一種六邊形短臂半開放式支護(hù)及其施工工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤礦巷道用設(shè)施，具體涉及一種六邊形短臂半開放式支護(hù)及其施工工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]一、礦工鋼梯形棚支護(hù)存在的缺點(diǎn):
1、頂梁和腿過長(一般在2m以上)，受壓后易彎曲，損壞率高；彎曲后需要專用設(shè)備校正，運(yùn)輸量大，運(yùn)輸成本高，報(bào)廢率高，可重復(fù)利用率低。
[0003]2、兩腿為俯式承壓，不僅要承受頂壓，還要承受側(cè)壓，易造成彎曲。
[0004]3、一般均為對(duì)棚支護(hù)，用料多，成本高。
[0005]4、由于兩腿的承壓面是礦工鋼的端頭，即使穿靴，柱靴按0.2 X 0.2 X 2=0.08m2,按對(duì)棚計(jì)算:0.08X2=0.16 m2，由于承壓面積小，底鼓速度快，巷道高度不能保證，維修量大。
[0006]5、由于底鼓速度快，巷道高度不能保證，一般情況巷道維修需要提接頭，一方面提接頭工作量大，進(jìn)度慢，需要較多的維修隊(duì)伍，維修成本高；另一方面，豫西三軟煤層厚度薄，多次提接頭易造成大量矸石摻入煤中，降低煤質(zhì)。
[0007]6、由于該支護(hù)梁腿不宜過長，所以巷道斷面不能滿足要求。
[0008]二、U型棚存在的缺點(diǎn):
l、u型棚雖然頂部呈拱形，減小了頂部壓力，但由于其高度高(一般在3-3.5 m)，增加了腿的受側(cè)壓高度。雖然U型鋼強(qiáng)度高，但由于其高度遠(yuǎn)高于梯形棚的高度(2-2.3 m)，所以其強(qiáng)度會(huì)大大降低，而所受的側(cè)壓遠(yuǎn)大于梯形棚腿所承受的壓力，依然易彎曲或扭曲變形，且易造成拱形頂梁變成Λ型(頂梁本身有U型變成V型)報(bào)廢率高，可重復(fù)利用率低。略微輕一點(diǎn)的還需要運(yùn)到地面由專用設(shè)備維修，維修成本高。
[0009]2、U型棚和梯形棚存在同樣的地鼓問題。雖然其高度和斷面比梯形棚增加了許多，無非是延長了巷道的維修周期。而延長維修周期并不能使其在一個(gè)維修周期內(nèi)服務(wù)整個(gè)工作面的回采，相反維修周期的延長使提接頭的高度增加了，工作量增加了，維修成本并沒有降低。
[0010]3、豫西三軟煤層的平均厚度在3-4 m，U型棚的高度(3_3.5 m)增加后，其高度常常大于煤層厚度，這就使在掘進(jìn)和維修過程中出現(xiàn)大量矸石，煤質(zhì)沒有保證。
[0011]4、由于U型棚的高度過高，使其在施工過程中頂梁架設(shè)困難，勞動(dòng)強(qiáng)度大，掘進(jìn)速度慢，且易發(fā)生安全事故。
[0012]5、U型棚雖然有連扳連接，由于其棚與棚之間無法安置撐桿，所以在壓力作用下棚與棚之間的棚距不能得到保證，出現(xiàn)變形，甚至出現(xiàn)U型鋼扭曲現(xiàn)象。
[0013]6、U型棚雖為彈性支護(hù)，但由于其頂梁的彎曲度與腿上部的彎曲度出現(xiàn)不符或腿上部的彎曲長度不夠時(shí)，常常出現(xiàn)卡蘭螺絲拉斷現(xiàn)象。
[0014]7、由于U型棚為弧形，其加工需要特殊設(shè)備，加工與維修難度大，維修時(shí)需要在井上下來回運(yùn)輸，費(fèi)時(shí)費(fèi)工，維修成本高。且由于是弧形，不方便運(yùn)輸與存放，尤其是頂梁在抬運(yùn)過程中易滑落砸傷工人腳部。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足而提供一種六邊形短臂半開放式支護(hù)及其施工工藝。
[0016]該支護(hù)減少了架棚的事故率，提高了架棚的進(jìn)度，提高了梁棚的抗壓強(qiáng)度。
