CN108412521B - 用于矿井隧道的支撑拱门装置及其安装方法 - Google Patents

用于矿井隧道的支撑拱门装置及其安装方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了用于矿井隧道的支撑拱门装置及其安装方法，涉及矿井支撑装置技术领域。本发明包括拱门机构、用于承载拱门机构的支撑机构、用于支撑机构与拱门机构连接的第一连接件和第二连接件，支撑机构、第一连接件、拱门机构、第二连接件、支撑机构依次连接形成拱门支撑装置。本发明通过针对矿井隧道的内部进行防坍塌的支撑装置，通过设置的链式环形拱门机构，具有运输方便，占用空间小，便于安装，弹性承载应力；具有对链式环形拱门机构调整灵活，维护方便，通过在链式环形拱门机构上设置的辅助支杆进行辅助支撑，避免相邻两该支撑拱门装置间距过大，支撑力不足，具有调整灵活，使得矿井隧道内部安全性高。

Description

用于矿井隧道的支撑拱门装置及其安装方法
技术领域
本发明属于矿井支撑装置技术领域，特别是涉及一种用于矿井隧道的支撑拱门装置及一种用于矿井隧道的支撑拱门装置的安装方法。
背景技术
矿井在施工和使用过程中，塌方的出现是对生产的严重安全威胁，矿井塌方对矿井企业、对施工单位和对职工的生命和财产的安全和未来发展有重要的影响。处理塌方常用的支护技术：
一种方式为：处理塌方时，由外向内、由上向下，逐段随清塌渣随向岩壁先射一薄层砂浆，然后再喷射砼。砼宜分层喷射，每层厚5cm左右。在喷射1～2层砼后，可随即加设锚杆再喷射砼。最后，塌渣清除后，随绑好衬砌。
另一种方式为：当在塌体不太高，塌穴略呈锥形，塌壁不太松散的情况下，使用人字架支撑塌方支撑。当当塌体较高，但塌体侧壁形状较整齐，且侧向压力不大时，可按垂直于隧道的方向架设横向排架。先将塌体顶的石渣扒平，铺上横梁，再在其上架设排架。排架间距根据塌穴围岩情况而定，一般为1～2cm左右。当当塌方较大，且围岩压力也较大时，宜在塌方范围内全部用纵棚架支撑。先将塌渣顶部适当扒平，沿隧道中线方向平行设置纵地梁数根(地梁下预铺横梁)，于纵地梁上按照导坑支撑的形式以1m左右的间距架设箱形棚架。以后逐层向上架设至塌方顶部，用填塞塞紧。随塌渣的清除，加设立柱，并以纵撑撑牢。当塌方直至地表面而深度不大时(小于10m)，可设置井箍，由地面向下逐步清除塌渣，随即架设箍架支撑。当塌穴较深时，则可先将井口至塌渣顶面一段箍好，不进行清理塌渣，而在洞内采用穿过塌方的施工方法。当塌穴成斜孔时，处理方法根据斜度而定，倾角≤30°，可按斜井施工方法进行出渣及支撑；倾角>35°时，运用井箍支撑及由上而下地清渣。
上述问题讲述了矿井的塌方带来的严重问题，因此针对矿井的隧道进行安全支撑的设计是提高其安全的有效解决办法。
发明内容
本发明的目的在于提供用于矿井隧道的支撑拱门装置及其安装方法，通过针对矿井隧道的内部进行防坍塌的支撑装置，解决了现有的矿井的塌方带来的严重问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为用于矿井隧道的支撑拱门装置，包括拱门机构，包括用于构成该拱门机构的若干环板单元；所述环板单元一侧面设有第一连接轴块；所述环板单元另一侧面设有与第一连接轴块配合的第一连接轴槽；
其中，所述环板单元一端面分别开有第一贯通孔和第二贯通孔；所述第一贯通孔与第一连接轴槽相互贯通，所述第二贯通孔贯穿第一连接轴块；
用于承载拱门机构的支撑机构，包括底座，所述底座一表面开有若干第三贯通孔，所述第三贯通孔与一限位桩配合，并且底座一表面分别连接有伸缩装置和固定有限位导筒；所述底座一表面开有一对槽道；所述槽道固定有滚轮；
用于支撑机构与拱门机构连接的第一连接件和第二连接件；
其中，所述第一连接件包括一条形基块，所述条形基块的一侧面设有与拱门机构一端的环板单元上的第一连接轴槽配合的第二连接轴块；所述条形基块的相对另一侧面设有与伸缩装置连接的第一连接座、与限位导筒滑动配合的第一导柱；
其中，所述第二连接件一侧面设有与拱门机构另一端的环板单元上的第一连接轴块配合的第二连接轴槽；所述第二连接件相对一侧面设有与伸缩装置连接的第二连接座、与限位导筒滑动配合的第二导柱。
若干所述环板单元依次绕同一圆心通过一销轴连接形成半圆形拱门结构；所述销轴的一端设有齿帽。
