CN109973127B - 一种恒阻大变形单体支架 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种恒阻大变形单体支架，包括与地面接触的底座、与巷道顶板相对应的顶块、U型钢一、U型钢二、沉降量预警机构、摩擦机构以及若干卡缆，所述U型钢一设置在底座上，所述U型钢二设置在顶块的底部，所述摩擦机构包括相互啮合的若干齿牙一和若干齿牙二，所述齿牙一设置在U型钢二上且沿着U型钢二的长度方向设置，所述齿牙二设置在U型钢一上且沿着U型钢一的长度方向设置，所述U型钢一与U型钢二通过卡缆固定。在矿山巷道二次支护过程中，提高单体支架抗压强度，恒阻大变形单体支架可以通过齿牙一与齿牙二之间相互摩擦滑动来降低巷道顶板对单体支架的压力，从而使单体支架达到相对稳定，从而维持巷道的稳定。

Description

一种恒阻大变形单体支架
技术领域
本发明涉及巷道技术领域，具体为一种恒阻大变形单体支架。
背景技术
单体支架是由U型钢、工字钢或其他支撑装置通过卡缆相互连接组成，因抗拉强度、抗压强度较高，同时有良好的韧性，支撑力较高，支护强度大，并且施工简单、可以循环利用，被广泛地应用于矿井、巷道二次支护中，特别是深部复杂巷道以及松软煤层巷道中。
目前，矿井、巷道单体支架施工，是将支撑装置两两首尾叠加搭接后，再用卡缆固定，主要用于垮落巷帮支护。近些年，我国矿山资源开采已从浅部转入深部，矿山深部地质环境复杂，矿山压力较大，造成巷道大变形、巷道顶板垮落等地质灾害，在巷道顶板压力过大的情况下，现有的单体支护会因其在竖向支撑力较小而发生失效。而且单体支护装置对巷帮的侧向力抵御能力几乎为零。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种既能对巷帮进行支护也能防止巷道上顶板大变形的恒阻大变形单体支架。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种恒阻大变形单体支架，包括与地面接触的底座、与巷道顶板相对应的顶块、U型钢一、U型钢二、沉降量预警机构、摩擦机构以及若干卡缆，所述U型钢一设置在底座上，所述U型钢二设置在顶块的底部，所述摩擦机构包括相互啮合的若干齿牙一和若干齿牙二，所述齿牙一设置在U型钢二上且沿着U型钢二的长度方向设置，所述齿牙二设置在U型钢一上且沿着U型钢一的长度方向设置，所述U型钢一与U型钢二通过卡缆固定，所述沉降量预警机构设置在底座上且与U型钢二的底部位置相对应。
优选的，所述沉降量预警机构包括带有进液阀和排液阀的液压缸，所述液压缸设置在底座上，所述液压缸上的液压伸缩杆的顶部与U型钢二的底端位置相对应。
优选的，所述齿牙一与齿牙二均为顶角90°的等腰三角形。
优选的，所述卡缆的数量至少为两个。
优选的，还包括可实时观测巷道沉降量的沉降量观测机构，所述沉降量观测机构包括刻度以及与其相对应的箭头，所述刻度设置在U型钢一上且沿着U型钢一的长度方向设置，所述箭头设置在U型钢二上。
优选的，所述沉降量观测机构还包括可带动箭头沿着刻度长度方向移动的箭头移动机构，所述箭头移动机构设置在U型钢二上。
优选的，所述箭头移动机构包括设置在U型钢二上的固定箱、丝杠、与丝杠相适配的螺母、导向杆、与导向杆相适配的导向块、拧轮，所述丝杠、导向杆均设置在固定箱内且沿着U型钢二的长度方向设置，所述拧轮与丝杠相连，所述螺母的一端与导向块相连，另一端与箭头相连。
优选的，所述还包括支撑杆，所述支撑杆的一端与底座相连，另一端与U型钢一相连，所述支撑杆与底座之间的夹角为30°～60°。
(三)有益效果
本发明提供了一种恒阻大变形单体支架。具备以下有益效果：
1、该恒阻大变形单体支架，在矿山巷道二次支护过程中，提高单体支架抗压强度，在支护巷帮的同时，也可以支护巷道的顶板，在矿山压力超过单体支架承载力时，恒阻大变形单体支架可以通过齿牙一与齿牙二之间相互摩擦滑动来降低巷道顶板对单体支架的压力，从而使单体支架达到相对稳定，从而维持巷道的稳定。
2、该恒阻大变形单体支架，U型钢一与U型钢二通过卡缆、齿牙连接，还可以抵御侧向压力，从而使单体支架达到相对稳定，从而维持巷道的稳定。配合沉降量预警机构使用，可以直观观测巷道的变形量，以便做出相对应的解决方案，大大提高了施工人员的工作效率及施工时的安全性。
