專利名稱：煤礦巷道預(yù)應(yīng)力魚腹鋼索組合支護結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤礦巷道支護裝置，尤其是一種煤礦巷道預(yù)應(yīng)力魚腹鋼索組合支護結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前，現(xiàn)有煤礦巷道內(nèi)的頂板支護一般采用“鋼梁+錨桿或錨索”的支護方式，即在頂板頂部打錨桿、錨索，錨桿錨索固定在鋼梁上。但是在實際巷道中由于錨桿長度不夠， 而巷道中的破碎煤層的厚度往往很大，因此錨桿末端難以錨固在堅硬巖層中，從而造成對頂板的支護強度不夠的現(xiàn)象，存在安全隱患；在現(xiàn)場施工中，由于現(xiàn)有設(shè)備的不精確性，很難對錨桿(索)施加足夠的預(yù)應(yīng)力，致使其不能發(fā)揮應(yīng)有的效果；此外，在鋼梁中需要安裝多個錨桿，這樣就增加了鉆孔的數(shù)量使得勞動強度高、施工效率低。因此傳統(tǒng)的支護方式在施工進度和施工效果上都會產(chǎn)生不好的影響且有一定的安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工作效率高、省時省力、支護效果好、安全可靠的煤礦巷道預(yù)應(yīng)力魚腹鋼索組合支護結(jié)構(gòu)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種煤礦巷道預(yù)應(yīng)力魚腹鋼索組合支護結(jié)構(gòu)，包括若干支梁，所述每個支梁下部均固定有一弧形桁架，每個支架兩端均設(shè)有預(yù)應(yīng)力施加裝置，預(yù)應(yīng)力施加裝置上分別連接有預(yù)應(yīng)力錨索和預(yù)應(yīng)力鋼索；所述預(yù)應(yīng)力鋼索繞過弧形桁架下底面，且其兩端固定于預(yù)應(yīng)力施加裝置上。所述支梁為鋼梁，所述鋼梁上設(shè)有錨索安裝孔。所述弧形桁架焊接固定于支梁上，弧形桁架為由若干根螺紋鋼筋焊接成呈倒三角形，弧形桁架的底部焊接有供預(yù)應(yīng)力鋼索穿過的凹槽。所述預(yù)應(yīng)力施加裝置為倒三角形結(jié)構(gòu)，其上分別設(shè)置有預(yù)應(yīng)力錨索和預(yù)應(yīng)力鋼索端部連接點，連接點處設(shè)有與預(yù)應(yīng)力錨索和預(yù)應(yīng)力鋼索相連并能施加預(yù)應(yīng)力的電機。所述預(yù)應(yīng)力錨索和預(yù)應(yīng)力鋼索均采用高強度鋼絞線。本發(fā)明包括鋼梁、桁架、預(yù)應(yīng)力錨索和預(yù)應(yīng)力鋼索及預(yù)應(yīng)力施加裝置，鋼梁的兩端裝有施加預(yù)應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力施加裝置，用于預(yù)應(yīng)力錨索和預(yù)應(yīng)力鋼索預(yù)應(yīng)力的施加和固定， 桁架焊接固定在鋼梁上，通過預(yù)應(yīng)力施加裝置對下部鋼索施加預(yù)應(yīng)力，通過桁架將其傳遞到鋼梁上，實現(xiàn)對破碎頂板的有效支護。在每個桁架的底端焊接凹槽，預(yù)應(yīng)力鋼絞線通過凹槽與桁架連接，鋼梁通過預(yù)應(yīng)力錨索固定在巷道頂板，鋼梁斷面形狀為礦用型鋼，發(fā)明整體呈現(xiàn)“魚腹型”結(jié)構(gòu)。由于采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有工作效率高、省時省力、施工操作方便、安全可靠、支護強度高的優(yōu)點，同時體現(xiàn)了 “先抗后讓再抗”的思想。先抗對魚腹梁結(jié)構(gòu)施加一定的預(yù)應(yīng)力，體現(xiàn)了抗的思想，防止頂板下層，抵消了一部份的頂板垂直應(yīng)力。后讓頂板下沉的過程中，魚腹梁進行讓壓，鋼索繃緊。再抗讓壓的過程中鋼索的預(yù)應(yīng)力增加，又增大了對頂板的支撐力，從而體現(xiàn)了再抗的思想。由于不用安裝錨桿，在頂板上就不必鉆更多的孔，實現(xiàn)了大跨度斷面的有效支護， 這樣就節(jié)省了很多工時。另外，鋼梁、桁架以及預(yù)應(yīng)力鋼絞線的安裝過程可放在地面進行， 這樣就使得操作方便提高了工作效率，減少了勞動強度。本發(fā)明在支護中首先通過預(yù)應(yīng)力長錨索將結(jié)構(gòu)錨固在堅硬巖(煤)層中，同時由于在預(yù)應(yīng)力鋼絞線施加了預(yù)應(yīng)力，會對桁架產(chǎn)生向上的支撐力，從而對頂板進行了預(yù)應(yīng)力支護，能夠有效抑制頂板的沉降變形，這樣就解決了現(xiàn)有技術(shù)中頂板錨桿支護強度不高的隱患。此外，本發(fā)明整體采用魚腹型結(jié)構(gòu)，大大提高了對頂板的支護作用。另外，本發(fā)明充分發(fā)揮了巷道支護中的柔性支護思想，預(yù)應(yīng)力錨索和預(yù)應(yīng)力鋼絞線都屬于主動支護，使得支護與圍巖共同承載，充分發(fā)揮圍巖本身的強度。


