[實用新型]馬蹄形全斷面鋼支架

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920257981.2
• 申請日: 2009-11-10
• 公開（公告）號: CN201526327U
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張寅;劉景書;李文社;張帥;劉會強
• 申請（專利權(quán)）人: 義馬煤業(yè)集團股份有限公司千秋煤礦
• 主分類號: E21D15/02
• 分類號: E21D15/02
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41117
• 代理人: 張厚山

一、技術(shù)領(lǐng)域

本實用新新型涉及煤巷和軟巖隧道工程的支護架。

二、技術(shù)背景

隨著礦井開采深度的不斷延伸，礦井壓力越來越大。在某些巷道內(nèi)或隧道工程中，由于存在頂幫壓力大、底鼓嚴重，以至影響到工程質(zhì)量和施工進度，由此要求我們必須采取合理有效的支護設(shè)備對這類巷道進行支護，減緩巷道和隧道因受壓變形而破壞、鼓幫、鼓底，維護已采掘空間保證工程質(zhì)量。目前，煤礦井下巷道的支護常采用多節(jié)式圓形或橢圓形全斷面鋼支架，它們可以有效的對巷道和隧道底部進行支護，較好地限制這類工程的底鼓量、延長了這類工程的維修周期。但它只適于被支護工程四周受壓比較均勻的井巷和隧道工程。對于四周受壓不均的井巷和隧道工程進行支護時，由于支護設(shè)備施所受到煤壁對其四周壓力同，從而造成支護設(shè)備某部分已經(jīng)開始承載，其他部分則處于自由狀態(tài)，由此使支架也處于受力不勻的狀態(tài)下，其支架內(nèi)部應(yīng)力分布復雜，造成局部應(yīng)力集中，最終輕則支架隨巷道急劇變形，重則在支架薄弱地帶應(yīng)力集中處或支架制造過程中的人工損傷部位出現(xiàn)折斷破壞、扭曲反轉(zhuǎn)失去了支護作用。

三、實用新型技術(shù)內(nèi)容

本實用新型針對四周受壓不均的井巷和隧道工程，提供了馬蹄形全斷面鋼支架。

為了實現(xiàn)所述目的，針對四周受壓不均的井巷和隧道工程的受力狀態(tài)和過程分析后，結(jié)合各種支護設(shè)備的支護理念、作用和優(yōu)點，通過優(yōu)化和組合。設(shè)計出能對四周受壓不均的巖性為軟巖或煤層的井巷和隧道工程進行有效支護的馬蹄形全斷面鋼支架。它依據(jù)了下述的技術(shù)方案。馬蹄形全斷面鋼支架由頂拱和三節(jié)相互搭接的底拱組成，其特征在于在頂拱與底拱之間又增加巷幫支架腿，即頂拱的兩端與巷幫支架腿的一端連接，三節(jié)搭接的底拱的兩端通過搭接構(gòu)件與巷幫支架腿的中部連接。

所述的巷幫支架腿在與頂拱連接端部有一小段圓弧。

所述底拱其中間的弧拱曲率半徑最大，底拱兩側(cè)弧拱的曲率半徑次之，巷幫支架腿端部的圓弧曲率半徑又次之，頂拱曲率半徑最小。

本實用新型的優(yōu)越性在于在對于四周受壓不均的井巷和隧道工程進行支護時，首先受壓的頂拱將壓力部分轉(zhuǎn)嫁于兩巷幫支架腿上，共同承受了來自巷道頂部壓力，維護了巷道的原有形狀、提高了工程質(zhì)量，延長了巷道維護周期。

四、附圖說明

附圖是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

五、具體實施方式：

馬蹄形全斷面鋼支架的結(jié)構(gòu)請參見附圖。它由頂拱1和三節(jié)相互搭接的底拱2組成，其特征在于在頂拱1與底拱2之間又增加了巷幫支架腿3，即頂拱1的兩端與巷幫支架腿3的一端搭接，三節(jié)相互搭接的底拱2的兩端通過搭接構(gòu)件4與巷幫支架腿3的中部搭接。

所述的巷幫支架腿3在與頂拱1搭接端部有一小段圓弧。

所述底拱2其中間弧拱的曲率半徑最大，底拱2兩側(cè)弧拱的曲率半徑次之，巷幫支架腿3搭接端部圓弧的曲率半徑又次之，頂拱1的曲率半徑最小。

馬蹄形全斷面鋼支架它的設(shè)計關(guān)鍵部位是頂拱1和底拱2，頂拱1的長度和角度由巷道寬度和高度尺寸決定，同時考慮支架腿3的下扎角和搭接位置，搭接位置應(yīng)考慮在受側(cè)向壓力小于擠壓力的位置。底拱2由三節(jié)弧拱組成，三節(jié)弧拱的角度和長度應(yīng)由巷道底部受力情況合理分布，總體是中間弧拱長、角度和半徑大些，這樣兩側(cè)弧拱和支架腿3搭接有力，角度合理、半徑小。

馬蹄形全斷面鋼支架在我礦某處工作面下巷進行了使用，該巷道斷面頂部壓力大、側(cè)向壓力不均衡、底板易鼓起。由此在對該巷道各部分受力分析后，特為該巷道設(shè)計了用36號U型鋼制作的馬蹄形全斷面鋼支架。其支架頂拱1弧度為2.024，弧長為5000.2mm，頂拱1端部上移500mm作為支架腿3與頂拱1的搭接位置。支架腿3的直線段與底拱2側(cè)弧拱的直線段相搭接，并與側(cè)底拱2之間成39.5度相切角。側(cè)底拱2長(不含相搭接的500mm直線段)2235.53mm、弧度為1.378；中間弧拱長4077mm、弧度為1.186。在巷道施工時先架設(shè)頂拱1和支架腿3，及時對巷道進行支護；隨后在掘進工作面正前保持一定距離進行臥底安設(shè)底拱2，從而巷道就完成了整個馬蹄形全斷面鋼支架支護，所有的支架通過搭接構(gòu)件4相連接為整體，進一步加強了支架的支護能力。