CN112709587A - 一种煤矿巷道的伞形点柱式临时支护结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿巷道的伞形点柱式临时支护结构，其包括承载底座、连接横梁、主支撑柱件、顶端支护组件以及顶尖应力偏调装置，所述主支撑柱件的一端伸入所述承载底座内，并通过锁紧螺件与承载底座相固定，所述主支撑柱件架定点竖直设在煤矿巷道内部中侧，所述主支撑柱件的上端横向安装有连接横梁，所述连接横梁对煤矿巷道内部顶端提供承载应力；所述连接横梁的上端面两侧竖直安装有支撑加强筋，所述顶端支护组件通过支撑加强筋与所述连接横梁相固定，所述顶端支护组件与煤矿巷道内部上岩层顶压接触，并形成伞形支护结构；所述连接横梁的中侧还设置有顶尖应力偏调装置，所述顶尖应力偏调装置对顶端支护组件的伞形支护应力点进行局部调控。

Description

一种煤矿巷道的伞形点柱式临时支护结构

技术领域

本发明涉及煤矿巷道支护设备技术领域，具体为一种煤矿巷道的伞形点柱式临时支护结构。

背景技术

煤矿巷道是在地表与煤源矿体之间钻凿出的各种通路，用来运矿、通风、排水、行人以及为冶金设备采出矿石新开凿的各种必要准备工程等，其是煤矿井下开采的基础设施，在煤矿井下开采的过程中，需要使用临时支护对新掘进的巷道进行加固，以增加新掘进巷道的稳定性和安全性；现有技术中一般通过铺设绞顶木板并背紧背牢固定，对于煤矿井下掘进巷道的临时支护虽然已采取了一定的安全措施，并取得了一定的成效，但井下巷道的地质条件复杂多变，不确定因素较多，仍存在一定的安全隐患，且在煤岩层顶板内应力错综复杂的情况下，其可多变的支护意识形态较低，导致在支护工程中易出现局部支撑应力不足的现象，安全性能较低，因此有必要提出一种煤矿巷道的伞形点柱式临时支护结构，以解决上述问题。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种煤矿巷道的伞形点柱式临时支护结构，其包括承载底座、连接横梁、主支撑柱件、顶端支护组件以及顶尖应力偏调装置，其中，所述承载底座的上端面设有用于嵌入固定所述主支撑柱件的内置凹位，所述主支撑柱件的一端伸入所述承载底座内，并通过锁紧螺件与承载底座相固定，所述主支撑柱件架定点竖直设在煤矿巷道内部中侧，所述主支撑柱件的上端横向安装有连接横梁，所述连接横梁对煤矿巷道内部顶端提供承载应力；

所述连接横梁的上端面两侧竖直安装有支撑加强筋，所述顶端支护组件通过支撑加强筋与所述连接横梁相固定，所述顶端支护组件与煤矿巷道内部上岩层顶压接触，并形成伞形支护结构；

所述连接横梁的中侧还设置有顶尖应力偏调装置，所述顶尖应力偏调装置对顶端支护组件的伞形支护应力点进行局部调控，使得所述顶端支护组件在进行顶压支护工作时根据煤岩上层应力集中分布情况进行对应偏转调整。

作为本发明的一种优选技术方案，所述顶端支护组件包括固定导架、外层顶护板以及中心撑件，其中，所述主支撑柱件竖直贯穿在所述连接横梁上，所述连接横梁沿所述主支撑柱件进行上下限位滑移，所述主支撑柱件内设置容纳空腔，该容纳空腔内竖直设置有液压伸缩缸件，所述液压伸缩缸件的输出端与所述连接横梁相固定，并驱动所述连接横梁进行升降支护；

且，所述连接横梁的上端面平行安装有固定导架，所述固定导架的两侧分别通过支撑加强筋与所述连接横梁相固定，所述固定导架上安装有外层顶护板；

所述外层顶护板的两端分别与固定导架两侧连接固定，所述外层顶护板的横截面呈弧上凸式形结构；

所述固定导架的中部安装有中心撑件，所述中心撑件对所述外层顶护板的内壁进行顶压支护。

作为本发明的一种优选技术方案，所述固定导架上左右两侧通过旋转座可相对转动的对称设置有侧伸缩支架，所述侧伸缩支架的一端与所述中心撑件相铰接，所述侧伸缩支架对外层顶护板上位于中心撑件两侧的区域面进行顶压支护。

