一种用于煤巷支护的36U圆弧拱棚的制作方法

本实用新型涉及煤矿煤巷支护，特别是一种断面利用率大、抗侧压能力强的煤矿巷道36U圆弧拱棚。

背景技术：

由于煤炭开采的需要，我国每年都要在地下开掘大量服务生产的巷道，随着煤炭工业技术不断发展，矿井开采深度不断增加，巷道围岩应力状态趋于恶化，矿山压力影响也越来越显著，跃进煤矿煤巷多为沿煤层底板掘进，由于煤层强度高、弹性大、脆性大，能积聚较多的弹性能，而煤层直接顶以上覆存高达400m以上的巨厚砾岩层，极易在产生破断或滑移时突然释放大量的弹性能，发生冲击地压，同时，由于煤层底板多为相对软弱的泥岩，容易造成巷道侧向受压变形，以上因素使得跃进矿煤巷支护问题显得更加突出。

长期以来，跃进煤矿煤巷支护通常采用主动支护与被动支护相复合的形式，主动支护包括锚杆、锚索、钢筋网等复合支护，被动支护包括梯形工字钢棚、36U三心拱棚、36U半圆拱棚、36U“O”型棚，梯形工字钢棚虽具有加工简便、易操作的优点，但其抗顶压及侧压能力弱、巷道支护效果差；36U三心拱棚、36U半圆拱棚较梯形工字钢棚承受顶压能力强，但侧压承载能力弱，巷道肩部及以下受侧向压力影响变形后，断面不足以满足生产需要，后期需要经常扩修，且巷道拱基线以上半部分断面大、利用率低；36U“O”型棚顶压、侧压承载能力都较强，但材料消耗大、操作复杂、断面利用率低，制约煤巷单进水平，且后期巷道受压变形扩修时工程量大。因此，设计一种适用于高地压环境下抗侧压能力强、断面利用率大、操作简便的36U圆弧拱棚具有极其重要的现实意义。

技术实现要素：

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种用于煤巷支护的36U圆弧拱棚，可有效增强金属棚抗侧压能力，增大金属棚抗顶压塑性工作范围，提高巷道断面利用率，减少巷道因受压变形导致空间不足而进行修护的次数的问题，从而实现井下煤巷永久支护的安全、可靠。

本实用新型解决的技术方案是，一种用于煤巷支护的36U圆弧拱棚，包括底板、侧墙和顶板构成的巷道，沿巷道的长向设置均布的拱棚，拱棚包括顶部的棚梁和设置在棚梁两侧向下伸出的棚腿连接在一起构成的框架式一体结构，棚梁和棚腿均由36U型钢制成，棚腿是由下部的直边腿和上部的弧边腿焊接在一起构成的，直边腿的下端伸入底板下部，伸入的端部上设置柱鞋，弧边腿的上端与棚梁搭接相连，搭接段通过卡具固定连接在一起，两两拱棚之间设置有棚间拉杆，侧墙和顶板的内轮廓上铺设有金属网，金属网与棚梁之间设置有半圆木。

所述的弧边腿的上端与棚梁两端上下叠装搭接在一起，搭接段的长度为400mm，卡具有均布在搭接段上的3个，相邻两个的间距为25mm。

所述的卡具包括上夹体和下夹体，上夹体和下夹体通过两侧的紧固螺栓固定，上夹体和下夹体之间设置有与36U型钢相对应的夹持空间。

所述的直边腿呈向外倾斜设置，其倾斜角度为15°，即直边腿的中心线与巷道铅锤线夹角a为15°。

本实用新型结构新颖独特，设计合理，可加工性好，易安装，适用性强，增强金属棚抗侧压能力，增大金属棚抗顶压塑性工作范围，在达到屈服强度后，塑性工作范围大，巷道支护效果好，提高巷道断面利用率，减少巷道修护次数，使用方便，效果好，是井下煤巷永久支护上的创新。