3、该恒阻大变形单体支架，设置一种可以直接观测顶板沉降量的沉降量预警机构，相对于有线数据传输，这种观测机构可以随时观测，且造价低，可以节约成本。
附图说明
图1为本发明的立体图；
图2为本发明的正视图；
图3为本发明的移动箭头机构的结构示意图。
图中：1底座、2U型钢一、3U型钢二、4顶块、5摩擦机构、51齿牙一、52齿牙二、6沉降量预警机构、61液压缸、62进液阀、63排液阀、7卡缆、8移动箭头机构、81固定箱、82丝杠、83螺母、84拧轮、85导向杆、86导向块、9刻度、10箭头、11支撑杆。
具体实施方式
本发明实施例提供一种恒阻大变形单体支架，如图1-3所示，包括与地面接触的底座1、与巷道顶板相对应的顶块4、U型钢一2、U型钢二3、沉降量预警机构6、摩擦机构5以及若干卡缆7。
底座1于地面接触形成底部支撑，顶块4与巷道顶板接触形成受力面。
U型钢一2设置在底座1上，U型钢一2的两端与底座1相连。
U型钢二3设置在顶块4的底部，U型钢二3的两端与顶块4相连。
摩擦机构5包括相互啮合的若干齿牙一51和若干齿牙二52，齿牙一51设置在U型钢二3上且沿着U型钢二3的长度方向设置，齿牙二52设置在U型钢一2上且沿着U型钢一2的长度方向设置。齿牙一51与齿牙二52均为顶角90°的等腰三角形。
在矿山压力超过单体支架承载力时，恒阻大变形单体支架可以通过齿牙一51与齿牙二52之间相互摩擦滑动来降低巷道顶板对单体支架的压力，从而使单体支架达到相对稳定，从而维持巷道的稳定。
U型钢一2与U型钢二3通过卡缆7固定，卡缆7的数量至少为两个。通过卡缆7将U型钢一2与U型钢二3箍在一起，可使U型钢一2与U型钢二3只会沿着高度方向相对移动，而不会横向移动。
为使设置在底座1上的U型钢一2更加稳固，本发明还包括支撑杆11，支撑杆11的一端与底座1相连，另一端与U型钢一2相连，支撑杆11与底座1之间的夹角为30°～60°。最佳为45度。
沉降量预警机构6设置在底座1上且与U型钢二3的底部位置相对应。
沉降量预警机构6包括带有进液阀62和排液阀63的液压缸61，液压缸61设置在底座1上，液压缸61上的液压伸缩杆的顶部与U型钢二3的底端位置相对应。
本发明还包括可实时观测巷道变形量的沉降量观测机构，沉降量观测机构包括刻度9以及与其相对应的箭头10。刻度9设置在U型钢一2上且沿着U型钢一2的长度方向设置。刻度总长度为55cm，每一小格为1cm。箭头10设置在U型钢二3上。
沉降量观测机构还包括可带动箭头10沿着刻度9长度方向移动的箭头移动机构8，所述箭头移动机构8设置在U型钢二3上。
箭头移动机构8包括设置在U型钢二3上的固定箱81、丝杠82、与丝杠82相适配的螺母83、导向杆85、与导向杆85相适配的导向块86、拧轮84。丝杠82、导向杆85均设置在固定箱81内且沿着U型钢二3的长度方向设置。丝杠82枢接于固定箱81内。拧轮84与丝杠82相连，转动拧轮84可带动丝杠82转动。螺母83的一端与导向块86相连，另一端与箭头10相连。丝杠82转动带动螺母83和箭头10沿着U型钢二3的长度方向移动。
U型钢一2与U型钢二3之间通过卡缆7、齿牙连接，还可以抵御侧向压力，从而使单体支架达到相对稳定，从而维持巷道的稳定。配合沉降量预警机构6使用，可以直观观测巷道的变形量，以便做出相对应的解决方案，大大提高了施工人员的工作效率及施工时的安全性。
本发明为可拆卸式，具体组装时：
步骤一：将U型钢一2上的齿牙二52与U型钢二3上的齿牙一51相互啮合。
步骤二：通过卡缆7将U型钢一2和U型钢二3固定箍在一起。
步骤三：将液压缸61设置在U型钢二3下方，利用液压枪通过进液阀62注液，使液压缸61上的液压支柱升高，直至接触到U型钢二3底部。
步骤四：液压缸61上的液压支柱再次升高使U型钢二3及上部顶块4对巷道顶板有向上的支撑力，达到预设位置时，调整U型钢二3上的箭头9，使之对应在U型钢一2上的“0”刻度。
步骤五：再次紧固卡缆7。
步骤六：打开排液阀63将液压缸61上的液压支柱降低20cm，关闭排液阀63，恒阻大变形单体支架安装完成。
