2以及立柱固定座2的侧护板6，便沿巷道形状张开紧贴断面，构成支撑，即形成牢固的巷道空间，提高了围岩的自身承载能力，底座与左右两个支撑座在支架伸展后形成近似椭圆形分散底鼓应力，从而稳固地支撑住巷道的顶板和底板。

为了防止两个液压支撑立柱1的油路泄漏，导致半圆护拱失压松动，影响支护；本发明上述的左右两侧护板6的带滑槽孔最高处设横向辅助槽孔，当弧形承载板9的滑销沿导轨到达滑槽孔最高处时；人工轻敲打弧形承载板9，弧形承载板9上的滑销即进入横向辅助槽孔被锁定；此时，即使两个液压支撑立柱1的油路泄漏失压，半圆护拱由于有横向辅助槽孔锁定不会下落。

Claims (3)

1.一种改进型软岩巷道整体掘护支架，主要由半圆护拱、左右两个液压支撑立柱（1）和支架底座所组成；所述的支架底座整体的横截面呈“U”形状或平底“U”形状，该支架底座由左右两个立柱固定座（2）和两组平行的伸缩导轨（3）连接而成，其中的两组平行伸缩导轨（3）设在上述左右两个立柱固定座（2）之间；在两组平行的伸缩导轨（3）之间的中部设有横向连接两伸缩导轨的固定座（4），并在固定座（4）上装有朝向左右相反的两个侧推油缸（5），两推油缸的顶出端分别顶向左右两个立柱固定座（2）；其中的左右两个立柱固定座（2）上均有带滑槽孔导轨的侧护板（6）；其特征在于：所述半圆护拱由左右两侧互相对称的两组弧形支撑拱板，于拱处最高点通过铰链（7）连接所组成，每组弧形支撑拱板包括一块弧形连接拱板（8）和一块弧形承载板（9）；所述弧形连接拱板（8）一端设计成铰链（8）可连接另侧的弧形连接拱板（8），另端为横截面呈矩形孔的扁管；所述弧形承载板（9）的中部有支撑接耳（10），弧形承载板（9）的一端套插在上述弧形连接拱板（8）的扁管中，可以在扁管内伸缩调整且有锁紧螺钉（11）锁定；弧形承载板（9）另一端设滑销与对应侧的侧护板（6）滑槽孔导轨相连；所述左右两个液压支撑立柱（1）的上端分别通过连接销，与上述对应侧弧形承载板（9）上的支撑接耳（10）相联，两个液压支撑立柱（1）的下端分别与相应两边的立柱固定座（2）上的座窝位置固定。

2.根据权利要求1所述的改进型软岩巷道整体掘护支架，其特征在于：所述伸缩导轨（3）是两根槽形导轨套接组合体，伸缩导轨（3）上设有运输轨道固定连接装置。

3.根据权利要求1所述的改进型软岩巷道整体掘护支架，其特征在于：所述支架底座中的右边立柱固定座（2）靠底部布置一根贯通的疏水管道（12）。

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