一種全斷面大寬度多連體型鋼支架及其支護方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種全斷面大寬度多連體型鋼支架及其支護方法，包括多個相互平行設置的環(huán)形體，每個環(huán)形體上沿軸向對稱設有多個梁式連接器，構成多個環(huán)形體的連體結構，所述環(huán)形體和梁式連接器上呈輻射狀均勻布設有多根錨桿。本發(fā)明采用梁式連接器將環(huán)形體連接成多連體支架，在巷道走向上擴大了環(huán)形體的支護范圍，加強了整體支護的效果。同時，相鄰兩個環(huán)形體的梁式連接器之間采用可滑動連接方式，使得環(huán)形體支架沿巷道軸向上也能實現可縮性，大幅度改善了軟巖巷道的支護效果。
【專利說明】一種全斷面大寬度多連體型鋼支架及其支護方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及軟巖巷道支護領域，特別涉及一種用于地下采礦或巖石工程的高應力大變形軟巖巷道支護的全斷面大寬度多連體型鋼支架及其支護方法。

【背景技術】
[0002]隨著礦產資源的開采，各種軟巖巷道(如地質軟巖巷道和深井高應力軟巖巷道)的支護成為困擾礦業(yè)發(fā)展的難題。針對軟巖巷道，普通的柔性支護結構或者剛性支護結構都不足以維持巷道的穩(wěn)定，主要存在的問題有:1.柔性支護結構強度不足，不能有效控制圍巖的持續(xù)變形么剛性支護結構支護范圍小，很難形成整體剛性支護，若要形成整體剛性支護，支護成本會很高，在經濟上不合算。經過深入研究發(fā)現，要解決軟巖巷道的支護問題，需要一種能夠持續(xù)提供高阻抗力，同時支護范圍大且整體性較好的支護結構。


【發(fā)明內容】

[0003]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種支護強度高、支護面積大、成本低、整體穩(wěn)定性好的全斷面大寬度多連體型鋼支架，并提供采用型鋼支架進行支護的方法。
[0004]本發(fā)明解決上述問題的技術方案是:一種全斷面大寬度多連體型鋼支架，包括多個相互平行設置的環(huán)形體，每個環(huán)形體上沿軸向對稱設有多個梁式連接器，構成多個環(huán)形體的連體結構，所述環(huán)形體和梁式連接器上呈輻射狀均勻布設有多根錨桿。
[0005]上述全斷面大寬度多連體型鋼支架中，所述環(huán)形體包括兩根左右相對設置的第一型鋼和兩根上下相對設置的第二型鋼，所述第一型鋼中部為直板形，兩端呈弧形，所述第二型鋼呈拱形，所述第一型鋼和第二型鋼錯位搭接并首尾相連構成環(huán)形體的橢圓形框架結構。
[0006]上述全斷面大寬度多連體型鋼支架中，所述梁式連接器設于第一型鋼與第二型鋼的搭接部位處，梁式連接器包括兩根相互平行的第三型鋼和第四型鋼，第三型鋼上設有一凹陷部位，凹陷部位背向第四型鋼設置，所述第一型鋼與第二型鋼的搭接部位包裹于第三型鋼的凹陷部位內，用第一螺栓和第一螺母將第三型鋼和第四型鋼夾緊，每個環(huán)形體上的梁式連接器的兩端分別和與其相鄰的環(huán)形體上對應位置處的梁式連接器錯位搭接并通過第二螺栓和第二螺母將搭接處固定。
[0007]上述全斷面大寬度多連體型鋼支架中，所述第三型鋼和第四型鋼的兩端均開設有滑槽，第二螺栓穿設于相鄰兩個梁式連接器搭接處的滑槽內并可在滑槽內滑動，在第二螺栓和第二螺母的配合下相鄰兩個梁式連接器之間可相對滑動。
[0008]上述全斷面大寬度多連體型鋼支架中，所述第三型鋼和第四型鋼的截面形狀與第一型鋼和第二型鋼搭接部位的形狀相匹配，所述第一型鋼和第二型鋼均采用凹凸相間的型鋼。
[0009]上述全斷面大寬度多連體型鋼支架中，所述第一型鋼與第二型鋼搭接處夾設有第一可縮性高阻墊片，所述相鄰兩個環(huán)形體上對應位置處的梁式連接器搭接處夾設有第二可縮性高阻墊片，所述梁式連接器上安裝錨桿位置處設有第三可縮性高阻墊片。