附图说明

图1为本实用新型的剖视图。

图2为本实用新型的侧视图。

图3为本实用新型棚梁的结构示意图。

图4为本实用新型棚腿的结构示意图。

图5为本实用新型柱鞋的俯视图。

图6为本实用新型柱鞋的剖视图。

图7为本实用新型梁卡具的剖视图。

图8为本实用新型棚间拉杆的俯视图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。

有图1至8给出，本实用新型包括底板8a、侧墙8b和顶板8c构成的巷道8，沿巷道8的长向设置均布的拱棚，拱棚包括顶部的棚梁1和设置在棚梁1两侧向下伸出的棚腿2连接在一起构成的框架式一体结构，棚梁1和棚腿2均由36U型钢制成，棚腿2是由下部的直边腿2a和上部的弧边腿2b焊接在一起构成的，直边腿2a的下端伸入底板8a下部，伸入的端部上设置柱鞋3，弧边腿2b的上端与棚梁1搭接相连，搭接段通过卡具4固定连接在一起，两两拱棚之间设置有棚间拉杆5，侧墙8b和顶板8c的内轮廓上铺设有金属网7，金属网7与棚梁之间设置有半圆木6。

为保证使用效果，所述的弧边腿2b的上端与棚梁1两端上下叠装搭接在一起，搭接段的长度为400mm，卡具4有均布在搭接段上的3个，相邻两个的间距为25mm，以便圆弧拱棚承受顶压时，增大金属棚抗顶压塑性工作范围的作业。

所述的卡具4包括上夹体4a和下夹体4b，上夹体4a和下夹体4b通过两侧的紧固螺栓4c固定，上夹体4a和下夹体4b之间设置有与36U型钢相对应的夹持空间4d。

所述的直边腿2a呈向外倾斜设置，其倾斜角度为15°，即直边腿2a的中心线与巷道铅锤线夹角a为15°。

所述的棚梁1为圆弧形，弧长5383mm、半径2688mm，所述的棚腿2的直边腿2a为直线形，长2468mm，弧边腿2b为圆弧形，半径为2657mm，弧长为1321mm。

所述的柱鞋3为边长200mm、厚度10mm的正方体钢板，与棚腿2的直边腿2a焊接固定，柱鞋3埋于巷道底板表面以下200mm，保证拱棚的稳定。

巷道腰线处的棚腿2和棚梁中心还各设置有一组卡具，棚间拉杆5固定在相邻两拱棚的卡具之间，弧边腿与棚梁搭接段处的棚间拉杆金可设置在中间的一组卡具之间，即两两拱棚之间一共设置三组棚间拉杆，一组设置在棚梁中心的卡具之间，一组设置在弧边腿上的卡具之间，最后一组设置在弧边腿与棚梁搭接段处的卡具之间，所述棚间拉杆5为长800mm、宽60mm、厚度10mm的钢板，分别距棚间拉杆5两边各20mm处开设螺栓孔，以便配套卡具4连锁相邻拱棚。

本实用新型的使用情况是，在贴合巷道轮廓铺设金属网并进行锚网索等主动支护完成后，架拱棚前，操作人员站在锚网索支护下，先对架棚点前后5m范围内进行敲帮问顶，找掉活矸活块，根据巷道中腰线及设计棚距大小，找准柱窝位置及深度，在柱腿2上标记出腰线所在位置，将焊接有柱鞋3的柱腿2放在实底处安设，确保两柱窝深度一致，柱上腰线与巷道侧墙帮部腰线一致，在棚梁1上画出中线位置，操作人员佩带吊挂在已架设好的圆弧拱棚上的安全带，站在由架管、木板及管扣打设的适当高度的操作平台上，将棚梁1错位搭接到棚腿2上，检查圆弧拱棚垂直和扭斜度，保证棚不扭斜，不前倾后仰，再用卡具4将两根棚腿2与棚梁1固定牢固，最后在架设的拱棚与已完成主动支护的巷道间隙中背设半圆木6，待相邻36U圆弧拱棚架设完成后，分别在顶梁中间处、两根棚腿腰线处、棚腿与棚梁固定的中间卡具处采用棚间拉杆配套卡具进行连锁。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

（1）增强金属棚抗侧压能力，增大金属棚抗顶压塑性工作范围，；

（2）巷道支护效果好；

（3）提高巷道断面利用率；

（4）易安装、适用性强；

（5）减少巷道修护次数、节约成本。

由此可见，本实用新型结构新颖独特，设计合理，可加工性好，易安装，适用性强，增强金属棚抗顶压、侧压能力，在达到屈服强度后，塑性工作范围大，巷道支护效果好，提高巷道断面利用率，减少巷道修护次数，是跃进煤矿井下煤巷永久支护上的创新，有重要的现实意义和应用价值。