工作原理：当巷道矿压过大时，该单体支架中U型钢二3可以通过摩擦机构向下移动，因齿牙一51与齿牙二52之间的相互作用力远低于U型钢的塑性破坏强度。所以当齿牙一51与齿牙二52之间相互滑动时，并不会影响U型钢一2、U型钢二3的强度，这样即能抵挡巷道顶板压力，且U型钢也不会因矿压过大而损坏。通过U型钢二3上可移动的箭头9指示U型钢一2上标记的刻度10来观测巷道的变形量，可以实时观测巷道的变形量。当U型钢二3到达预定位置时，通过排液阀63将柱液排出一部分，使液压缸61上的液压支柱下降20cm，当U型钢二3在顶板压力下，下降到液压支柱上顶面时，认为该巷道变形量过大，然后再制定合理的解决方案。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种恒阻大变形单体支架，其特征在于：包括与地面接触的底座(1)、与巷道顶板相对应的顶块(4)、U型钢一(2)、U型钢二(3)、沉降量预警机构(6)、摩擦机构(5)以及若干卡缆(7)，所述U型钢一(2)设置在底座(1)上，U型钢一(2)的两端与底座(1)相连，所述U型钢二(3)设置在顶块(4)的底部，U型钢二(3)的两端与顶块(4)相连，所述摩擦机构(5)包括相互啮合的若干齿牙一(51)和若干齿牙二(52)，所述齿牙一(51)设置在U型钢二(3)上且沿着U型钢二(3)的长度方向设置，所述齿牙二(52)设置在U型钢一(2)上且沿着U型钢一(2)的长度方向设置，所述U型钢一(2)与U型钢二(3)通过卡缆(7)固定，所述沉降量预警机构(6)设置在底座(1)上且与U型钢二(3)的底部位置相对应，所述齿牙一(51)与齿牙二(52)均为顶角90°的等腰三角形；还包括可实时观测巷道沉降量的沉降量观测机构，所述沉降量观测机构包括刻度(9)以及与其相对应的箭头(10)，所述刻度(9)设置在U型钢一(2)上且沿着U型钢一(2)的长度方向设置，所述箭头(10)设置在U型钢二(3)上，所述沉降量观测机构还包括可带动箭头(10)沿着刻度(9)长度方向移动的箭头移动机构(8)，所述箭头移动机构(8)设置在U型钢二(3)上，所述箭头移动机构(8)包括设置在U型钢二(3)上的固定箱(81)、丝杠(82)、与丝杠(82)相适配的螺母(83)、导向杆(85)、与导向杆(85)相适配的导向块(86)、拧轮(84)，所述丝杠(82)、导向杆(85)均设置在固定箱(81)内且沿着U型钢二(3)的长度方向设置，所述拧轮(84)与丝杠(82)相连，所述螺母(83)的一端与导向块(86)相连，另一端与箭头(10)相连，所述沉降量预警机构(6)包括带有进液阀(62)和排液阀(63)的液压缸(61)，所述液压缸(61)设置在底座(1)上，所述液压缸(61)上的液压伸缩杆的顶部与U型钢二(3)的底端位置相对应；所述的U型钢一(2)、U型钢二(3)、卡缆(7)、沉降量预警机构(6)通过以下步骤组装成恒阻大变形单体支架；步骤一：将U型钢一(2)上的齿牙二(52)与U型钢二(3)上的齿牙一(51)相互啮合；步骤二：通过卡缆(7)将U型钢一(2)和U型钢二(3)固定箍在一起；步骤三：将液压缸(61)设置在U型钢二(3)下方，利用液压枪通过进液阀(62)注液，使液压缸(61)上的液压支柱升高，直至接触到U型钢二(3)底部；步骤四：液压缸(61)上的液压支柱再次升高使U型钢二(3)及上部顶块(4)对巷道顶板有向上的支撑力，达到预设位置时，调整U型钢二(3)上的箭头(10)，使之对应在U型钢一(2)上的“0”刻度；步骤五：再次紧固卡缆(7)；步骤六：打开排液阀(63)将液压缸(61)上的液压支柱降低20cm，关闭排液阀(63)，恒阻大变形单体支架安装完成。
2.根据权利要求1所述的一种恒阻大变形单体支架，其特征在于：所述卡缆(7)的数量至少为两个。
3.根据权利要求1所述的一种恒阻大变形单体支架，其特征在于：还包括支撑杆(11)，所述支撑杆(11)的一端与底座(1)相连，另一端与U型钢一(2)相连，所述支撑杆(11)与底座(1)之间的夹角为30°～60°。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Guo Pengfei

Inventor after: Sun Dingjie

Inventor after: Liang Hongda

Inventor after: Yuan Yadi

Inventor after: Ye Kengkeng

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