CN103883342B - 带反底拱连锁装置的u型钢刚性连接支架及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种带反底拱连锁装置的U型钢刚性连接支架及其施工方法，本发明的带反底拱连锁装置的U型钢刚性连接支架包括顶架U型钢、帮腿U型钢段、升降装置、底脚U型钢梁、反底拱、底梁及反底拱固定锚杆，所述的顶架U型钢呈拱形，顶架U型钢的两端分别与两帮腿U型钢段的上端连接；两帮腿U型钢段的下端分别与两底脚U型钢梁连接；两底脚U型钢梁之间通过反底拱连接，所述的反底拱为弧形U型钢，反底拱的中部设有锚杆孔，所述的底梁置于反底拱的中部，垂直于反底拱，底梁底面上对应于反底拱上的锚杆孔设有锚杆孔；反底拱固定锚杆穿过底梁上的锚杆孔及反底拱上的锚杆孔。本发明具有结构简单、初始支护大、强度高、韧性强的优点。

Description

带反底拱连锁装置的U型钢刚性连接支架及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种用于松散岩体的刚性连接支架及其施工方法，具体的说是涉及一种用于松散岩体的全封闭型带反底拱连锁装置的U型钢刚性连接支架及利用该刚性支架为核心的松散岩体支护结构体的施工方法。

背景技术

随着采矿环境越来越复杂，特别回收煤柱或遗留煤层时，不可避免地会遇到采空区，以及松散煤岩体。目前，对于此类松散岩体的巷道掘进，一般采用桩楔、超前反底拱固定锚杆与管棚和预注浆进行超前支护。这些技术对松散岩体的掘进和维护，并保证工人的施工安全发挥了重要作用。但是由于这些技术操作复杂、适用范围小和成本较大等特点，造成在煤矿破碎带中应用困难，而且在掘后支护由于受松动压力大而易使围岩失稳，特别是在松散岩体中如布置反底拱固定锚杆和锚索支护，由于锚固端不能锚住稳定岩体，极容易发生塌方和失稳。

另外，在大变形围岩中，经常采用可缩性U型钢支护。可缩性U型钢支护具有较好的让压性能，能较好地适应大变形围岩。但是，松散岩体对支护结构的作用是松动压力，岩体所有的荷载全部作用在支架上，由于初始支护力较小，时间一长就容易发生大变形而损伤可缩性U型钢支护。

因此，为了提高初始支撑力和整体性能，在矿山巷道或井筒的松散岩体掘进中，将U型钢通过刚性连接（不具有可缩性），并采用反底拱连锁装置将整个巷道支架连接起来，从而提出采用全封闭型带反底拱连锁装置的U型钢刚性连接支架及其控制方法。

U型钢具有较好的抗拉、抗压、抗剪强度和良好的韧性，能适应煤矿地下条件复杂、恶劣的环境。U型钢支架是通过U型钢段彼此借助连接装置连接而成的，具有一定形状的金属支架。目前，U型钢支架广泛应用于矿业工程巷道支护领域，该支架应用方便，十分普遍。本发明将U型钢通过刚性连接（不具有可缩性），并借助于特定的连接装置将U型钢支架段连接成可主动支护的刚性连接支架，使用于特定的松散岩体巷道支护地段，不但能及时提供支护力，而且提高了初始阻力，能很好地发挥其支护性能，控制围岩变形，保证巷道的断面符合正常使用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种带反底拱连锁装置的U型钢刚性连接支架及其施工方法，其具有初始支护大、强度高、韧性强的优点，且能大幅度提高松散围岩稳定性。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种带反底拱连锁装置的U型钢刚性连接支架，包括顶架U型钢、帮腿U型钢段、升降装置、底脚U型钢梁、反底拱、底梁及反底拱固定锚杆，所述的顶架U型钢呈拱形，帮腿U型钢段呈直线形，顶架U型钢的两端分别通过升降装置与两帮腿U型钢段的上端连接；所述的两帮腿U型钢段的下端分别与两底脚U型钢梁中部垂直固定连接；两底脚U型钢梁平行设置，两底脚U型钢梁之间通过反底拱连接，所述的反底拱为弧形U型钢，反底拱的中部设有锚杆孔，所述的底梁截面呈U型，开口朝下置于反底拱的中部，垂直于反底拱；反底拱固定锚杆的一端穿过反底拱并固定于底梁上。