[0010]一種采用全斷面大寬度多連體型鋼支架進行支護的方法，包括以下步驟:
1)將第一個環(huán)形體安放于巷道的一個斷面上，在環(huán)形體的第一型鋼和第二型鋼的搭接處夾置第一可縮性高阻墊片；
2)將環(huán)形體的第一型鋼和第二型鋼的搭接處夾置于梁式連接器第三型鋼和第四型鋼之間，并用第一螺栓和第一螺母將第三型鋼和第四型鋼夾緊，這樣就完成了一個斷面上的環(huán)形體安裝；
3)重復步驟1)和步驟2),間隔一定距離將第二個環(huán)形體安裝好，將第二個環(huán)形體的梁式連接器和第一個環(huán)形體對應位置處的梁式連接器錯位搭接在一起，并在搭接處放置第二可縮性高阻墊片，利用第二螺母和第二螺栓將搭接處擰緊，這樣就完成了兩個相鄰環(huán)形體之間的連接；
4)若需要連接的環(huán)形體多于兩個，則重復步驟3),完成多個環(huán)形體的連體結構安裝；
5)在各環(huán)形體預設的錨桿孔處安裝錨桿，在梁式連接器預設的錨桿孔處放置帶孔的第三可縮性高阻墊片后安裝錨桿，將環(huán)形體和梁式連接器緊固于巖壁之上。
[0011]本發(fā)明的有益效果在于:
1、本發(fā)明的環(huán)形體采用凹凸相間的型鋼，增加了環(huán)形體與巖體的剛性接觸面積，克服普通支架受力面積小的缺點；
2、本發(fā)明在第一型鋼和第二型鋼之間增加了弧形可縮性高阻墊片使得環(huán)形體在徑向上具有可縮性能夠讓壓，克服了傳統(tǒng)支架連接處易向巷道內鼓出的不足，同時在巷道徑向上能夠讓壓，同時，該墊片在環(huán)向上具有高阻力，能夠保證一定的支護力，使得巷道圍巖與環(huán)形體實現協同變形；
3、本發(fā)明采用梁式連接器將環(huán)形體連接成多連體支架，在巷道走向上擴大了環(huán)形體的支護范圍，加強了整體支護的效果，同時，相鄰兩個環(huán)形體的梁式連接器之間采用可滑動連接方式，使得環(huán)形體沿巷道軸向上也能實現可縮性，這也大幅度加強了軟巖巷道的支護效果；
4、本發(fā)明在環(huán)形體和梁式連接器上設置有錨桿，進一步增加了環(huán)形體的穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明實施例的主視圖。
[0013]圖2為本發(fā)明實施例的側視圖。
[0014]圖3為本發(fā)明實施例的立體圖。
[0015]圖4為本發(fā)明實施例中環(huán)形體的主視圖。
[0016]圖5為本發(fā)明實施例中環(huán)形體的俯視圖。
[0017]圖6為本發(fā)明實施例中環(huán)形體的側視圖。
[0018]圖7為本發(fā)明實施例中梁式連接器的主視圖。
[0019]圖8為本發(fā)明實施例中梁式連接器的側視圖。
[0020]圖9為本發(fā)明實施例中梁式連接器的剖面圖。
[0021]圖10為本發(fā)明實施例中相鄰兩個梁式連接器的連接結構圖。
[0022]圖11為本發(fā)明實施例中環(huán)形體搭接部位的斷面圖。

【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0024]如圖1、圖2、圖3所示，本發(fā)明的型鋼支架包括多個相互平行設置的環(huán)形體，每個環(huán)形體上沿軸向對稱設有多個梁式連接器4，通過梁式連接器4將相鄰的兩個環(huán)形體連接在一起，構成多個環(huán)形體的連體結構，所述環(huán)形體和梁式連接器4上呈輻射狀均勻布設有多根錨桿5，錨桿5穿過所述環(huán)形體和梁式連接器4，將環(huán)形體和梁式連接器4固定在巖壁上，錨桿5的長度和密度根據巷道的具體情況而定。
