CN105386780B - 防冲击地压钢结构件巷道支架可缩结构 - Google Patents

Abstract

防冲击地压钢结构件巷道支架可缩结构，包括曲线结构和直线结构，曲线结构和直线结构均第一连接管和第二连接管，曲线结构中第一连接管和第二连接管均为弧形，直线结构中第一连接管和第二连接管均为直线；第一连接管和第二连接管的形状为矩形或圆形，第一连接管和第二连接管的横向截面上分别有相对的左右侧和相对的上下侧，第一连接管包括依次一体连接的第一连接管本体、中间段和包裹段；当第一连接管以及第二连接管为弧形形状时，中间段称为弧形段，本发明是具有可缩结构的巷道支架，其可缩量是根据巷道的压力值大小设定的。通过可缩结构的收缩实现整台支架的局部或整体的收缩，缓解和吸收巷道各方压力。

Description

防冲击地压钢结构件巷道支架可缩结构

技术领域

本发明涉及矿山支护设备领域，尤其涉及一种用于深井、有冲击地压、大断面巷道等的巷道支架可缩结构。

背景技术

随着全球经济，尤其是国内经济的长期飞速增长，埋藏在地层浅部的煤炭及各种矿藏已被大量开采，因而矿井开采逐渐向地层深处延伸到800或1000米以下，随着开采深度的增加，出现了深井、冲击地压、大断面等巷道支护问题。

目前，用于矿井巷道支护的主要巷道支架是各种型号的U型钢、工字钢、槽钢等型材制成的支架，其中还包括一种新型的支架，名称是灌注式钢管混凝土支架（2014年部分矿井使用）。

由于它们都由型材制作，如果要增加支架的强度，必须增加型材的横截面积，而增大横截面积，加工就会比较困难，难以满足设计需要，造成以型材制作的支架支护强度较小、支护能力较弱。所以，以U型钢为代表的型材制作的巷道支架在深井、地层压力增大、冲击地压、大断面等巷道支护中容易受压变形、压垮，导致局部支撑失效，进而发展成为大面积巷道变形，甚至垮塌，设备损坏、人员伤亡，最终使巷道失去功能。

为了弥补U型钢为代表的型材制作的巷道支架之不足，近年来发展出一类支撑能力较大的巷道支架设备，如防冲击地压液压巷道支架、抬棚梁液压支架等。这类巷道支架虽然弥补了型材制作的巷道支架支撑力弱的缺点，但是其本身在使用过程中逐渐显现出诸多不足之处：防冲击地压液压巷道支架横向排布于巷道之中，由于其结构本身不够完善，没有对巷道侧压产生的片帮提供支撑、没有提供巷道横截面的连续支撑，支撑的稳定性不足；抬棚梁液压支架纵向排布于巷道中间，在U型钢支架下面强化U型钢的支撑作用，不能单独进行支撑，而且把巷道一分为二，影响巷道设备的铺设。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防冲击地压钢结构件巷道支架可缩结构，可根据巷道需要任意植入于巷道支架。

本发明的技术方案是：

防冲击地压钢结构件巷道支架可缩结构，包括曲线结构和直线结构，曲线结构和直线结构均第一连接管和第二连接管，曲线结构中第一连接管和第二连接管均为弧形，直线结构中第一连接管和第二连接管均为直线；第一连接管和第二连接管的形状为矩形或圆形，第一连接管和第二连接管的横向截面上分别有相对的左右侧和相对的上下侧，第一连接管包括依次一体连接的第一连接管本体、中间段和包裹段；当第一连接管以及第二连接管为弧形形状时，中间段称为弧形段，当第一连接管以及第二连接管为直线形状时，中间段称为直线段；第二连接管包括一体连接的第二连接管本体和插入段，第二连接管本体与梁连接；中间段和包裹段的靠内的下侧均设有开口，开口的延伸方向与第一连接管的延伸方向相同，中间段内横向设有多个支撑组合体，支撑组合体包括螺栓和套筒，套筒位于中间段内部的左右两侧之间，套筒套设在螺栓外侧，螺栓两端伸出中间段的两侧并固定；插入段插入包裹段内，插入段的下侧设有挡板，插入段位于包裹段和挡板围成的空间内，挡板和包裹段之间为可拆卸连接；当第一连接管和第二连接管均为弧形时，第一连接管和第二连接管的弧度相同。

挡板和包裹段之间为螺栓连接。

挡板左右两侧和包裹段的左右两侧之间为螺栓连接。

所述中间段、包裹段的开口的宽度均与第一连接管本体的左右两侧内侧面之间宽度相同。

中间段、包裹段的截面形状为倒U形。

曲线结构和直线结构的连接方式有：两个曲线结构连接后每个曲线结构靠外的一端各连接一个直线结构。

曲线结构的连接方式有：两个以上的曲线结构首尾相连构成环形。

四个曲线结构首尾相连构成环形。

直线结构的连接方式有：两个以上的直线结构首尾相连构成环形。

本发明的支架可用于深井、有冲击地压、大断面巷道等的巷道支护，即：防冲击地压钢结构件可缩结构巷道支架。解决1000米左右及以下矿井巷道支护显得尤为复杂和困难这一问题，通过该结构对一类钢结构的植入，使它们成为防冲击地压钢结构件可缩结构巷道支架；这些支架可以和U型钢支架联合使用，也可以单独在巷道中使用；通过这些支架在巷道中的使用，可以简化巷道支撑复杂程度，延长巷道维修周期，减少维修工作量，从而整体降低巷道支护成本。

