[發明專利]一種用于深部大變形巷道的U型鋼和錨索協同支護結構

有效

• 申請號: 201410156739.1
• 申請日: 2014-04-18
• 公開（公告）號: CN103953360A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 王衛軍;郭罡業;余偉健
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 顏昌偉

技術領域

本發明屬于工程施工與應用領域，特別涉及一種用于礦山深部大變形巷道的U型鋼和錨索協同支護結構。?

背景技術

U型鋼支架是指多個U型鋼段彼此通過金屬連接件相互連接，形成與巷道斷面形狀相匹配的半（全）封閉金屬支架。因其結構簡單，性能良好，方便實用，價格適中而被廣泛使用。?

目前，井巷及巖土工程支護施工中，借助U型鋼金屬連接裝置，將兩兩首尾疊加搭接好的U型鋼段固定連接而成，該支護方式在井巷工程中有較強的適應性。可是隨著開采深度的不斷增加，深部巷道圍巖呈現大變形的特點，這種大變形主要是由于在高應力作用下巷道圍巖塑性區邊界蠕變擴張和塑性區惡性擴展造成的。傳統的支護方式，如錨桿、錨索、U型鋼及其組合的支護方式要么支護強度不夠，要么是不適應圍巖變形，讓壓性能不夠，大部分以失敗告終。????????????????????

?發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種結構簡單、使用方便、安全可靠的一種用于深部大變形巷道的U型鋼和錨索協同支護結構。

本發明解決上述問題的技術方案是：包括第一U型鋼段、第二U型鋼段、錨索、卡纜、槽鋼塊、墊板，所述第一U型鋼段的一端及第二U型鋼段的兩端開有同規格的矩形孔，所述槽鋼塊、墊板的中部開有與錨索等直徑的圓形孔，將第一U型鋼段和第二U型鋼段疊放，第一U型鋼段一端的矩形孔與第二U型鋼段一端的矩形孔重疊，用卡纜固定第一U型鋼段和第二U型鋼段，槽鋼塊開口反扣于第一U型鋼段和第二U型鋼段重疊處的開口上，將錨索穿過槽鋼塊、第一U型鋼段、第二U型鋼段以及墊板并固定。?

上述的用于深部大變形巷道的U型鋼和錨索協同支護結構中，所述槽鋼塊內槽比U型鋼開口寬50-80mm。?

本發明的有益效果在于：?

一、本發明將一段槽鋼置于第一U型鋼段、第二U型鋼段搭接處，錨索穿過矩形鋼板、支架矩形孔和槽鋼進入鉆孔進行錨固即構成支護結構。所組成的支護結構具有結構簡單、成本低、加工與使用方便等特點；

二、本發明不僅保證了U型鋼支架的伸縮性，還與高強度錨索配合使用，充分發揮了U型鋼段和錨索的各自優點，既發揮了U型鋼可縮和高剛度的作用，又體現了錨索高支護力的作用。因此，本發明所獲得的支護強度較高，對深部大變形巷道是一種可靠的支護形式；

三、本發明將槽鋼、U型鋼、平板鋼組合并形成一種強力并可讓壓的作用構件，首先，槽鋼的使用既可以增大支護作用面積，同時，錨索承載力超過U型鋼支架橫截面方向所能承受的載荷時，U型鋼兩側可自行滑動。而且當U型鋼兩側滑動超過距離超過一定距離則會受到槽鋼兩翼的阻止，即可阻止U型鋼在高應力作用下發生劈裂或壓垮等現象；其次，槽鋼塊的配合提高了U型鋼的整體穩定性，改善了錨索的受力狀態。因此，該U型鋼—錨索支護形成了內外承載的強力作用，大大提高了支護的強度，不容易產生整體損壞，使用壽命長。

附圖說明

圖1為本發明的爆炸圖。?

圖2為本發明的結構示意圖。?

圖3為本發明的施工示意圖。?

圖4?為本發明的完整支護形式示意圖。?

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。?

如圖1所示，本發明包括槽鋼塊1、第一U型鋼段2、第二U型鋼段3、卡纜4、錨索5、墊板6。所述第一U型鋼段2和第二U型鋼段3上相對應的位置開設有矩形孔21、31，供錨索5通過，用卡纜6將第一U型鋼段1和第二U型鋼段2固定牢固，槽鋼塊1置放于矩形孔背后，墊板6位于U型鋼與錨索5鎖具接觸位置。?

如圖3所示，槽鋼塊1和墊板6的中部分別開有與錨索等直徑的圓形孔11、61，槽鋼塊1開口反扣于第一U型鋼段2和第二U型鋼段3重疊處的開口上，U型鋼開口兩外沿與槽鋼兩外沿底端相接處，槽鋼塊1內槽比第一、二U型鋼段開口寬50-80mm。?

本發明的實施過程如下：?

第一步：將槽鋼加工成長度適中的塊，而后依據錨索直徑，在底面中央位置開圓形孔；

第二步：對第一U型鋼段一端開矩形孔（孔寬度與錨索直徑相當），第二U型鋼段兩端均開設與第一U型鋼段同規格的矩形孔；

第三步：在井下安裝過程中，先將疊加段相互疊加，卡纜固定牢固，然后將槽鋼塊、墊板放到位，立即用錨桿索貫穿固定牢固。

本發明將錨索、U型鋼的優點充分耦合，形成了內（錨索錨固端）外（槽鋼、U型鋼、平板鋼和鎖具形成的強力作用構件）承載的強力作用，能在巷道開挖初期利用高強度、高預緊力錨索主動支護限制巷道初期變形，協調應力調整，及早有效地發揮U型鋼支架的剛度和強度的作用，保持巷道圍巖的穩定。該支架不僅具有結構簡單、使用方便和使用壽命長等優點，而且本U型鋼支架可以充分利用礦業工程中廢舊的槽鋼段。這些廢舊的槽鋼段，經簡易開孔后，即可實際應用，無需其他復雜的加工程序。?