作为本发明的一种优选技术方案，所述顶尖应力偏调装置包括连接导轨、安装支座、内驱动座、旋转轴件以及侧围支护组件，其中，所述固定导架的上端面中部嵌入固定有安装支座，所述中心撑件转动连接在所述安装支座上；

且，所述连接横梁上横向架设有连接导轨，所述连接导轨的横截面呈下凸式弧形结构，所述连接导轨上可相对滑动的设置有内驱动座；

所述中心撑件的一端穿过所述安装支座，并与所述内驱动座相固定，使得当所述内驱动座沿所述连接导轨进行滑移时，所述中心撑件绕安装支座进行局部偏转，并为所述外层顶护板表面提供垂向支护力；

所述中心撑件远离所述内驱动座的一侧可相对转动的设置有旋转轴件，并由所述旋转轴件沿所述外层顶护板的内壁进行滑动支护；

所述固定导架的两侧位置对称设置有侧围支护组件，所述侧围支护组件在所述顶尖应力偏调装置进行顶端中心支护力旋调时对外层顶护板的侧围支护面进行对应调整，使得所述外层顶护板的顶端支护结构始终呈外扩散式支护形态。

作为本发明的一种优选技术方案，所述中心撑件的偏转弧度在-30°至30°之间。

作为本发明的一种优选技术方案，所述侧围支护组件还包括固定环座、连接导杆以及顶压撑件，所述固定导架的上端面两侧位置对称嵌入设置有固定环座，所述固定环座上铰接有连接导杆；

所述连接导杆的杆臂上设有内置滑口，所述侧伸缩支架通过限位销轴可相对滑动的与所述连接导杆相连接，所述连接导杆远离所述固定环座的一端可相对转动的设置有顶压撑件；

所述顶压撑件在所述连接导杆随所述侧伸缩支架进行局部偏调时始终与所述外层顶护板的内壁相接触。

作为本发明的一种优选技术方案，所述顶压撑件包括外接触板、内固定座以及伸缩传杆，所述内固定座的一侧对称铰接有伸缩传杆，所述伸缩传杆呈对向倾斜状态与所述外接触板转动连接，并由所述外接触板与所述外层顶护板贴合顶压。

作为本发明的一种优选技术方案，位于所述伸缩传杆的两侧均设置有辅助弹簧，所述辅助弹簧的两端分别与所述外接触板以及内固定座相连接。

与现有技术相比，本发明提供了一种煤矿巷道的伞形点柱式临时支护结构，具备以下有益效果：

本发明中，在不影响巷道正常运行流通的情况下通过将主支撑柱件竖直架设在煤矿巷道内部中侧，由连接横梁进行承载支护，并利用顶端支护组件与煤矿巷道内部上岩层顶压接触，形成临时伞形支护结构，从而实现对煤矿巷道的顶端支护；此中，在连接横梁上还设置有顶尖应力偏调装置，该顶尖应力偏调装置能有效对错综复杂的煤岩层顶板内部应力结构进行对应支护调整，使得当煤矿巷道的顶端应力偏位于主支撑柱件左侧或右侧时，其能通过顶尖应力偏调装置进行主支护应力旋调，以提高支护承载效果；且，位于中心撑件两侧还设置有侧围支护组件，该侧围支护组件能在主支护应力发生偏转的同时进行对应调控，从而保持该顶端支护结构始终呈外扩散式支护形态，以应对支护应力的集中分散。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中顶端支护组件的结构示意图；

图3为本发明中顶尖应力偏调装置的结构示意图；

图4为本发明中侧围支护组件的结构示意图；

图5为图4中A处放大示意图；

图中：1主支撑柱件、2连接横梁、3承载底座、4支撑加强筋、5、顶端支护组件、501固定导架、502中心撑件、503外层顶护板、504旋转座、505伸缩支架、506液压伸缩缸件、6顶尖应力偏调装置、601连接导轨、602内驱动座、603安装支座、604旋转轴件、7侧围支护组件、701固定环座、702连接导杆、8顶压撑件、801内固定座、802外接触板、803伸缩传杆、804辅助弹簧。