本发明的支架按相同的原理有两种形式，即：曲线结构支架、直线结构支架。曲线结构支架用于巷道断面轮廓呈曲线的巷道，直线结构支架用于巷道断面轮廓呈直线的巷道。

本发明是具有可缩结构的巷道支架，其可缩量是根据巷道的压力值大小设定的。通过可缩结构的收缩实现整台支架的局部或整体的收缩，缓解和吸收巷道各方压力。可以根据巷道压力值的大小设定支架的横截面大小。

该类巷道支架的可缩结构由螺栓、螺母提供压力，使插接在一起的两部分钢结构件产生摩擦力而给定工作阻力。螺栓螺母的大小、数量、强度等可以根据设计确定。

利用本发明所设计成的可缩结构巷道支架，其原理简单，制作方便，因而具有广泛的实用性和较强的经济性。

附图说明

图1是本发明第一种形式的钢结构件可缩支架曲线结构的示意图；

图1a是图1的A-A断面图；

图1b是图1的B-B的断面图；

图1c是图1的C-C的断面图；

图1d是图1的D-D的断面图；

图1e是图1的E-E的断面图；

图1f是图1的F-F的断面图；

图2是本发明第二种形式的钢结构件可缩支架直线结构的的示意图；

图2a是图2的A-A断面图；

图2b是图2的B-B的断面图；

图2c是图2的C-C的断面图；

图2d是图2的D-D的断面图；

图3a为两个曲线结构+两个直线结构；

图3b为两个曲线结构+两个直线结构；

图3c为圆形形状，包括四个曲线结构；

图3d为椭圆形，包括四个曲线结构；

图3e为梯形形状，包括两个直线结构；

图3f为矩形形状，包括两个直线结构。

图3a~f中，标号ɡ表示为钢结构件可缩支架曲线结构（简称曲线结构）；图中标号h表示为钢结构件可缩支架直线结构（简称直线结构）；

图4为图1中的第一连接管的结构示意图；

图5为图1中的第二连接管的结构示意图。

具体实施方式

钢结构件是指将多种钢质零件通过焊接、铆接和螺栓连接等多种联接方式连接成一体，这些钢质零件互相联系、互相制约形成一个有机的整体。

根据同一原理，本发明给出了两种形式的钢结构件可缩支架结构：

本发明的防冲击地压钢结构件巷道支架可缩结构，分为两种形式：钢结构件可缩支架曲线结构和钢结构件可缩支架直线结构，二者均包括第一连接管和第二连接管。

第一种形式：

钢结构件可缩支架曲线结构（简称曲线结构）是第一种形式，可用于巷道支架的曲线部分。

如图1、4、5以及1a~e所示，图1a、1b、1c、1d四图的结构通过图1e的销轴8将两段箱式钢结构件铰接在一起，并可向内弯曲。

第一连接管1和第二连接管2的形状为矩形或圆形（本实施例为矩形），第一连接管1和第二连接管2的横向截面上分别有相对的左右侧和相对的上下侧，第一连接管包括依次一体连接的第一连接管本体1-1、中间段和包裹段1-3；第一连接管1以及第二连接管2为弧形形状，当第一连接管和第二连接管均为弧形时，第一连接管和第二连接管的弧度相同。

中间段称为弧形段1-2；第二连接管2包括一体连接的第二连接管本体2-1和插入段2-2，第二连接管本体2-1与梁3连接；弧形段1-2和包裹段1-3的靠内的下侧均设有开口，开口的延伸方向与第一连接管1的延伸方向相同，弧形段1-2内横向设有多个支撑组合体，支撑组合体包括螺栓4和套筒5，套筒5位于弧形段1-2内部的左右两侧之间，套筒5套设在螺栓4外侧，螺栓4的两端伸出弧形段1-2的左右两侧并由螺母固定，插入段2-2插入包裹段1-3内，插入段2-2的下侧设有挡板6，插入段2-2位于包裹段1-3和挡板6形围成的空间内，挡板6和包裹段1-3之间为可拆卸连接，本实施例是在包裹段1-3的两侧焊接伸出包裹段1-3两侧的连接板7，然后通过螺栓将连接板7和挡板6固定。

弧形段1-2、包裹段1-3的截面形状为倒U形。弧形段1-2、包裹段1-3的开口的宽度均与第一连接管本体1-1的左右两侧内侧面之间宽度相同。

可缩结构两端的钢结构件联接并压紧（按给定压力值）在一起，使该结构产生一定（给定）的工作阻力。

第二连接管2的第二连接管本体2-1的右端与弧形的梁3之间通过销轴8的方式转动连接。

第二种形式：

钢结构件可缩支架直线结构是第二种形式，可用于巷道支架的直线部分。如图2以及图2a~d所示，其结构与第一种形式基本相同，不同之处在于各部件是直线形，而不是第一种形式的弧形；并且第二连接管本体2-1的右端不一定需要与梁3连接，一般不需要销轴进行连接。