上述的带反底拱连锁装置的U型钢刚性连接支架中，所述的反底拱位于两底脚U型钢梁的中部，反底拱垂直于两底脚U型钢梁。

上述的带反底拱连锁装置的U型钢刚性连接支架中，所述的升降装置为一螺杆，螺杆的中部设有一圆形通孔。

上述的带反底拱连锁装置的U型钢刚性连接支架中，所述的帮腿U型钢段及反底拱通过三相孔块与底脚U型钢梁连接，所述的三相孔块上设有一U型钢横截面形的底脚U型钢梁安装孔、反底拱安装槽及帮腿U型钢段安装槽，底脚U型钢梁安装孔、反底拱安装槽及帮腿U型钢段安装槽相互垂直，三相孔块通过底脚U型钢梁安装孔套装在底脚U型钢梁上，两帮腿U型钢段的下端插装在相应的三相孔块的帮腿U型钢段安装槽中，反底拱的两端插装在两三相孔块的反底拱安装槽中。

上述的带反底拱连锁装置的U型钢刚性连接支架的施工方法，包括如下步骤：

1）将多段顶架U型钢段端头相互搭接，并用卡缆固定牢靠，制成顶架U型钢；

2）将连接好的顶架U型钢升至巷道顶部，用升降装置将顶架U型钢与两帮腿U型钢段连接牢靠；

3）两底脚U型钢梁穿过三相孔块的底脚U型钢梁安装孔，置于巷道底脚位置，反底拱的两端分别插装在两三相孔块的反底拱安装槽中，两帮腿U型钢段下端插装在帮腿U型钢段安装槽中，底梁开口向下置于反底拱的中部，并使得底梁上的锚杆孔与反底拱的锚杆孔对准；

4）固定连接后，打入反底拱固定锚杆，并施加预应力。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构简单，其顶架U型钢、帮腿U型钢段、反底拱及底脚U型钢梁均为U型钢制成，U型钢具有较好的抗拉、抗压、抗剪强度和良好的韧性；本发明将顶架U型钢、帮腿U型钢段、反底拱及底脚U型钢梁刚性连接，不但能及时提供支护力，而且提高了初始阻力，能很好地发挥其支护性能，控制围岩变形，保证巷道的断面符合正常使用。

附图说明

图1为本发明的带反底拱连锁装置的U型钢刚性连接支架的主视图。

图2为本发明的带反底拱连锁装置的U型钢刚性连接支架的侧视图。

图3为本发明的带反底拱连锁装置的U型钢刚性连接支架的升降装置的结构示意图。

图4为本发明的带反底拱连锁装置的U型钢刚性连接支架的三相孔块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的说明。

如图1、2所示，本发明的带反底拱连锁装置的U型钢刚性连接支架包括顶架U型钢1、帮腿U型钢段5、升降装置3、反底拱7、三相孔块4、底脚U型钢梁6、底梁9及反底拱固定锚杆8，所述的顶架U型钢1呈拱形，由两顶架U型钢段通过卡缆10连接而成，两帮腿U型钢段5呈直线形，顶架U型钢1的两端分别通过升降装置3与两帮腿U型钢段5的上端连接；顶架U型钢1的两端分别设有内螺纹的圆筒11，帮腿U型钢段5的上端相对应的设有内螺纹的圆筒2，如图3所示，所述的升降装置3为一螺杆，升降装置3的中部设有一1cm的圆形通孔，供钢棍穿过扭动升降装置3，控制顶架U型钢1的升降。

所述的两帮腿U型钢段5的下端分别与两底脚U型钢梁6中部垂直固定连接；两底脚U型钢梁6平行设置，两底脚U型钢梁6之间通过反底拱7连接，所述的反底拱7位于两底脚U型钢梁6的中部，反底拱7垂直于两底脚U型钢梁6。所述的反底拱7为弧形U型钢，反底拱7的中部设有锚杆孔，所述的底梁9截面呈U型，开口朝下置于反底拱7的中部，垂直于反底拱7；反底拱固定锚杆8穿过反底拱7固定于底梁9上。