[0025]如圖4、圖5、圖6所示，每個環(huán)形體包括兩根相對設置的第一型鋼2和兩根相對設置的第二型鋼1，所述第一型鋼2和第二型鋼1均采用凹凸相間的型鋼，所述第一型鋼2中部為直板形，兩端呈弧形，所述第二型鋼1呈拱形，所述第二型鋼1尺寸稍小，所述第一型鋼2尺寸稍大，但兩者的尺寸和形狀相匹配，在連接處能夠契合；所述第一型鋼2和第二型鋼1錯位搭接并首尾相連構成環(huán)形體的橢圓形框架結構，第一型鋼2與第二型鋼1搭接處夾設有第一可縮性高阻墊片3，第一可縮性高阻墊片3呈弧形，其在巷道徑向上具有可縮性，在環(huán)向上具有高阻力，實現支護斷面雙向的高阻讓壓。
[0026]每個環(huán)形體的第一型鋼2與第二型鋼1的搭接部位15均設有梁式連接器4，如圖11所示，所述梁式連接器4包括兩根相互平行的第三型鋼8和第四型鋼9，第三型鋼8上設有一凹陷部位7，凹陷部位7背向第四型鋼9設置，所述第一型鋼2與第二型鋼1的搭接部位包裹于第三型鋼8的凹陷部位7內，用第一螺栓11和第一螺母12將第三型鋼8和第四型鋼9夾緊，如圖9所示，梁式連接器4上安裝錨桿5位置處設有第三可縮性高阻墊片13，第三可縮性高阻墊片13呈弧形，如圖8所示，所述第三型鋼8和第四型鋼9的截面均呈弧形并且其形狀與第一型鋼和第二型鋼搭接部位的形狀相匹配。
[0027]如圖3、圖10所示，每相鄰兩個環(huán)形體上對應位置處的梁式連接器4錯位搭接，搭接處通過第二螺栓和第二螺母14相固定，其中:梁式連接器4的第三型鋼8和第四型鋼9的兩端均開設有滑槽10 (如圖7所示),第二螺栓穿設于相鄰兩個梁式連接器4搭接處的滑槽10內并可在滑槽10內滑動，在第二螺栓和第二螺母14的配合下錯位搭接的兩個梁式連接器4之間可相對滑動，從而構成多個環(huán)形體的連體結構，在兩個梁式連接器4搭接處夾設有第二可縮性高阻墊片6，第二可縮性高阻墊片6呈弧形并且其形狀與第三型鋼和第四型鋼的截面形狀相匹配，第二可縮性高阻墊片6在巷道徑向上具有可縮性，在環(huán)向上具有高阻力，沿巷道軸向上也具有可縮性，形成三向可縮的全段面大寬度多連體支架。
[0028]本發(fā)明的支護方法如下:
1)將第一個環(huán)形體安放于巷道的一個斷面上，在環(huán)形體的第一型鋼2和第二型鋼1的搭接處夾置第一可縮性高阻墊片3 ；
2)將環(huán)形體的第一型鋼2和第二型鋼1的搭接處夾置于梁式連接器4第三型鋼8和第四型鋼9之間，并用第一螺栓11和第一螺母12將第三型鋼8和第四型鋼9夾緊，這樣就完成了一個斷面的支架安裝；
3)重復步驟1)和步驟2),間隔一定距離將第二個環(huán)形體安裝好，將第二個環(huán)形體的梁式連接器4和第一個環(huán)形體對應位置處的梁式連接器4錯位搭接在一起，并在搭接處放置第二可縮性高阻墊片6，利用第二螺母14和第二螺栓將搭接處擰緊，這樣就完成了兩個相鄰環(huán)形體之間的連接；
4)若需要連接的環(huán)形體多于兩個，則重復步驟3),完成多個環(huán)形體的連體結構安裝；
5)在各環(huán)形體預設的錨桿孔處安裝錨桿5，在梁式連接器4預設的錨桿孔處放置帶孔的第三可縮性高阻墊片后安裝錨桿5，將環(huán)形體和梁式連接器4緊固于巖壁之上。
[0029]需要注意的是:梁式連接器4分為兩種:一種是在第三型鋼8的一端設置凹陷部位7，包裹第一型鋼2和第二型鋼1的搭接部位15，另一端具有滑槽10 ；而另一種是在第三型鋼8的中間設置凹陷部位7，兩端具有滑槽10。若只需要兩個環(huán)形體相連接，第一個環(huán)形體和第二個環(huán)形體上安裝的梁式連接器4均是一端設置凹陷部位7，另一端有滑槽的梁式連接器4，但安裝的方向相反。若需要連接更多的環(huán)形體形成多連體支架，第一個環(huán)形體和最后一個環(huán)形體采用的梁式連接器4相同，均是一端設置凹陷部位7，另一端有滑槽的梁式連接器4，但安裝方向相反，而第一個環(huán)形體和最后一個環(huán)形體中間的環(huán)形體采用中間設置凹陷部位7，兩端具有滑槽10的梁式連接器4，通過在第二螺栓和第二螺母14將相鄰兩個環(huán)形體上對應位置處的梁式連接器錯位搭接，實現可縮性連接。