当第一连接管1以及第二连接管2为直线形状时，中间段称为直线段。经钢结构件可缩结构植入的巷道支架，可用于深井、有冲击地压、大断面巷道等的巷道支护，即：防冲击地压钢结构件巷道支架可缩结构。

该结构是一种可缩结构，其可缩量是根据巷道的压力值大小设定的，通过可缩结构的收缩实现整台支架的局部或整体的收缩，缓解和吸收巷道各方压力。

使用过程：

按相同的原理有两种形式，即：曲线结构（图1）、直线结构（图2）。曲线结构用于巷道支架的曲线部分，直线结构用于巷道支架的直线部分，可以根据巷道压力的大小和方向灵活设计巷道支架的具体式样（如图3a~f所示）。

本发明在生产厂家根据用户提供的矿井巷道参数后，可设计出具体的可缩结构巷道支架式样，然后将本发明植入进设计中。

常见情况如图3a~f所示，图3a~f为钢结构件可缩支架曲线结构和直线结构根据需要自由组合在各种具体巷道支架上时的各种情况；其中，图3a、3b、3c、3d表示部分或全部为钢结构件可缩支架曲线结构的巷道支架；图3a、3b、3e、3f表示部分或全部为钢结构件可缩支架直线结构的巷道支架；图中标号ɡ表示为钢结构件可缩支架曲线结构（简称曲线结构）；图中标号h表示为钢结构件可缩支架直线结构（简称直线结构）。具体为：图3a为两个曲线结构+两个直线结构；图3b为两个曲线结构+两个直线结构，与图3a不同之处在于曲线结构的弧度大，近似椭圆形，直线结构的长度更长一些；图3c为圆形形状，包括四个曲线结构；图3d为椭圆形，也同样是包括四个曲线结构，相对比于图3c曲线结构的弧度更大一些；图3e为梯形形状，包括两个直线结构；图3f为矩形形状，也是包括两个直线结构。

本发明在设计时充分考虑了深井、有冲击地压、大断面巷道等对巷道支架的特殊要求。

Claims (9)

1.防冲击地压钢结构件巷道支架可缩结构，其特征在于：包括曲线结构和直线结构，曲线结构和直线结构均包括第一连接管和第二连接管，曲线结构中第一连接管和第二连接管均为弧形，直线结构中第一连接管和第二连接管均为直线；第一连接管和第二连接管的形状为矩形或圆形，第一连接管和第二连接管的横向截面上分别有相对的左右侧和相对的上下侧，第一连接管包括依次一体连接的第一连接管本体、中间段和包裹段；当第一连接管以及第二连接管为弧形形状时，中间段称为弧形段，当第一连接管以及第二连接管为直线形状时，中间段称为直线段；第二连接管包括一体连接的第二连接管本体和插入段，第二连接管本体与梁连接；中间段和包裹段的靠内的下侧均设有开口，开口的延伸方向与第一连接管的延伸方向相同，中间段内横向设有多个支撑组合体，支撑组合体包括螺栓和套筒，套筒位于中间段内部的左右两侧之间，套筒套设在螺栓外侧，螺栓两端伸出中间段的两侧并固定；插入段插入包裹段内，插入段的下侧设有挡板，插入段位于包裹段和挡板围成的空间内，挡板和包裹段之间为可拆卸连接；当第一连接管和第二连接管均为弧形时，第一连接管和第二连接管的弧度相同。

2.根据权利要求1所述的防冲击地压钢结构件巷道支架可缩结构，其特征在于：挡板和包裹段之间为螺栓连接。

3.根据权利要求2所述的防冲击地压钢结构件巷道支架可缩结构，其特征在于：挡板左右两侧和包裹段的左右两侧之间为螺栓连接。

4.根据权利要求1或2所述的防冲击地压钢结构件巷道支架可缩结构，其特征在于：所述中间段、包裹段的开口的宽度均与第一连接管本体的左右两侧内侧面之间宽度相同。

5.根据权利要求1或2所述的防冲击地压钢结构件巷道支架可缩结构，其特征在于：中间段、包裹段的截面形状为倒U形。

6.根据权利要求1或2所述的防冲击地压钢结构件巷道支架可缩结构，其特征在于：曲线结构和直线结构的连接方式有：两个曲线结构连接后每个曲线结构靠外的一端各连接一个直线结构。

7.根据权利要求1或2所述的防冲击地压钢结构件巷道支架可缩结构，其特征在于：曲线结构的连接方式有：两个以上的曲线结构首尾相连构成环形。

8.根据权利要求7所述的防冲击地压钢结构件巷道支架可缩结构，其特征在于：四个曲线结构首尾相连构成环形。

9.根据权利要求1或2所述的防冲击地压钢结构件巷道支架可缩结构，其特征在于：直线结构的连接方式有：两个以上的直线结构首尾相连构成环形。