CN103924990B - 高强度可缩支架 - Google Patents
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Abstract
本发明涉一种高强度可缩支架，U型中梁、U型侧梁和U型棚腿的上部均固定安装有上底板，所述的U型中梁的两端均设置有中梁斜坡，所述的U型侧梁的底部设置有侧梁斜坡，在U型侧梁的上端开设有侧梁上部缺口，在U型棚腿的上端开设有棚腿上部缺口，在U型中梁与U型侧梁连接位置的U型侧梁上设置有侧梁垫块，在U型中梁的下部端面与侧梁垫块的外侧活动安装有第一垫块连接卡揽，在U型侧梁与U型棚腿连接位置的U型棚腿上设置有棚腿垫块，U型侧梁的下部端面与棚腿垫块的外侧活动安装有第二垫块连接卡揽，本发明结构简单，操作方便，大大提高了支架的使用寿命，并且支架强度大，可反复回收利用，具有很好的社会和经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿领域，具体涉及一种矿用支架，特别涉及一种高强度可缩支架。
背景技术
随着一些老矿和新建矿井开采深度的增加，巷道垂深也随之增加，巷道压力不断加剧。普通的U型钢支架已不能满足支护的要求。主要表现在强顶压作用下产生拱顶压平的单点、双点压折型破坏；强测压作用下将产生拱顶上弯的单点尖桃形破坏；底角或帮、顶强压产生棚腿折腿破坏；偏纵向受力大尺度扭曲破坏和局部屈曲破坏。
U型钢支架在受到围岩压力后发生屈曲变形，都跟U型钢口的不封闭有关。如果把U型钢口封闭起来，能成倍的增加U型钢支架的抗压强度。不管是强顶压作用下产生拱顶压平的单点、双点压折型破坏；还是强测压作用下将产生拱顶上弯的单点尖桃形破坏；以及底角或帮、顶强压产生棚腿折腿破坏，都跟U型钢口的变化有关。控制住U型钢的口变化，就控制了U型钢支架的变形。传统的U型钢可缩支架横截面是不封闭的U型，稳定性差，来压易变性、甚至折断。
因此，生产一种结构简单，操作方便，安全系数高，强度高，施工效率高，支撑力大，稳定性能强，支护密度低，变形量低，维修量小，回收返修率低，使用寿命长的的高强度可缩支架，具有广泛的市场前景。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种结构简单，操作方便，安全系数高，强度高，施工效率高，支撑力大，稳定性能强，支护密度低，变形量低，维修量小，回收返修率低，使用寿命长的的高强度可缩支架。
本发明的技术方案是这样实现：一种高强度可缩支架，包括柱鞋、安装在柱鞋上方的U型棚腿、安装在U型棚腿上部的U型侧梁、安装在U型侧梁上方的U型中梁、安装在U型中梁与U型侧梁以及U型侧梁与U型棚腿之间的卡揽，所述的U型中梁、U型侧梁和U型棚腿的上部均固定安装有上底板，所述的U型中梁的两端均设置有中梁斜坡，所述的U型侧梁的的底部设置有侧梁斜坡，在U型侧梁的上端开设有侧梁上部缺口，在U型棚腿的上端开设有棚腿上部缺口，在U型中梁与U型侧梁连接位置的U型侧梁上设置有侧梁垫块，在U型中梁的下部端面与侧梁垫块的外侧活动安装有第一垫块连接卡揽，在U型侧梁与U型棚腿连接位置的U型棚腿上设置有棚腿垫块，U型侧梁的下部端面与棚腿垫块的外侧活动安装有第二垫块连接卡揽。
所述的U型中梁上部通过焊接的方式固定安装有上底板，安装在U型中梁上部的上底板的两端均为斜坡状，上底板与U型中梁两侧底部之间的距离均小于上底板中部与U型中梁中部之间的距离。
所述的U型侧梁上部通过焊接的方式固定安装有上底板，安装在U型侧梁上部的上底板的底部为斜坡状，上底板与U型侧梁上部之间的距离大于上底板与U型侧梁底部之间的距离。
所述的第一垫块连接卡揽与第二垫块连接卡揽的形状相同，在第一垫块连接卡揽和第二垫块连接卡揽上均设置有四个螺栓，四个螺栓均匀分布在第一垫块连接卡揽或第二垫块连接卡揽的上部，所述的第一垫块连接卡揽或第二垫块连接卡揽采用厚度为18mm的钢板制成，所述的第一垫块连接卡揽或第二垫块连接卡揽的宽度为160mm，所述的螺栓的直径为36mm。
所述的侧梁垫块通过点焊的方式安装在U型侧梁上方的两个耳部侧面上，所述的棚腿垫块通过点焊的方式安装在U型棚腿上方的两个耳部侧面上，侧梁垫块和棚腿垫块的形状相同，均为50至100毫米的上部窄、下部宽的耳状结构。