进一步地，所述第一连接轴块沿轴向方向的外面设有三平面、一弧面结构；所述三平面依次相连，位于中部位置的一平面与环板单元侧面共面；所述第一连接轴块的外表面与第一连接轴槽的内槽面滑动配合。
进一步地，所述伸缩装置包括液压缸，所述液压缸通过铰接的方式连接到底座。
进一步地，所述限位导筒从外到内依次设置有支撑筒柱、弹性筒柱、弹簧；所述弹簧一端固定有与弹性筒柱滑动配合的滑块。
进一步地，所述环板单元的一端面还开有齿形环槽，所述齿形环槽与第一贯通孔同心设置；所述齿形环槽与销轴一端的齿帽配合。
进一步地，所述环板单元的端面沿环板单元的圆心均布开有若干内螺纹孔；所述内螺纹孔配合有辅助支杆。
进一步地，所述第一连接件与一支撑机构配合；所述第二连接件与另一支撑机构配合；所述支撑机构、第一连接件、拱门机构、第二连接件支撑机构依次连接形成拱门支撑装置。
用于矿井隧道的支撑拱门装置的安装方法，包括如下过程：
SS01、将支撑机构的底座底面安装好滚轮，在底座上表面铰接一组伸缩装置，在一组伸缩装置之间固定一组限位导筒，上述支撑机构设置两套；
SS02、将若干环板单元依次通过销轴连接形成一半圆环形拱门机构，在销轴的一端通过螺母固定；并且通过一环板单元上的第一连接轴块与相邻的另一环板单元上的第一连接轴槽配合限定该拱门机构为半圆形；
SS03、将第一连接件与拱门机构一端的环板单元上的第一连接轴槽配合；将第二连接件与拱门机构另一端的环板单元上的第一连接轴块配合；
SS04、通过吊装的方式将SS02和SS03中组成的结构吊起，分别将第一连接件和第二连接件分别安装在SS01中装配好的支撑机构；
SS05、完成上述过程后，通过推动支撑机构进入到矿井内，将支撑机构放置到预定的位置，通过限位桩固定在矿井隧道上，然后通过启动伸缩装置将第一连接件和第二连接件推高，使得拱门机构顶紧矿井隧道顶部。
进一步地，两所述支撑机构之间通过伸缩杆调整间距和两支撑机构之间的平行度。
进一步地，所述矿井隧道顶部还可由拱门机构上设置的辅助支杆进行辅助支撑，避免相邻两该支撑拱门装置间距过大，支撑力不足。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过针对矿井隧道的内部进行防坍塌的支撑装置，通过设置的链式环形拱门机构，具有运输方便，占用空间小，便于安装，弹性承载应力。
2、本发明通过针对矿井隧道的内部进行防坍塌的支撑装置，通过设置具有液压驱动、导柱导筒限位的支撑机构，具有对链式环形拱门机构调整灵活，维护方便，通过在链式环形拱门机构上设置的辅助支杆进行辅助支撑，避免相邻两该支撑拱门装置间距过大，支撑力不足，具有调整灵活，使得矿井隧道内部安全性高。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例一中支撑拱门装置的结构示意图；
图2为图1的结构主视图；
图3为支撑机构的俯视视角的结构示意图；
图4为支撑机构的仰视视角的结构示意图；
图5为图4的结构俯视图；
图6为第二连接件的结构示意图；
图7为图6的结构侧视图；
图8为第一连接件的结构示意图；
图9为图8的结构侧视图；
图10为环板单元的俯视视角的结构示意图；
图11为环板单元的仰视视角的结构示意图；
图12为图11的结构侧视图；
图13为销轴的结构示意图；
图14为实施例一中支撑拱门装置的结构示意图；
图15为辅助支杆的结构示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-底座，2-第一连接件，3-环板单元，4-第二连接件，5-伸缩装置，6-限位导筒，7-限位桩，8-销轴，9-辅助支杆，101-槽道，102-滚轮，103-第三贯通孔，201-第一连接座，202-第一导柱，203-第二连接轴块，301-第一贯通孔，302-齿形环槽，303-第一连接轴槽，304-第一连接轴块，305-第二贯通孔，306-内螺纹孔，401-第二连接座，402-第二导柱，403-齿形环槽A，404-连接条，405-贯通孔A，406-第二连接轴槽，601-支撑筒柱，602-弹性筒柱，603-弹簧，801-齿帽。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例一
请参阅图1-3、图10-12所示，本发明为用于矿井隧道的支撑拱门装置，包括拱门机构，包括用于构成该拱门机构的若干环板单元3；环板单元3一侧面设有第一连接轴块304；环板单元3另一侧面设有与第一连接轴块304配合的第一连接轴槽303；环板单元3为一圆形环板中1/(2-50)份；
