CN106677806B - 一种用于井下巷道、隧道的管式棚架支护结构 - Google Patents
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Abstract
一种用于井下巷道、隧道的管式棚架支护结构。它是包括采用钢管形成的与巷道断面形状一致的拱形棚架，在拱形棚架的钢管内部设有混凝土和通长钢丝绳笼，通长钢丝绳笼在钢管内部靠近巷道一侧放置并从钢管的管口伸出，混凝土填充于钢管内。本发明使用大直径钢管作为棚架结构，并在钢管内的近巷道侧加设了通长钢丝绳笼，提高了钢管的抗弯刚度，满足施工要求的同时，又消除了施工的安全隐患，为软岩破碎巷道的支护提供了保障。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤矿井下巷道及隧道的支护装置，尤其是一种用于井下巷道、隧道的管式棚架支护结构。
背景技术
随着国民经济不断的发展，在巨大的能源需求下我国浅部煤炭资源逐渐枯竭，煤炭的开采转向深部发展，由此带来的巷道采掘、支护和维修都面临很大的困难，尤其是巷道受构造带影响其本身围岩软弱、松散时，此类巷道的围岩控制是煤矿安全生产的重大难题。
锚杆支护是一种成熟、普遍的支护方式，随开采深度的增加，巷道围岩较软弱、松动，因受围岩岩性、巷道位置等条件的制约，常用的支护方法具有很大的局限性，不能有效的对巷道进行支护，造成巷道发生大面积冒落，直接影响工程质量和施工进度，并对施工人员造成极大的安全威胁。
为了控制复杂围岩巷道变形，通常采用U型棚支护，利用U型棚的高强度与可缩性，支撑巷道顶板和两帮，并控制顶板下沉及两帮偏移。但U型棚支护材料成本较高，安装工作量大，当巷道围岩不均匀破坏时，其抗弯刚度不足，难以抵抗围岩的局部大变形，引发U型棚支架局部褶曲变形进而导致整个拱形支护结构的失效。
发明内容
为了克服现有技术的上述不足，本发明提供一种用于井下巷道、隧道的管式棚架支护结构，该支护结构直径大，强度高，刚度大，适用于地下高应力软弱破碎围岩巷道控制，可以最大程度的控制围岩变形。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：包括采用钢管形成的与巷道断面形状一致的拱形棚架，在拱形棚架的钢管内部设有混凝土和通长钢丝绳笼，通长钢丝绳笼在钢管内部靠近巷道一侧放置并从钢管的管口伸出，混凝土填充于钢管内。
相比现有的支护结构，本发明的一种用于井下巷道、隧道的管式棚架支护结构，是使用钢管作为拱形棚架，并在拱形棚架的钢管内加入通长钢丝绳笼然后注入混凝土浆液形成了整体性好的钢管、通长钢丝绳笼及混凝土的组合结构，这种组合式的支护结构增加了其整体的抗弯刚度和承载能力，可减少由于钢管的拱形棚架因载荷过大造成的局部过大挠曲变形，更好的发挥了管式棚架在复杂巷道的支护作用；通长钢丝绳笼可以选择废旧的钢丝绳制作，因此成本低，能充分合理的利用废旧资源，进一步优化管式棚架支护的可行性，为软岩破碎巷道的掘进支护提供帮助，能够抵抗围岩变形和地层荷载的作用，使深层软岩巷道的掘进支护和维护实现高效率、高质量、低成本和低劳动量。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明一个实施例的结构示意图。
图2是图1中I处的剖面图。
图3是本发明一个实施例中分绳支架的结构示意图。
图中，1、拱形钢管，2、柱腿钢管，3、圆形卡兰，4、通长钢丝绳笼，5、分绳支架，6、混凝土，5-1、支架上体，5-2、支架下体，5-3、支撑点。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
图1至图3示出了本发明一个较佳的实施例的结构示意图，图1中的一种用于井下巷道、隧道的管式棚架支护结构，包括采用钢管形成的与巷道断面形状一致的拱形棚架，在拱形棚架的钢管内部设有混凝土6和通长钢丝绳笼4，通长钢丝绳笼4在钢管内部靠近巷道一侧放置并从钢管的管口伸出，混凝土6填充于钢管内，这样拱形棚架、通长钢丝绳笼4与混凝土6通过组合粘结形成了整体的管式棚架支护结构。