具体实施方式

参照图1，本发明提供一种技术方案：一种煤矿巷道的伞形点柱式临时支护结构，其包括承载底座3、连接横梁1、主支撑柱件2、顶端支护组件5以及顶尖应力偏调装置6，其中，所述承载底座3的上端面设有用于嵌入固定所述主支撑柱件1的内置凹位，所述主支撑柱件1的一端伸入所述承载底座3内，并通过锁紧螺件与承载底座3相固定，所述主支撑柱件架1定点竖直设在煤矿巷道内部中侧，其特征在于：所述主支撑柱件1的上端横向安装有连接横梁2，所述连接横梁2对煤矿巷道内部顶端提供承载应力；

所述连接横梁2的上端面两侧竖直安装有支撑加强筋4，所述顶端支护组件5通过支撑加强筋4与所述连接横梁2相固定，所述顶端支护组件5与煤矿巷道内部上岩层顶压接触，并形成伞形支护结构；

所述连接横梁2的中侧还设置有顶尖应力偏调装置6，所述顶尖应力偏调装置6对顶端支护组件5的伞形支护应力点进行局部调控，使得所述顶端支护组件5在进行顶压支护工作时根据煤岩上层应力集中分布情况进行对应偏转调整，此中，通过顶端支护组件对煤矿巷道的顶板进行主体支护，其两侧可通过架设铰设架(图中未示出)进行支护，并由连接横梁提供主要承载作用，以实现煤矿巷道内部的临时稳定支护目的。

参照图2，本实施例中，所述顶端支护组件5包括固定导架501、外层顶护板503以及中心撑件502，其中，所述主支撑柱件1竖直贯穿在所述连接横梁2上，所述连接横梁2沿所述主支撑柱件进行上下限位滑移，所述主支撑柱件1内设置容纳空腔，该容纳空腔内竖直设置有液压伸缩缸件506，所述液压伸缩缸件506的输出端与所述连接横梁2相固定，并驱动所述连接横梁2进行升降支护；从而实现支护高度的有效调控，同时可适当对巷道内顶板支护提供承载压力，保证内部结构牢固性；

且，所述连接横梁2的上端面平行安装有固定导架501，所述固定导架501的两侧分别通过支撑加强筋4与所述连接横梁2相固定，所述固定导架501上安装有外层顶护板503；

所述外层顶护板503的两端分别与固定导架501两侧连接固定，所述外层顶护板503的横截面呈弧上凸式形结构；

所述固定导架501的中部安装有中心撑件502，所述中心撑件502对所述外层顶护板503的内壁进行顶压支护，此中，该中心撑件的端部所在外层顶护板的定位点为该临支护结构的“伞点”，并为主要支护应力的集中点。

本实施例中，所述固定导架501上左右两侧通过旋转座504可相对转动的对称设置有侧伸缩支架505，所述侧伸缩支架505的一端与所述中心撑件502相铰接，所述侧伸缩支架505对外层顶护板503上位于中心撑件502两侧的区域面进行顶压支护，能有效为外层顶护板提供局部支撑效果，并可作为内部的安全架构体。

参照图3，本实施例中，所述顶尖应力偏调装置6包括连接导轨601、安装支座603、内驱动座602、旋转轴件604以及侧围支护组件7，其中，所述固定导架501的上端面中部嵌入固定有安装支座603，所述中心撑件502转动连接在所述安装支座603上；

且，所述连接横梁2上横向架设有连接导轨601，所述连接导轨601的横截面呈下凸式弧形结构，所述连接导轨601上可相对滑动的设置有内驱动座602；

所述中心撑件502的一端穿过所述安装支座603，并与所述内驱动座602相固定，使得当所述内驱动座602沿所述连接导轨601进行滑移时，所述中心撑件502绕安装支座603进行局部偏转，并为所述外层顶护板503表面提供垂向支护力；

所述中心撑件502远离所述内驱动座602的一侧可相对转动的设置有旋转轴件604，并由所述旋转轴件604沿所述外层顶护板503的内壁进行滑动支护；

所述固定导架501的两侧位置对称设置有侧围支护组件7，所述侧围支护组件7在所述顶尖应力偏调装置6进行顶端中心支护力旋调时对外层顶护板503的侧围支护面进行对应调整，使得所述外层顶护板503的顶端支护结构始终呈外扩散式支护形态。