其中，环板单元3一端面分别开有第一贯通孔301和第二贯通孔305；第一贯通孔301与第一连接轴槽303相互贯通，第二贯通孔305贯穿第一连接轴块304；
请参阅图3-5所示，用于承载拱门机构的支撑机构，包括底座1，底座1一表面开有若干第三贯通孔103，第三贯通孔103与一限位桩7配合，并且底座1一表面分别连接有伸缩装置5和固定有限位导筒6；底座1一表面开有一对槽道101；槽道101固定有滚轮102；
请参阅图6-9所示，用于支撑机构与拱门机构连接的第一连接件2和第二连接件4；
其中，第一连接件2包括一条形基块，条形基块的一侧面设有与拱门机构一端的环板单元3上的第一连接轴槽303配合的第二连接轴块203；条形基块的相对另一侧面设有与伸缩装置5连接的第一连接座201、与限位导筒6滑动配合的第一导柱202；
其中，第二连接件4一侧面设有的连接条404与拱门机构另一端的环板单元3上的第一连接轴块304配合的第二连接轴槽406；第二连接件4相对一侧面设有与伸缩装置5连接的第二连接座401、与限位导筒6滑动配合的第二导柱402。连接条404为环板单元3的一部分，用于第二连接件4一侧与拱门机构另一端的环板单元3的连接结构。在位于第二连接轴槽406的连接条404开有贯通孔A405，贯通孔A405与第二连接轴槽406相互贯通；在连接条404的一端面开有与贯通孔A405同心的齿形环槽A403.
九块环板单元3依次绕同一圆心通过一销轴8连接形成半圆形拱门结构；如图13所示，销轴8的一端设有齿帽801。
其中，第一连接轴块304沿轴向方向的外面设有三平面、一弧面结构；三平面依次相连，位于中部位置的一平面与环板单元3侧面共面；第一连接轴块304的外表面与第一连接轴槽303的内槽面滑动配合。
其中，伸缩装置5包括液压缸，液压缸通过铰接的方式连接到底座1。
其中，限位导筒6从外到内依次设置有支撑筒柱601、弹性筒柱602、弹簧603；弹簧603一端固定有与弹性筒柱602滑动配合的滑块。
其中，环板单元3的一端面还开有齿形环槽302，齿形环槽302与第一贯通孔301同心设置；齿形环槽302与销轴8一端的齿帽801配合。
其中，环板单元3的端面沿环板单元3的圆心均布开有若干内螺纹孔306；内螺纹孔306配合有辅助支杆9。
其中，第一连接件2与一支撑机构配合；第二连接件4与另一支撑机构配合；支撑机构、第一连接件2、拱门机构、第二连接件4支撑机构依次连接形成拱门支撑装置。
用于矿井隧道的支撑拱门装置的安装方法，包括如下过程：
SS01、将支撑机构的底座1底面安装好滚轮102，在底座1上表面铰接一组伸缩装置5，在一组伸缩装置5之间固定一组限位导筒6，上述支撑机构设置两套；
SS02、将若干环板单元3依次通过销轴8连接形成一半圆环形拱门机构，在销轴8的一端通过螺母固定；并且通过一环板单元3上的第一连接轴块304与相邻的另一环板单元3上的第一连接轴槽303配合限定该拱门机构为半圆形；
SS03、将第一连接件2与拱门机构一端的环板单元3上的第一连接轴槽303配合；将第二连接件4与拱门机构另一端的环板单元3上的第一连接轴块304配合；
SS04、通过吊装的方式将SS02和SS03中组成的结构吊起，分别将第一连接件2和第二连接件4分别安装在SS01中装配好的支撑机构；
SS05、完成上述过程后，通过推动支撑机构进入到矿井内，将支撑机构放置到预定的位置，通过限位桩7固定在矿井隧道上，然后通过启动伸缩装置5将第一连接件2和第二连接件4推高，使得拱门机构顶紧矿井隧道顶部。
其中，两支撑机构之间通过伸缩杆调整间距和两支撑机构之间的平行度。
实施例二
请参阅图14-15所示，矿井隧道顶部还可由拱门机构上设置的辅助支杆9进行辅助支撑，避免相邻两该支撑拱门装置间距过大，支撑力不足。其他部分与实施例一一致。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.用于矿井隧道的支撑拱门装置，其特征在于，包括：
拱门机构，包括用于构成该拱门机构的若干环板单元(3)；所述环板单元(3)一侧面设有第一连接轴块(304)；所述环板单元(3)另一侧面设有与第一连接轴块(304)配合的第一连接轴槽(303)；