本发明具有如下的积极效果：首先，本发明结构简单，操作方便，利用上底板对U型棚腿、U型侧梁和U型中梁的封闭，实现U型棚腿、U型侧梁和U型中梁的高强度承载抗压能力，同时，通过对上底板安装高度的控制，实现对U型棚腿、U型侧梁和U型中梁的可缩控制，并且在可缩的前提下，保证支架不变形，利用第一垫块连接卡揽或第二垫块连接卡揽与侧梁垫块和棚腿垫块的配合，达到高强度可缩的目的；本发明制造工艺简单，安装操作与普通缩支架同样，强度高，可降低支护密度，施工快，投入低；强度高抗压大，来压时不易变形，回收时不易被拉坏，可直接回收利用，回收返修率低，可回收利用率高，所支护巷道维修量低，重复利用次数高，维修周期长，减少安全事故的发生；是未来深井支护的发展方向；本发明的抗弯强度是同规格U型钢支架的2至5倍。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明U型中梁的结构示意图。
图3为本发明U型侧梁的结构示意图。
图4为本发明U型棚腿的结构示意图。
图5为本发明U型侧梁与U型棚腿连接结构示意图。
图6为本发明图5中A-A处截面结构示意图。
图7为本发明图5中B-B处截面结构示意图。
图8为本发明图5中C-C处截面结构示意图。
图9为本发明图5中D-D处截面结构示意图。
图10为本发明第一垫块连接卡揽的结构示意图。
图11为本发明第二垫块连接卡揽的结构示意图。
图12为本发明螺栓的结构示意图。
图13为本发明上底板的侧面结构示意图。
图14为本发明棚腿上部缺口结构示意图。
具体实施方式
如图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14所示，一种高强度可缩支架，包括柱鞋4、安装在柱鞋4上方的U型棚腿3、安装在U型棚腿3上部的U型侧梁2、安装在U型侧梁2上方的U型中梁1、安装在U型中梁1与U型侧梁2以及U型侧梁2与U型棚腿3之间的卡揽5，所述的U型中梁1、U型侧梁2和U型棚腿3的上部均固定安装有上底板9，所述的U型中梁1的两端均设置有中梁斜坡10，所述的U型侧梁2的的底部设置有侧梁斜坡12，在U型侧梁2的上端开设有侧梁上部缺口13，在U型棚腿3的上端开设有棚腿上部缺口15，在U型中梁1与U型侧梁2连接位置的U型侧梁2上设置有侧梁垫块11，在U型中梁1的下部端面与侧梁垫块11的外侧活动安装有第一垫块连接卡揽6，在U型侧梁2与U型棚腿3连接位置的U型棚腿3上设置有棚腿垫块14，U型侧梁2的下部端面与棚腿垫块14的外侧活动安装有第二垫块连接卡揽8。
所述的U型中梁1上部通过焊接的方式固定安装有上底板9，安装在U型中梁1上部的上底板9的两端均为斜坡状，上底板9与U型中梁1两侧底部之间的距离均小于上底板9中部与U型中梁1中部之间的距离。所述的U型侧梁2上部通过焊接的方式固定安装有上底板9，安装在U型侧梁2上部的上底板9的底部为斜坡状，上底板9与U型侧梁2上部之间的距离大于上底板9与U型侧梁2底部之间的距离。所述的第一垫块连接卡揽6与第二垫块连接卡揽8的形状相同，在第一垫块连接卡揽6和第二垫块连接卡揽8上均设置有四个螺栓7，四个螺栓7均匀分布在第一垫块连接卡揽6或第二垫块连接卡揽8的上部，所述的第一垫块连接卡揽6或第二垫块连接卡揽8采用厚度为18mm的钢板制成，所述的第一垫块连接卡揽6或第二垫块连接卡揽8的宽度为160mm，所述的螺栓7的直径为36mm。所述的侧梁垫块11通过点焊的方式安装在U型侧梁2上方的两个耳部侧面上，所述的棚腿垫块14通过点焊的方式安装在U型棚腿3上方的两个耳部侧面上，侧梁垫块11和棚腿垫块14的形状相同，均为50至100毫米的上部窄、下部宽的耳状结构。
本发明U型中梁1、U型侧梁2和U型棚腿3的上部均固定固定安装有上底板9，能抵挡住支架拱度变化时口的增大。控制住了支架口的加大，进一步控制住了支架断面的高度，同时也控制了支架的强度。当U型中梁1、U型侧梁2和U型棚腿3的口封闭时，U型中梁1、U型侧梁2和U型棚腿3的口就变成了上底，支架受压弯曲时，封闭U型中梁1、U型侧梁2和U型棚腿3的上底板9加大了两耳的面积，封闭的U型中梁1、U型侧梁2和U型棚腿3受压时，增加了U型中梁1、U型侧梁2和U型棚腿3的抗弯强度。本发明抗弯强度是同规格支架的2至5倍。
