CN103953360B - 一种用于深部大变形巷道的u型钢和锚索协同支护结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于深部大变形巷道的U型钢和锚索协同支护结构，其包括第一U型钢段、第二U型钢段、锚索、卡缆、槽钢块、垫板，所述第一U型钢段的一端及第二U型钢段的两端开有同规格的矩形孔，所述槽钢块、垫板的中部开有与锚索等直径的圆形孔，将第一U型钢段和第二U型钢段叠放，第一U型钢段一端的矩形孔与第二U型钢段一端的矩形孔重叠，用卡缆固定第一U型钢段和第二U型钢段，槽钢块开口反扣于第一U型钢段和第二U型钢段重叠处的开口上，将锚索穿过槽钢块、第一U型钢段、第二U型钢段以及垫板并固定。本发明不仅结构简单、使用方便，并提高了支护的强度，不容易产生整体损坏，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明属于工程施工与应用领域，特别涉及一种用于矿山深部大变形巷道的U型钢和锚索协同支护结构。
背景技术
U型钢支架是指多个U型钢段彼此通过金属连接件相互连接，形成与巷道断面形状相匹配的半(全)封闭金属支架。因其结构简单，性能良好，方便实用，价格适中而被广泛使用。
目前，井巷及岩土工程支护施工中，借助U型钢金属连接装置，将两两首尾叠加搭接好的U型钢段固定连接而成，该支护方式在井巷工程中有较强的适应性。可是随着开采深度的不断增加，深部巷道围岩呈现大变形的特点，这种大变形主要是由于在高应力作用下巷道围岩塑性区边界蠕变扩张和塑性区恶性扩展造成的。传统的支护方式，如锚杆、锚索、U型钢及其组合的支护方式要么支护强度不够，要么是不适应围岩变形，让压性能不够，大部分以失败告终。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、使用方便、安全可靠的一种用于深部大变形巷道的U型钢和锚索协同支护结构。
本发明解决上述问题的技术方案是：包括第一U型钢段、第二U型钢段、锚索、卡缆、槽钢块、垫板，所述第一U型钢段的一端及第二U型钢段的两端开有同规格的矩形孔，所述槽钢块、垫板的中部开有与锚索等直径的圆形孔，将第一U型钢段和第二U型钢段叠放，第一U型钢段一端的矩形孔与第二U型钢段一端的矩形孔重叠，用卡缆固定第一U型钢段和第二U型钢段，槽钢块开口反扣于第一U型钢段和第二U型钢段重叠处的开口上，将锚索穿过槽钢块、第一U型钢段、第二U型钢段以及垫板并固定，所述槽钢块内槽比第一U型钢段、第二U型钢段开口宽50-80mm。
本发明的有益效果在于：
一、本发明将一段槽钢置于第一U型钢段、第二U型钢段搭接处，锚索穿过矩形钢板、支架矩形孔和槽钢进入钻孔进行锚固即构成支护结构。所组成的支护结构具有结构简单、成本低、加工与使用方便等特点；
二、本发明不仅保证了U型钢支架的伸缩性，还与高强度锚索配合使用，充分发挥了U型钢段和锚索的各自优点，既发挥了U型钢可缩和高刚度的作用，又体现了锚索高支护力的作用。因此，本发明所获得的支护强度较高，对深部大变形巷道是一种可靠的支护形式；
三、本发明将槽钢、U型钢、平板钢组合并形成一种强力并可让压的作用构件，首先，槽钢的使用既可以增大支护作用面积，同时，锚索承载力超过U型钢支架横截面方向所能承受的载荷时，U型钢两侧可自行滑动。而且当U型钢两侧滑动超过距离超过一定距离则会受到槽钢两翼的阻止，即可阻止U型钢在高应力作用下发生劈裂或压垮等现象；其次，槽钢块的配合提高了U型钢的整体稳定性，改善了锚索的受力状态。因此，该U型钢—锚索支护形成了内外承载的强力作用，大大提高了支护的强度，不容易产生整体损坏，使用寿命长。
附图说明
图1为本发明的爆炸图。
图2为本发明的结构示意图。
图3为本发明的施工示意图。
图4为本发明的完整支护形式示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明包括槽钢块1、第一U型钢段2、第二U型钢段3、卡缆4、锚索5、垫板6。所述第一U型钢段2和第二U型钢段3上相对应的位置开设有矩形孔21、31，供锚索5通过，用卡缆4将第一U型钢段2和第二U型钢段3固定牢固，槽钢块1置放于矩形孔背后，垫板6位于第一U型钢段2、第二U型钢段3与锚索5锁具接触位置。
如图3所示，槽钢块1和垫板6的中部分别开有与锚索等直径的圆形孔11、61，槽钢块1开口反扣于第一U型钢段2和第二U型钢段3重叠处的开口上，U型钢开口两外沿与槽钢两外沿底端相接处，槽钢块1内槽比第一、二U型钢段开口宽50-80mm。
本发明的实施过程如下：
第一步：将槽钢加工成长度适中的块，而后依据锚索直径，在底面中央位置开圆形孔。
第二步：对第一U型钢段一端开矩形孔(孔宽度与锚索直径相当)，第二U型钢段两端均开设与第一U型钢段同规格的矩形孔。
第三步：在井下安装过程中，先将叠加段相互叠加，卡缆固定牢固，然后将槽钢块、垫板放到位，立即用锚杆索贯穿固定牢固。
本发明将锚索、U型钢的优点充分耦合，形成了内(锚索锚固端)外(槽钢、U型钢、平板钢和锁具形成的强力作用构件)承载的强力作用，能在巷道开挖初期利用高强度、高预紧力锚索主动支护限制巷道初期变形，协调应力调整，及早有效地发挥U型钢支架的刚度和强度的作用，保持巷道围岩的稳定。该支架不仅具有结构简单、使用方便和使用寿命长等优点，而且本U型钢支架可以充分利用矿业工程中废旧的槽钢段。这些废旧的槽钢段，经简易开孔后，即可实际应用，无需其他复杂的加工程序。
Claims (1)
1.一种用于深部大变形巷道的U型钢和锚索协同支护结构，其特征在于：包括第一U型钢段、第二U型钢段、锚索、卡缆、槽钢块、垫板，所述第一U型钢段的一端及第二U型钢段的两端开有同规格的矩形孔，所述槽钢块、垫板的中部开有与锚索等直径的圆形孔，将第一U型钢段和第二U型钢段叠放，第一U型钢段一端的矩形孔与第二U型钢段一端的矩形孔重叠，用卡缆固定第一U型钢段和第二U型钢段，槽钢块开口反扣于第一U型钢段和第二U型钢段重叠处的开口上，将锚索穿过槽钢块、第一U型钢段、第二U型钢段以及垫板并固定，所述槽钢块内槽比第一U型钢段、第二U型钢段开口宽50-80mm。
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