其中，所述环板单元(3)一端面分别开有第一贯通孔(301)和第二贯通孔(305)；所述第一贯通孔(301)与第一连接轴槽(303)相互贯通，所述第二贯通孔(305)贯穿第一连接轴块(304)；
用于承载拱门机构的支撑机构，包括底座(1)，所述底座(1)一表面开有若干第三贯通孔(103)，所述第三贯通孔(103)与一限位桩(7)配合，并且底座(1)一表面分别连接有伸缩装置(5)和固定有限位导筒(6)；所述底座(1)一表面开有一对槽道(101)；所述槽道(101)固定有滚轮(102)；
用于支撑机构与拱门机构连接的第一连接件(2)和第二连接件(4)；
其中，所述第一连接件(2)包括一条形基块，所述条形基块的一侧面设有与拱门机构一端的环板单元(3)上的第一连接轴槽(303)配合的第二连接轴块(203)；所述条形基块的相对另一侧面设有与伸缩装置(5)连接的第一连接座(201)、与限位导筒(6)滑动配合的第一导柱(202)；
其中，所述第二连接件(4)一侧面设有与拱门机构另一端的环板单元(3)上的第一连接轴块(304)配合的第二连接轴槽(406)；所述第二连接件(4)相对一侧面设有与伸缩装置(5)连接的第二连接座(401)、与限位导筒(6)滑动配合的第二导柱(402)。
2.根据权利要求1所述的用于矿井隧道的支撑拱门装置，其特征在于，若干所述环板单元(3)依次绕同一圆心通过一销轴(8)连接形成半圆形拱门结构；所述销轴(8)的一端设有齿帽(801)。
3.根据权利要求1所述的用于矿井隧道的支撑拱门装置，其特征在于，所述第一连接轴块(304)沿轴向方向的外面设有三平面、一弧面结构；所述三平面依次相连，位于中部位置的一平面与环板单元(3)侧面共面；所述第一连接轴块(304)的外表面与第一连接轴槽(303)的内槽面滑动配合。
4.根据权利要求1所述的用于矿井隧道的支撑拱门装置，其特征在于，所述伸缩装置(5)包括液压缸，所述液压缸通过铰接的方式连接到底座(1)。
5.根据权利要求1所述的用于矿井隧道的支撑拱门装置，其特征在于，所述限位导筒(6)从外到内依次设置有支撑筒柱(601)、弹性筒柱(602)、弹簧(603)；所述弹簧(603)一端固定有与弹性筒柱(602)滑动配合的滑块。
6.根据权利要求1所述的用于矿井隧道的支撑拱门装置，其特征在于，所述环板单元(3)的一端面还开有齿形环槽(302)，所述齿形环槽(302)与第一贯通孔(301)同心设置；所述齿形环槽(302)与销轴(8)一端的齿帽(801)配合。
7.根据权利要求1或6所述的用于矿井隧道的支撑拱门装置，其特征在于，所述环板单元(3)的端面沿环板单元(3)的圆心均布开有若干内螺纹孔(306)；所述内螺纹孔(306)配合有辅助支杆(9)。
8.根据权利要求1所述的用于矿井隧道的支撑拱门装置，其特征在于，所述第一连接件(2)与一支撑机构配合；所述第二连接件(4)与另一支撑机构配合；所述支撑机构、第一连接件(2)、拱门机构、第二连接件(4)、支撑机构依次连接形成拱门支撑装置。
9.如权利要求1-8任意一所述的用于矿井隧道的支撑拱门装置的安装方法，其特征在于，包括如下过程：
SS01、将支撑机构的底座(1)底面安装好滚轮(102)，在底座(1)上表面铰接一组伸缩装置(5)，在一组伸缩装置(5)之间固定一组限位导筒(6)，上述支撑机构设置两套；
SS02、将若干环板单元(3)依次通过销轴(8)连接形成一半圆环形拱门机构，在销轴(8)的一端通过螺母固定；并且通过一环板单元(3)上的第一连接轴块(304)与相邻的另一环板单元(3)上的第一连接轴槽(303)配合限定该拱门机构为半圆形；
SS03、将第一连接件(2)与拱门机构一端的环板单元(3)上的第一连接轴槽(303)配合；将第二连接件(4)与拱门机构另一端的环板单元(3)上的第一连接轴块(304)配合；
SS04、通过吊装的方式将SS02和SS03中组成的结构吊起，分别将第一连接件(2)和第二连接件(4)分别安装在SS01中装配好的支撑机构；
SS05、完成上述过程后，通过推动支撑机构进入到矿井内，将支撑机构放置到预定的位置，通过限位桩(7)固定在矿井隧道上，然后通过启动伸缩装置(5)将第一连接件(2)和第二连接件(4)推高，使得拱门机构顶紧矿井隧道顶部。
10.根据权利要求9所述的安装方法，其特征在于，两所述支撑机构之间通过伸缩杆调整间距和两支撑机构之间的平行度。
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