可主動控制圍巖變形的u型鋼支架的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可主動控制圍巖變形的U型鋼支架，包括一根拱頂U型鋼，兩根棚腿部U型鋼，兩個卡纜，一個液壓千斤頂，兩個液壓支柱。本發(fā)明具有如下的技術(shù)效果，克服了傳統(tǒng)U型鋼支架的缺陷，改變了傳統(tǒng)U型鋼支架“被動支護”的受力模式，可對巷道圍巖施加初撐力，最大限度的發(fā)揮巖體自承能力；可根據(jù)圍巖、支架變形及圍巖壓力變化靈活調(diào)整支撐力大小及方向，能起到主動控制圍巖變形的作用；單體液壓支柱與U型鋼支架采用可靠鉸接，充分發(fā)揮了液壓支柱豎向承載作用，避免了不利的受彎、受折作用，提高了液壓支柱底嵌固的可靠性；增加了支架的整體及局部剛度，提高了支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性；適用于各種斷面的巷道支護，大幅增加了巷道使用周期和安全性，減少了巷道維護費用和頻次，具有較強的實用性。
【專利說明】可主動控制圍巖變形的U型鋼支架
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種控制圍巖變形的U型鋼支護結(jié)構(gòu)，屬于煤礦巷道掘進支護【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前可縮性U型鋼支架是煤礦巷道支護的主要手段，但由于高地應(yīng)力、強流變、大變形等力學(xué)問題，采用可縮性U型鋼支架支護的軟巖巷道常出現(xiàn)支架破壞，巷道斷面變小等情況，造成巷道維護成本高，使用周期短，安全性能低等，其主要原因如下:1、傳統(tǒng)的可縮性U型鋼支架主要由多塊U型鋼經(jīng)卡纜連接而形成，結(jié)構(gòu)內(nèi)主要依靠U型鋼之間重合面上的摩擦力以及連接卡纜通過螺栓所提供的接觸面正壓力傳遞和發(fā)揮承載力。只有圍巖發(fā)生一定變形，并產(chǎn)生足夠的摩擦力后，這種支護體系才能發(fā)揮承載作用，不能對圍巖施加初撐力，不能主動控制圍巖變形，屬被動支護形式；2、U型鋼支架與圍巖之間的架后空隙，使得支架不能及時發(fā)揮支護作用控制圍巖變形，加劇了圍巖風(fēng)化、碎裂、泥化等作用，圍巖自身的承載能力得不到充分利用；3、常用的U型鋼支架只能“被動”受力，無法根據(jù)圍巖壓力及變形情況合理調(diào)整支撐力，提高支護強度，有效控制變形發(fā)展，只能任圍巖發(fā)生蠕變，產(chǎn)生累積大變形，導(dǎo)致巷道斷面減縮，影響使用功能。4、受高地應(yīng)力影響，可縮性U型鋼支架常由于整體剛度不足，造成支架扭曲、形成尖頂?shù)绕茐?；棚腿段常因局部剛度不足發(fā)生彎折變形；卡纜連接段常因發(fā)生拒縮，導(dǎo)致支架損毀；5、常用的通過采用單體液壓支柱或主要由單體液壓支柱構(gòu)成的加強結(jié)構(gòu)提高支架支護強度并提供一定的初撐力的做法也存在缺陷:單體液壓支柱只能提供豎向承載力，構(gòu)件本身抵抗彎折能力差，易發(fā)生彎曲變形損壞；單體液壓支柱與巷道底板“嵌固”作用有限，當(dāng)支護結(jié)構(gòu)水平位移過大時，支架易發(fā)生傾倒，失去承載作用，不利于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種可對圍巖施加初撐力，并可根據(jù)圍巖及支護結(jié)構(gòu)變形情況通過靈活調(diào)節(jié)支撐力大小、方向，以達到主動控制圍巖變形目的的一種支護體系。
[0004]本發(fā)明的目的是通過如下方式實現(xiàn)的，一種可主動控制圍巖變形的U型鋼支架，包括一根拱頂U型鋼，兩根棚腿部U型鋼，兩個卡纜，一個液壓千斤頂，兩個液壓支柱；拱頂U型鋼的兩端分別與棚腿部U型鋼在卡纜的卡槽中相疊，并通過卡纜蓋和螺栓壓在卡纜的卡槽中，棚腿部U型鋼另一端通過活動軸裝在底板上；在液壓千斤頂?shù)膬啥朔謩e裝在兩側(cè)的卡纜上，液壓支柱一端裝在卡纜上，另一端裝在支承座上，支承座通過支承座固定螺栓裝在底板上。
[0005]在底板上開有支承座調(diào)節(jié)螺孔。
[0006]本發(fā)明具有如下的技術(shù)效果，克服了傳統(tǒng)U型鋼支架的缺陷，改變了傳統(tǒng)U型鋼支架“被動支護”的受力模式，可對巷道圍巖施加初撐力，最大限度的發(fā)揮巖體自承能力；可根據(jù)圍巖、支架變形及圍巖壓力變化靈活調(diào)整支撐力大小及方向，能起到主動控制圍巖變形的作用；單體液壓支柱與U型鋼支架采用可靠鉸接，充分發(fā)揮了液壓支柱豎向承載作用，避免了不利的受彎、受折作用，提高了液壓支柱底嵌固的可靠性；增加了支架的整體及局部剛度，提高了支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性；適用于各種斷面的巷道支護，大幅增加了巷道使用周期和安全性，減少了巷道維護費用和頻次，具有較強的實用性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖2是圖1的A— A剖面視圖。
【具體實施方式】
[0009]如圖1、圖2所示，一種可主動控制圍巖變形的U型鋼支護架，包括一根拱頂U型鋼I，兩根棚腿部U型鋼2，兩個卡纜5，一個液壓千斤頂8，兩個液壓支柱9，拱頂U型鋼I的兩端分別與棚腿部U型鋼2在卡纜5的卡槽中相疊，并通過卡纜蓋6和螺栓7壓在卡纜5的卡槽中，棚腿部U型鋼2另一端通過活動軸4裝在底板3上；液壓千斤頂8的兩端分別裝有在兩側(cè)的卡纜5上，液壓支柱9 一端裝在卡纜5上，另一端裝在支承座10上，支承座10通過支承定螺栓11裝在底板3上；在底板3上開有支承座調(diào)節(jié)螺孔12，調(diào)節(jié)液壓支柱9的傾角。
【權(quán)利要求】
1.一種可主動控制圍巖變形的U型鋼支架，其特征在于:包括一根拱頂U型鋼(1)，兩根棚腿部U型鋼(2)，兩個卡纜(5)，一個液壓千斤頂(8)，兩個液壓支柱(9);拱頂U型鋼(I)的兩端分別與棚腿部U型鋼(2)在卡纜(5)的卡槽中相疊，并通過卡纜蓋(6)和螺栓(7)壓在卡纜(5)的卡槽中，棚腿部U型鋼(2)另一端通過活動軸(4)裝在底板(3)上；在液壓千斤頂(8)的兩端分別裝在兩側(cè)的卡纜(5)上，液壓支柱(9) 一端裝在卡纜(5)上，另一端裝在支承座(10)上，支承座(10)通過支承座固定螺栓(11)裝在底板(3)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可主動控制圍巖變形的U型鋼支架，其特征在于:在底板(3)上開有支承座調(diào)節(jié)螺孔(12)。
【文檔編號】E21D15/50GK103470279SQ201310432028
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月15日
【發(fā)明者】陳賓, 向蓉, 周樂意 申請人:湘潭大學(xué)