圖1為本發(fā)明組裝成一個整體時的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為附圖1的A向示意圖；圖3為圖2中預(yù)應(yīng)力施加裝置部分放大示意圖；圖4為圖2中弧形桁架部分放大示意圖；圖5為弧形桁架底部凹槽的結(jié)構(gòu)示意圖；其中1.預(yù)應(yīng)力錨索，2.支梁，3.桁架，4.預(yù)應(yīng)力鋼索，5.預(yù)應(yīng)力施加裝置。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1-圖5中，支梁2為由116型鋼制成的鋼梁。鋼梁上有錨鎖安裝孔，使打眼、安裝極為方便。預(yù)應(yīng)力錨索1和預(yù)應(yīng)力鋼索4材料采用目前常用的7股高強度鋼絞線，弧形桁架3底部的凹槽應(yīng)根據(jù)鋼絞線規(guī)格選取，保證凹槽與鋼絞線有良好的匹配關(guān)系。本發(fā)明整體呈現(xiàn)“魚腹型”結(jié)構(gòu)。使用時，首先組裝桁架3，桁架選用Φ 20的螺紋鋼筋；然后焊接在支梁2上，并在桁架底部焊接凹槽；在鋼帶上鉆4個螺栓孔，將預(yù)應(yīng)力鋼索4穿過凹槽，用預(yù)應(yīng)力施加裝置5施加預(yù)應(yīng)力并固定在支梁2上，預(yù)應(yīng)力的大小可根據(jù)圍巖情況而定，一般控制在50 100ΚΝ ；將組裝好的結(jié)構(gòu)運到支護現(xiàn)場，然后向頂板打預(yù)應(yīng)力錨鎖1同時將鋼梁2固定在頂板上，錨索預(yù)應(yīng)力的大小可根據(jù)圍巖情況而定，一般控制在50 100ΚΝ，錨索的長度應(yīng)保證錨索錨固在堅硬巖(煤)層中。
權(quán)利要求
1.一種煤礦巷道預(yù)應(yīng)力魚腹鋼索組合支護結(jié)構(gòu)，其特征是，包括若干支梁，所述每個支梁下部均固定有一弧形桁架，每個支架兩端均設(shè)有預(yù)應(yīng)力施加裝置，預(yù)應(yīng)力施加裝置上分別連接有預(yù)應(yīng)力錨索和預(yù)應(yīng)力鋼索；所述預(yù)應(yīng)力鋼索繞過弧形桁架下底面，且其兩端固定于預(yù)應(yīng)力施加裝置上。
2.如權(quán)利要求1所述的煤礦巷道預(yù)應(yīng)力魚腹鋼索組合支護結(jié)構(gòu)，其特征是，所述支梁為鋼梁，所述鋼梁上設(shè)有錨索安裝孔。
3.如權(quán)利要求1所述的煤礦巷道預(yù)應(yīng)力魚腹鋼索組合支護結(jié)構(gòu)，其特征是，所述弧形桁架焊接固定于支梁上，弧形桁架為由若干根螺紋鋼筋焊接成呈倒三角形，弧形桁架的底部焊接有供預(yù)應(yīng)力鋼索穿過的凹槽。
4.如權(quán)利要求1所述的煤礦巷道預(yù)應(yīng)力魚腹鋼索組合支護結(jié)構(gòu)，其特征是，所述預(yù)應(yīng)力施加裝置為倒三角形結(jié)構(gòu)，其上分別設(shè)置有預(yù)應(yīng)力錨索和預(yù)應(yīng)力鋼索端部連接點，連接點處設(shè)有與預(yù)應(yīng)力錨索和預(yù)應(yīng)力鋼索相連并能施加預(yù)應(yīng)力的電機。
5.如權(quán)利要求1所述的煤礦巷道預(yù)應(yīng)力魚腹鋼索組合支護結(jié)構(gòu)，其特征是，所述預(yù)應(yīng)力錨索和預(yù)應(yīng)力鋼索均采用高強度鋼絞線。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煤礦巷道預(yù)應(yīng)力魚腹鋼索組合支護結(jié)構(gòu)，包括若干支梁，所述每個支梁下部均固定有一弧形桁架，每個支架兩端均設(shè)有預(yù)應(yīng)力施加裝置，預(yù)應(yīng)力施加裝置上分別連接有預(yù)應(yīng)力錨索和預(yù)應(yīng)力鋼索；所述預(yù)應(yīng)力鋼索繞過弧形桁架下底面，且其兩端固定于預(yù)應(yīng)力施加裝置上。本發(fā)明通過桁架將預(yù)應(yīng)力鋼索產(chǎn)生的力作用于鋼梁上，進而在鋼梁底部產(chǎn)生向上的反力，對煤礦破碎頂板實現(xiàn)了有效的支護，該結(jié)構(gòu)整體呈現(xiàn)“魚腹型”。本發(fā)明具有質(zhì)輕，易施工，承載高等優(yōu)點，且滿足支護構(gòu)件先抗-后讓-再抗的支護理念。本發(fā)明可在場外進行加工然后運到施工現(xiàn)場有利于省時省力，同時采用預(yù)應(yīng)力魚腹型結(jié)構(gòu)可以對巷道頂板施加足夠的支撐反力。
文檔編號E21D19/00GK102352761SQ20111035394
公開日2012年2月15日 申請日期2011年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月9日
發(fā)明者馮丙陽, 馮現(xiàn)大, 張露晨, 徐欽健, 李文婷, 李術(shù)才, 李樹忱, 袁超 申請人:山東大學(xué)