[0017]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種六邊形短臂半開放式支護(hù)，包括支護(hù)本體，所述的支護(hù)本體由第一短臂、第二短臂、第三短臂、第四短臂、第五短臂和第六短臂構(gòu)成，所述的第一短臂、第二短臂、第三短臂、第四短臂、第五短臂和第六短臂之間首尾一次通過鉸接的方式活動(dòng)連接。
[0018]基于以上所述，所述的第一短臂和第四短臂水平布置，所述的第一短臂為巷道頂面支護(hù)，所述的第四短臂為巷道底面支護(hù)；
所述的第一短臂、第二短臂、第三短臂、第四短臂、第五短臂、第六短臂相鄰的夾角均大于90度。
[0019]基于以上所述，所述的水平布置的第一短臂的中心和第四短臂的中心之間設(shè)置有豎直立柱。
[0020]基于以上所述，所述的水平布置的第一短臂的兩端和第四短臂的兩端之間還設(shè)置有備用立柱。
[0021]基于以上所述，所述的第二短臂、第三短臂、第五短臂、第六短臂的長度相等，所述的第一短臂和第四短臂長度相等。
[0022]基于以上所述，所述的第一短臂、第二短臂、第三短臂、第四短臂、第五短臂和第六短臂的兩端分別安裝有鉸接件一和鉸接件二，所述的鉸接件一和鉸接件二相互鉸接。
[0023]基于以上所述，所述的第一短臂、第二短臂、第三短臂、第四短臂、第五短臂和第六短臂均為工字型結(jié)構(gòu)，所述的鉸接件一固定卡裝在第一短臂、第二短臂、第三短臂、第四短臂、第五短臂和第六短臂的一端，所述的鉸接件二固定扣裝在另一端。
[0024]一種六邊形短臂半開放式支護(hù)的施工工藝工藝如下:
1)施工前處理，要先對(duì)待施工巷道煤巖體進(jìn)行提前預(yù)注水，以充分膠結(jié)煤體，防止在替換支護(hù)期間幫頂流煤造成冒頂堵風(fēng)事故；
2)支架安裝，包括以下步驟:
①安放第一短臂:按照預(yù)先設(shè)計(jì)的巷道高度及棚距掏好梁挑窩，用鋼尺量具和懸掛鉛垂線的方法對(duì)頂高度及梁窩深度進(jìn)行檢校，將前探梁前移至要求位置，前探梁是指在老棚架頂梁固定向新架設(shè)頂梁部位探出用以托住新架頂梁的托梁，一般采用礦工鋼、Π型鋼梁或木梁，由作業(yè)人員將第一短臂托放至前探梁上部，按照預(yù)先設(shè)計(jì)的棚距將第一短臂擺放固定到位，使第一短臂的中心與巷道中心線對(duì)齊，并用水平儀檢校第一短臂水平度，然后用竹笆、椽桿按照施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行護(hù)頂；
②安放第二短臂、第六短臂:按照預(yù)先設(shè)計(jì)的角度與長度掏挖巷道兩側(cè)上部，并使第二短臂、第六短臂與第一短臂聯(lián)接，側(cè)探梁前移托住第二短臂、第六短臂，側(cè)探梁是指在老棚架兩幫上側(cè)梁固定向新架設(shè)側(cè)梁部位探出用以托住新架側(cè)梁的托梁，一般采用礦工鋼、Π型鋼梁或木梁，然后用竹笆、椽桿按照施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行護(hù)頂； ③安放第三短臂、第五短臂:按照預(yù)先設(shè)計(jì)的角度與長度掏挖巷道兩側(cè)下部，并使第三短臂、第五短臂分別與第二短臂、第六短臂聯(lián)接；
④放置第四短臂:安放第四短臂前，要對(duì)巷道底板進(jìn)行落底平整，要用水平儀進(jìn)行校正，第四短臂放置后，確保第四短臂安放水平，然后使得第四短臂與第三短臂、第五短臂聯(lián)接;
⑤打設(shè)豎直立柱:按照預(yù)先的設(shè)計(jì)要求，豎直立柱沿第一短臂和第四短臂中部打設(shè)，打設(shè)時(shí)要懸掛鉛垂線進(jìn)行校正，確保豎直立柱垂直于第一短臂和第四短臂，然后豎直立柱上端要用木楔塞緊；
⑥連接連扳:在兩幫上下側(cè)梁上端連接好連扳，并使之與側(cè)梁固定死。在每兩架棚之間的頂梁、側(cè)梁部位要用Φ多60mm圓木作撐桿，頂部與底部各三道撐桿，兩側(cè)梁各兩道，不得松動(dòng)。