在U型中梁1与U型侧梁2连接位置的U型侧梁2上设置有侧梁垫块11，在U型中梁1的下部端面与侧梁垫块11的外侧活动安装有第一垫块连接卡揽6，在U型侧梁2与U型棚腿3连接位置的U型棚腿3上设置有棚腿垫块14，U型侧梁2的下部端面与棚腿垫块14的外侧活动安装有第二垫块连接卡揽8，侧梁垫块11通过点焊的方式安装在U型侧梁2上方的两个侧面上，所述的棚腿垫块14通过点焊的方式安装在U型棚腿3上方的两个侧面上，侧梁垫块11和棚腿垫块14的形状相同，均为50至100毫米的上部窄、下部宽的耳状结构，垫块点焊即可，不可焊得过于牢固，便于支架受压可缩时,U型中梁1向下滑动将侧梁垫块11错开。U型侧梁2向下滑动将棚腿垫块14错开。设置侧梁垫块11和棚腿垫块14设计成上部窄、下部宽目的是调整弧形钢梁与平直卡揽的接触面，使接触面增大，受力均匀，防止钢梁与卡缆接触面小，高强可缩支架受压时应力过于集中，提高高强可缩支架的强度。连接卡缆配合垫块使用具有延长搭接的效应，使上下两根钢梁的力矩分散传递，防止应力集中提高支架的抗压强度。
本发明设置侧梁上部缺口13和棚腿上部缺口15，便于搭接。缺口的长度根据搭接长度而定。并且，本发明设置有中梁斜坡10和侧梁斜坡12，便于支架收缩时，利用中梁斜坡10实现U型中梁1下移把U型侧梁2上的上底板9铲开，利用侧梁斜坡12实现U型侧梁2下移把U型棚腿3上的上底板9铲开。达到可缩的目的。如果支架受到更大的压力继续可缩时，下部的U型侧梁2或U型棚腿3上的上底板9继续铲开，不影响U型钢支架的可缩变形。本发明结构简单，操作方便，大大提高了支架的使用寿命，并且支架强度大，可反复回收利用，具有很好的社会和经济效益。
Claims (5)
1.一种高强度可缩支架，包括柱鞋（4）、安装在柱鞋（4）上方的U型棚腿（3）、安装在U型棚腿（3）上部的U型侧梁（2）、安装在U型侧梁（2）上方的U型中梁（1）、安装在U型中梁（1）与U型侧梁（2）以及U型侧梁（2）与U型棚腿（3）之间的卡揽（5），其特征在于：所述的U型中梁（1）、U型侧梁（2）和U型棚腿（3）的上部均固定安装有上底板（9），所述的U型中梁（1）的两端均设置有中梁斜坡（10），所述的U型侧梁（2）的底部设置有侧梁斜坡（12），在U型侧梁（2）的上端开设有侧梁上部缺口（13），在U型棚腿（3）的上端开设有棚腿上部缺口（15），在U型中梁（1）与U型侧梁（2）连接位置的U型侧梁（2）上设置有侧梁垫块（11），在U型中梁（1）的下部端面与侧梁垫块（11）的外侧活动安装有第一垫块连接卡揽（6），在U型侧梁（2）与U型棚腿（3）连接位置的U型棚腿（3）上设置有棚腿垫块（14），U型侧梁（2）的下部端面与棚腿垫块（14）的外侧活动安装有第二垫块连接卡揽（8）。
2.根据权利要求1所述的高强度可缩支架，其特征在于：所述的U型中梁（1）上部通过焊接的方式固定安装有上底板（9），安装在U型中梁（1）上部的上底板（9）的两端均为斜坡状，上底板（9）与U型中梁（1）两侧底部之间的距离均小于上底板（9）中部与U型中梁（1）中部之间的距离。
3.根据权利要求1所述的高强度可缩支架，其特征在于：所述的U型侧梁（2）上部通过焊接的方式固定安装有上底板（9），安装在U型侧梁（2）上部的上底板（9）的底部为斜坡状，上底板（9）与U型侧梁（2）上部之间的距离大于上底板（9）与U型侧梁（2）底部之间的距离。
4.根据权利要求1所述的高强度可缩支架，其特征在于：所述的第一垫块连接卡揽（6）与第二垫块连接卡揽（8）的形状相同，在第一垫块连接卡揽（6）和第二垫块连接卡揽（8）上均设置有四个螺栓（7），四个螺栓（7）均匀分布在第一垫块连接卡揽（6）或第二垫块连接卡揽（8）的上部，所述的第一垫块连接卡揽（6）或第二垫块连接卡揽（8）采用厚度为18mm的钢板制成，所述的第一垫块连接卡揽（6）或第二垫块连接卡揽（8）的宽度为160mm，所述的螺栓（7）的直径为36mm。
5.根据权利要求1所述的高强度可缩支架，其特征在于：所述的侧梁垫块（11）通过点焊的方式安装在U型侧梁（2）上方的两个耳部侧面上，所述的棚腿垫块（14）通过点焊的方式安装在U型棚腿（3）上方的两个耳部侧面上，侧梁垫块（11）和棚腿垫块（14）的形状相同，均为50至100毫米的上部窄、下部宽的耳状结构。
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