本实施例中，所述中心撑件502的偏转弧度在-30°至30°之间，此中，需要注意的是，当煤矿巷内的顶部集中应力位于中心撑件的的偏转范围外时，应直接对主支撑柱件的定位点进行对应调整，以保证其能对煤矿巷道顶板进行稳固安全支护。

参照图4，本实施例中，所述侧围支护组件7还包括固定环座701、连接导杆702以及顶压撑件8，所述固定导架501的上端面两侧位置对称嵌入设置有固定环座701，所述固定环座701上铰接有连接导杆702；

所述连接导杆702的杆臂上设有内置滑口，所述侧伸缩支架505通过限位销轴可相对滑动的与所述连接导杆702相连接，所述连接导杆702远离所述固定环座701的一端可相对转动的设置有顶压撑件8；

所述顶压撑件8在所述连接导杆702随所述侧伸缩支架505进行局部偏调时始终与所述外层顶护板503的内壁相接触。

参照图5，本实施例中，所述顶压撑件8包括外接触板802、内固定座801以及伸缩传杆803，所述内固定座801的一侧对称铰接有伸缩传杆803，所述伸缩传杆803呈对向倾斜状态与所述外接触板802转动连接，并由所述外接触板802与所述外层顶护板503贴合顶压。

本实施例中，位于所述伸缩传杆803的两侧均设置有辅助弹簧804，所述辅助弹簧804的两端分别与所述外接触板802以及内固定座801相连接，此中，具体而言，当连接导杆随侧伸缩支架进行偏转并完成定位后，该内固定座通过两个对立的伸缩传杆由外接触板对外层顶护板提供侧位支护，此时，位于内固定座两侧的辅助弹簧分别提供侧拉以及侧压作用，并保证一定的弹压效果，从而提高其煤矿侧围支护强度。

具体地，在对煤矿巷道进行临时支护时，通过将主支撑柱件架设在煤矿巷道中，由液压伸缩缸件的伸缩作用对顶端支护组件的垂直面支护高度进行调控，使得顶端支护组件能局部顶压在煤矿巷道内的顶板上，根据煤矿巷道顶板的应力集中点由顶尖应力偏调装置对该临支护结构的“伞点”进行偏转调节，此时，侧围支护组件能进行对应偏调，使得该顶端支护结构始终呈外扩散式支护形态，提高临时支护效果。

以上所述，仅为发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种煤矿巷道的伞形点柱式临时支护结构，其包括承载底座(3)、连接横梁(1)、主支撑柱件(2)、顶端支护组件(5)以及顶尖应力偏调装置(6)，其中，所述承载底座(3)的上端面设有用于嵌入固定所述主支撑柱件(1)的内置凹位，所述主支撑柱件(1)的一端伸入所述承载底座(3)内，并通过锁紧螺件与承载底座(3)相固定，所述主支撑柱件架(1)定点竖直设在煤矿巷道内部中侧，其特征在于：所述主支撑柱件(1)的上端横向安装有连接横梁(2)，所述连接横梁(2)对煤矿巷道内部顶端提供承载应力；

所述连接横梁(2)的上端面两侧竖直安装有支撑加强筋(4)，所述顶端支护组件(5)通过支撑加强筋(4)与所述连接横梁(2)相固定，所述顶端支护组件(5)与煤矿巷道内部上岩层顶压接触，并形成伞形支护结构；

所述连接横梁(2)的中侧还设置有顶尖应力偏调装置(6)，所述顶尖应力偏调装置(6)对顶端支护组件(5)的伞形支护应力点进行局部调控，使得所述顶端支护组件(5)在进行顶压支护工作时根据煤岩上层应力集中分布情况进行对应偏转调整。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道的伞形点柱式临时支护结构，其特征在于：所述顶端支护组件(5)包括固定导架(501)、外层顶护板(503)以及中心撑件(502)，其中，所述主支撑柱件(1)竖直贯穿在所述连接横梁(2)上，所述连接横梁(2)沿所述主支撑柱件进行上下限位滑移，所述主支撑柱件(1)内设置容纳空腔，该容纳空腔内竖直设置有液压伸缩缸件(506)，所述液压伸缩缸件(506)的输出端与所述连接横梁(2)相固定，并驱动所述连接横梁(2)进行升降支护；