[0025]基于以上所述，所述的第四短臂安放要放在堅(jiān)實(shí)的底板上，如底板為煤底時(shí)，要在底梁下部加設(shè)墊板，以增加底梁與煤底的接觸面積。
[0026]本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn):
1、此支護(hù)工藝采用六邊形變梯形棚或U型棚的半封閉支護(hù)為閉合式支護(hù)，六邊均為線型臂梁，兩端采用鉸接方式連接，受頂、底、側(cè)壓時(shí)，六邊形根據(jù)受力情況發(fā)生變化達(dá)到一種受力平衡穩(wěn)定狀態(tài)。該支護(hù)方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于架設(shè)，維修方便，可重復(fù)使用。
[0027]2、六方型支護(hù)把梯形棚或U型棚的兩腿直立變成了角型解決了側(cè)壓?jiǎn)栴}，它使側(cè)幫的受壓高度減少了 50%，其中下部的50%有承壓變成了卸壓。使頂?shù)琢簝啥说牧⒅皇軅?cè)壓，僅承受頂?shù)讐毫?，提高了抗壓?qiáng)度。
[0028]3、由于第四短臂和側(cè)梁的使用，擴(kuò)大了巷道的卸壓面積，同時(shí)也擴(kuò)大了每架棚的承壓面積，即:梯形棚或U型棚的柱腳穿鞋大小按0.2X0.2X2=0.08平方米，而按11號(hào)礦工鋼，地梁長3米，側(cè)梁按1.3米計(jì)算，5.6X0.09=0.504平方米，是梯形棚或U型棚的6倍，極大降低了地鼓的速度。巷道由于地鼓而從棚間擠出的煤或矸通過及時(shí)清理，就能隨時(shí)保證巷道的高度。解決了梯形棚和U型棚因地鼓和修護(hù)不及時(shí)造成的巷道地面不斷上升，巷道高度不夠等問題。
[0029]4、由于在頂?shù)琢褐虚g使用3根支柱，就等于變相把長的頂?shù)琢?如3m)變成了短梁(1.5m)，根據(jù)理論計(jì)算，當(dāng)同樣材料的梁有2m變成1.5m時(shí)，其能承載的壓力可以提高3.16倍，這與過去梯形棚和U型棚2m以上的腿與梁相比，單棚的承壓相當(dāng)于過去的3棚，提高了臂梁的抗壓強(qiáng)度。
[0030]5、由于臂梁與臂梁之間采用鉸接，可使得臂梁能夠180度翻身，也就是說在臂梁出現(xiàn)微彎曲時(shí)，只要把臂梁進(jìn)行180度翻身，就可以利用礦壓自動(dòng)校正臂梁的彎曲，避免了過去臂梁、腿彎曲后拉來拉去進(jìn)行校正的麻煩，同時(shí)也減少了支護(hù)材料的損耗，減少了材料的運(yùn)輸量和損壞率(U型棚由于壓力和修護(hù)不及時(shí)會(huì)造成很大的一次性損耗，過去的梯形棚因彎曲造成損耗)。因?yàn)槠洳灰讖澢撝ёo(hù)材料可重復(fù)使用，降低了成本。
[0031]6、由于公母鉸接在設(shè)計(jì)上采用背靠背無間隙連接，銷軸與孔實(shí)現(xiàn)大間隙，所以減小了銷軸的受力。可以說在正常狀態(tài)下，銷軸是不受力的，僅起個(gè)連接作用。
[0032]7、由于巷道能夠保證高度與斷面，一般情況下不用提接頭，減少了巷道維修量，下半部只需把擠出的煤及時(shí)清理即可，上半部當(dāng)壓力大造成麻包袋時(shí)，只要先注水，然后將麻包袋松幫卸壓即可。
[0033]8、由于是六邊形，所以兩根邊柱以外的三角形內(nèi)既可以敷設(shè)纜線，又可以架設(shè)管道，同時(shí)也可以固定啟動(dòng)設(shè)備，還可以當(dāng)做設(shè)備維修空間。使長方形的巷道整齊、干凈、整潔。
[0034]9、由于所有梁柱均為直的，在材料的運(yùn)輸、碼放等方面方便快捷，可以減少人工和空間。同時(shí)也減少因運(yùn)輸不方便造成的輕重傷事故。尤其是避免了U型棚在運(yùn)輸存放中的缺點(diǎn)。
[0035]10、與U型棚巷道相比，巷道變低了(由3.5