【權利要求】
1.一種全斷面大寬度多連體型鋼支架，其特征在于:包括多個相互平行設置的環(huán)形體，每個環(huán)形體上沿軸向對稱設有多個梁式連接器，構成多個環(huán)形體的連體結構，所述環(huán)形體和梁式連接器上呈輻射狀均勻布設有多根錨桿。
2.如權利要求1所述的全斷面大寬度多連體型鋼支架，其特征在于:所述環(huán)形體包括兩根左右相對設置的第一型鋼和兩根上下相對設置的第二型鋼，所述第一型鋼中部為直板形，兩端呈弧形，所述第二型鋼呈拱形，所述第一型鋼和第二型鋼錯位搭接并首尾相連構成環(huán)形體的橢圓形框架結構。
3.如權利要求2所述的全斷面大寬度多連體型鋼支架，其特征在于:所述梁式連接器設于第一型鋼與第二型鋼的搭接部位處，梁式連接器包括兩根相互平行的第三型鋼和第四型鋼，第三型鋼上設有一凹陷部位，凹陷部位背向第四型鋼設置，所述第一型鋼與第二型鋼的搭接部位包裹于第三型鋼的凹陷部位內，用第一螺栓和第一螺母將第三型鋼和第四型鋼夾緊，每個環(huán)形體上的梁式連接器的兩端分別和與其相鄰的環(huán)形體上對應位置處的梁式連接器錯位搭接并通過第二螺栓和第二螺母將搭接處固定。
4.如權利要求3所述的全斷面大寬度多連體型鋼支架，其特征在于:所述第三型鋼和第四型鋼的兩端均開設有滑槽，第二螺栓穿設于兩個梁式連接器搭接處的滑槽內并可在滑槽內滑動，在第二螺栓和第二螺母的配合下錯位搭接的兩個梁式連接器之間可相對滑動。
5.如權利要求4所述的全斷面大寬度多連體型鋼支架，其特征在于:所述第三型鋼和第四型鋼的截面形狀與第一型鋼和第二型鋼搭接部位的形狀相匹配，所述第一型鋼和第二型鋼均采用凹凸相間的型鋼。
6.如權利要求5所述的全斷面大寬度多連體型鋼支架，其特征在于:所述第一型鋼與第二型鋼搭接處夾設有第一可縮性高阻墊片，所述相鄰兩個環(huán)形體上對應位置處的梁式連接器搭接處夾設有第二可縮性高阻墊片，所述梁式連接器上安裝錨桿位置處設有第三可縮性高阻墊片。
7.一種采用如權利要求1?權利要求6中所述的全斷面大寬度多連體型鋼支架進行支護的方法，包括以下步驟: 1)將第一個環(huán)形體安放于巷道的一個斷面上，在環(huán)形體的第一型鋼和第二型鋼的搭接處夾置第一可縮性高阻墊片； 2)將環(huán)形體的第一型鋼和第二型鋼的搭接處夾置于梁式連接器第三型鋼和第四型鋼之間，并用第一螺栓和第一螺母將第三型鋼和第四型鋼夾緊，這樣就完成了一個斷面上的環(huán)形體安裝； 3)重復步驟I)和步驟2)，間隔一定距離將第二個環(huán)形體安裝好，將第二個環(huán)形體的梁式連接器和第一個環(huán)形體對應位置處的梁式連接器錯位搭接在一起，并在搭接處放置第二可縮性高阻墊片，利用第二螺母和第二螺栓將搭接處擰緊，這樣就完成了兩個相鄰環(huán)形體之間的連接； 4)若需要連接的環(huán)形體多于兩個，則重復步驟3)，完成多個環(huán)形體的連體結構安裝； 5)在各環(huán)形體預設的錨桿孔處安裝錨桿，在梁式連接器預設的錨桿孔處放置帶孔的第三可縮性高阻墊片后安裝錨桿，將環(huán)形體和梁式連接器緊固于巖壁之上。
【文檔編號】E21D11/18GK104343458SQ201410513372
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權日:2014年9月29日
【發(fā)明者】余偉健, 王平, 杜少華, 朱永建, 李樹清 申請人:湖南科技大學