所述的帮腿U型钢段5及反底拱7通过三相孔块4与底脚U型钢梁6连接，如图4所示，所述的三相孔块4上设有一U型钢横截面形的底脚U型钢梁安装孔41、反底拱安装槽42及帮腿U型钢段安装槽43，底脚U型钢梁安装孔41、反底拱安装槽42及帮腿U型钢段安装槽43相互垂直，三相孔块4通过底脚U型钢梁安装孔41套装在底脚U型钢梁6上，两帮腿U型钢段5的下端插装在相应的三相孔块4的帮腿U型钢段安装槽43中，反底拱7的两端插装在两三相孔块4的反底拱安装槽42中。

上述的带反底拱连锁装置的U型钢刚性连接支架的施工方法，包括如下步骤：

1）将两段顶架U型钢段端头相互搭接，并用卡缆10固定牢靠，制成顶架U型钢1；

2）将连接好的顶架U型钢1升至巷道顶部，用升降装置3将顶架U型钢1与两帮腿U型钢段5连接牢靠；

3）两底脚U型钢梁6穿过三相孔块4的底脚U型钢梁安装孔41，置于巷道底脚位置，反底拱7的两端分别插装在两三相孔4块的反底拱安装槽42中，两帮腿U型钢段5下端插装在帮腿U型钢段安装槽43中，底梁9开口向下置于反底拱7的中部，并使得底梁9上的锚杆孔与反底拱的锚杆孔对准；

4）固定连接后，打入反底拱固定锚杆8，并施加预应力。

Claims (4)

1.一种带反底拱连锁装置的U型钢刚性连接支架，其特征是：包括顶架U型钢、帮腿U型钢段、升降装置、底脚U型钢梁、反底拱、底梁及反底拱固定锚杆，所述的顶架U型钢呈拱形，帮腿U型钢段呈直线形，顶架U型钢的两端分别通过升降装置与两帮腿U型钢段的上端连接；所述的两帮腿U型钢段的下端分别与两底脚U型钢梁中部垂直固定连接；两底脚U型钢梁平行设置，两底脚U型钢梁之间通过反底拱连接，所述的反底拱为弧形U型钢，反底拱的中部设有锚杆孔，所述的底梁截面呈U型，开口朝下置于反底拱的中部，垂直于反底拱，反底拱固定锚杆的一端穿过反底拱并固定于底梁上，所述的帮腿U型钢段及反底拱通过三相孔块与底脚U型钢梁连接，所述的三相孔块上设有一U型钢横截面形的底脚U型钢梁安装孔、反底拱安装槽及帮腿U型钢段安装槽，底脚U型钢梁安装孔、反底拱安装槽及帮腿U型钢段安装槽相互垂直，三相孔块通过底脚U型钢梁安装孔套装在底脚U型钢梁上，两帮腿U型钢段的下端插装在相应的三相孔块的帮腿U型钢段安装槽中，反底拱的两端插装在两三相孔块的反底拱安装槽中。

2.根据权利要求1所述的带反底拱连锁装置的U型钢刚性连接支架，其特征是：所述的反底拱位于两底脚U型钢梁的中部，反底拱垂直于两底脚U型钢梁。

3.根据权利要求1所述的带反底拱连锁装置的U型钢刚性连接支架，其特征是：所述的升降装置为一螺杆，螺杆的中部设有一圆形通孔。

4.一种带反底拱连锁装置的U型钢刚性连接支架的施工方法，包括如下步骤：

1）将多段顶架U型钢段端头相互搭接，并用卡缆固定牢靠，制成顶架U型钢；

2）将连接好的顶架U型钢升至巷道顶部，用升降装置将顶架U型钢与两帮腿U型钢段连接牢靠；

3）两底脚U型钢梁穿过三相孔块的底脚U型钢梁安装孔，置于巷道底脚位置，反底拱的两端分别插装在两三相孔块的反底拱安装槽中，两帮腿U型钢段下端插装在帮腿U型钢段安装槽中，底梁开口向下置于反底拱的中部，并使得底梁上的锚杆孔与反底拱的锚杆孔对准；

4）固定连接后，打入反底拱固定锚杆，并施加预应力。