参见图1，本实施例中，形成所述拱形棚架的钢管可以是由分段钢管连接构成，分段钢管包括按照巷道断面形状尺寸弯成的顶端拱形钢管1和根据巷道高度设置的两帮柱腿钢管2。拱形钢管1按照巷道断面形状尺寸提前弯成的，两帮柱腿钢管2长度根据巷道高度来具体选择。但不局限于此，拱形棚架的钢管还可以是整体的钢管预先弯至成巷道断面形状，等等。
作为一种具体实现结构，所述钢管的直径可设为200mm-500mm，钢管的壁厚选为5mm-22mm；当钢管是由分段钢管连接构成时，位于顶端的拱形钢管1与位于两帮的柱腿钢管2可以通过圆形卡兰3或其他连接方式连接成一体。
如图1和图2所示，其中，所述通长钢丝绳笼4可以是由多条钢丝绳经分绳支架5连接组合在一起构成，分绳支架5的设置间距为180mm-300mm，多根钢丝绳通过沿长度方向布置的若干个分绳支架5彼此在宽度方向间隔分离，分隔多条钢丝绳防止缠绕，保证混凝土6的浆液能够充分填实在钢丝绳周围，提高通长钢丝绳笼4在混凝土6中的稳固性。
参见图3所示的一种分绳支架5结构，所述分绳支架5包括弧形的支架上体5-1和支架下体5-2，支架上体5-1和支架下体5-2弧度一致地并排布置，支架上体5-1和支架下体5-2在相对的边部均具有半圆缺口并对接后形成供多条钢丝绳分别穿过的圆形卡口，多条钢丝绳分别设置在分绳支架5的圆形卡槽内，支架上体5-1和支架下体5-2在共同的两个端部分部铰接和可拆卸连接，支架下体5-2的外部还设有若干个支撑点5-3，支撑点5-3可以使通长钢丝绳笼4离开管壁一段距离，从而进一步优化混凝土6的填充效果及通长钢丝绳笼4在混凝土6中的稳固性。本发明的分绳支架5还可以是采用现有的各种分绳器。
通常，通长钢丝绳笼4的总长度比所述管棚钢管的长度要长400mm左右，即通长钢丝绳笼4在钢管的两端各外露200mm左右，以方便钢管安装完成后，注混凝土作业前的通长钢丝绳笼4张紧作业。
为便于混凝土6灌注，可采用细石混凝土作为浇筑的混凝土6，该细石混凝土由水泥、水、砂和粗骨料以及最大粒径不大于15mm的混凝土料组成，细石混凝土强度等级不低于C30。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质，对以上实施例所作出任何简单修改和同等变化，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种用于井下巷道、隧道的管式棚架支护结构，包括采用钢管形成的与巷道断面形状一致的拱形棚架，其特征是：在拱形棚架的钢管内部设有混凝土(6)和通长钢丝绳笼(4)，通长钢丝绳笼(4)在钢管内部靠近巷道一侧放置并从钢管的管口伸出，混凝土(6)填充于钢管内；所述通长钢丝绳笼(4)是由多条钢丝绳经分绳支架(5)连接组合在一起构成，分绳支架(5)的设置间距为180mm-300mm；所述分绳支架(5)包括弧形的支架上体(5-1)和支架下体(5-2)，支架上体(5-1)和支架下体(5-2)弧度一致地并排布置，支架上体(5-1)和支架下体(5-2)在相对的边部均具有半圆缺口并对接后形成供多条钢丝绳分别穿过的多个圆形卡口，多条钢丝绳分别设置在分绳支架(5)的多个圆形卡口内，支架上体(5-1)和支架下体(5-2)在共同的两个端部分别铰接和可拆卸连接，支架下体(5-2)的外部还设有若干个支撑点(5-3)。
2.根据权利要求1所述的一种用于井下巷道、隧道的管式棚架支护结构，其特征是：形成所述拱形棚架的钢管由分段钢管连接构成，分段钢管包括按照巷道断面形状尺寸弯成的顶端拱形钢管(1)和根据巷道高度设置的两帮柱腿钢管(2)。
3.根据权利要求2所述的一种用于井下巷道、隧道的管式棚架支护结构，其特征是：所述钢管的直径为200mm-500mm，钢管的壁厚为5mm-22mm，位于顶端的拱形钢管(1)与位于两帮的柱腿钢管(2)通过圆形卡兰(3)连接成一体。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于井下巷道、隧道的管式棚架支护结构，其特征是：所述钢丝绳在钢管两端管口伸出的长度为200mm。
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