且，所述连接横梁(2)的上端面平行安装有固定导架(501)，所述固定导架(501)的两侧分别通过支撑加强筋(4)与所述连接横梁(2)相固定，所述固定导架(501)上安装有外层顶护板(503)；

所述外层顶护板(503)的两端分别与固定导架(501)两侧连接固定，所述外层顶护板(503)的横截面呈弧上凸式形结构；

所述固定导架(501)的中部安装有中心撑件(502)，所述中心撑件(502)对所述外层顶护板(503)的内壁进行顶压支护。

3.根据权利要求2所述的一种煤矿巷道的伞形点柱式临时支护结构，其特征在于：所述固定导架(501)上左右两侧通过旋转座(504)可相对转动的对称设置有侧伸缩支架(505)，所述侧伸缩支架(505)的一端与所述中心撑件(502)相铰接，所述侧伸缩支架(505)对外层顶护板(503)上位于中心撑件(502)两侧的区域面进行顶压支护。

4.根据权利要求3所述的一种煤矿巷道的伞形点柱式临时支护结构，其特征在于：所述顶尖应力偏调装置(6)包括连接导轨(601)、安装支座(603)、内驱动座(602)、旋转轴件(604)以及侧围支护组件(7)，其中，所述固定导架(501)的上端面中部嵌入固定有安装支座(603)，所述中心撑件(502)转动连接在所述安装支座(603)上；

且，所述连接横梁(2)上横向架设有连接导轨(601)，所述连接导轨(601)的横截面呈下凸式弧形结构，所述连接导轨(601)上可相对滑动的设置有内驱动座(602)；

所述中心撑件(502)的一端穿过所述安装支座(603)，并与所述内驱动座(602)相固定，使得当所述内驱动座(602)沿所述连接导轨(601)进行滑移时，所述中心撑件(502)绕安装支座(603)进行局部偏转，并为所述外层顶护板(503)表面提供垂向支护力；

所述中心撑件(502)远离所述内驱动座(602)的一侧可相对转动的设置有旋转轴件(604)，并由所述旋转轴件(604)沿所述外层顶护板(503)的内壁进行滑动支护；

所述固定导架(501)的两侧位置对称设置有侧围支护组件(7)，所述侧围支护组件(7)在所述顶尖应力偏调装置(6)进行顶端中心支护力旋调时对外层顶护板(503)的侧围支护面进行对应调整，使得所述外层顶护板(503)的顶端支护结构始终呈外扩散式支护形态。

5.根据权利要求4所述的一种煤矿巷道的伞形点柱式临时支护结构，其特征在于：所述中心撑件(502)的偏转弧度在-30°至30°之间。

6.根据权利要求4所述的一种煤矿巷道的伞形点柱式临时支护结构，其特征在于：所述侧围支护组件(7)还包括固定环座(701)、连接导杆(702)以及顶压撑件(8)，所述固定导架(501)的上端面两侧位置对称嵌入设置有固定环座(701)，所述固定环座(701)上铰接有连接导杆(702)；

所述连接导杆(702)的杆臂上设有内置滑口，所述侧伸缩支架(505)通过限位销轴可相对滑动的与所述连接导杆(702)相连接，所述连接导杆(702)远离所述固定环座(701)的一端可相对转动的设置有顶压撑件(8)；

所述顶压撑件(8)在所述连接导杆(702)随所述侧伸缩支架(505)进行局部偏调时始终与所述外层顶护板(503)的内壁相接触。

7.根据权利要求6所述的一种煤矿巷道的伞形点柱式临时支护结构，其特征在于：所述顶压撑件(8)包括外接触板(802)、内固定座(801)以及伸缩传杆(803)，所述内固定座(801)的一侧对称铰接有伸缩传杆(803)，所述伸缩传杆(803)呈对向倾斜状态与所述外接触板(802)转动连接，并由所述外接触板(802)与所述外层顶护板(503)贴合顶压。

8.根据权利要求7所述的一种煤矿巷道的伞形点柱式临时支护结构，其特征在于：位于所述伸缩传杆(803)的两侧均设置有辅助弹簧(804)，所述辅助弹簧(804)的两端分别与所述外接触板(802)以及内固定座(801)相连接。

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