专利名称：等强高凸梯型煤矿井下深层支护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及煤矿井下支护技术，是一种等强高凸梯型煤矿井下深层支护装置。
背景技术：
煤矿井下支护要求安全性非常高，在达到高安全性的前提下降低生产成本是一种 难度较高的设计。因为降低生产成本，不单纯包括节省材料的应用，还包括施工方便、支护 件下井操作的难易度等多方面问题。因此，申请人自90年代始不断研究井下支护件的改 进，以期达到支护的最佳效果。在井下支护中使用量比较大的支护钢带，自1998年始有了 比较好的突破性改进后，目前已被本领域广泛使用。但在使用中发现，有些钢带在某些支护 段易产生裂纹、撕裂等现象，并进而断裂。此后申请人于2006年进行了研究改进，虽然效果 较好，但是在深层支护时及在回采替代钢顶梁等设施时，仍然存在不足在某些支护段处仍 产生裂纹或撕裂等现象。为此，本领域技术人员以增加钢带的厚度达到增加强度的目的，以 期解决裂纹或撕裂等问题，然而，实验表明，钢带厚度增加的同时，钢带凸起结构的特有弹 性、缓冲承载力、贴紧顶板程度等各项指标均随之降低，因此，近年来，此问题至今未得到彻 底解决。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种等强高凸梯型煤矿井下深层支护装置，使其基础支 护件的全长处在基本等强状态，在普通支护及深层支护中均不出现裂纹、撕裂、断裂现象， 从而彻底解决钢带在支护中的安全问题。本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现等强高凸梯型煤矿井下深 层支护装置，包括一个长条状主体钢带，长条状主体钢带中部设置凸台，凸台贯穿长条状主 体钢带的整个长度，凸台两底端分别与第一斜面和第二斜面的最高处连接，凸台背面的长 度方向上至少开设2个长条形凹槽，长条形凹槽两个开口端分别与第一平面和第二平面内 端连接，第一平面的外端与第一斜面逐渐向外延伸的外端边沿相交，第二平面的外端与第 二斜面逐渐向外延伸的外端边沿相交，每两个长条形凹槽之间设置一个支撑实体，支撑实 体的平面与第一平面和第二平面处于同一平面内，或支撑实体的平面低于第一平面和第二 平面，或支撑实体的平面高于第一平面和第二平面，支撑实体上开设通孔，支撑实体与长条 形凹槽相连接处为弧状连接。支撑实体的长度L是60-120毫米。支撑实体上开设锥形通 孔，锥形通孔的大端直径位于凸台平面处，锥形通孔内安装3个弧状锁紧块，每个弧状锁紧 块外表面均为斜面，内表面均为直面，每个弧状锁紧块的内表面上均设置螺纹，3个弧状 锁紧块围成截锥体，截锥体中部是空腔，空腔内安装钢铰线。每个弧状锁紧块宽端的外表 面横向开设拆卸槽。每个弧状锁紧块的高度均为40-49. 5毫米，截锥体中部的空腔直径为 16. 5-23. 5毫米。凸台的宽度L为60-80毫米。在每两个安装钢铰线的支撑实体之间设置 一个与单体支柱相连的支撑实体，单体支柱顶面开设凹槽，支撑实体卡在凹槽内。凸台的高度H3为21 -40毫米，长条形凹槽处的凸台的厚度H2是6_12毫米。本实用新型的优点在于由于支护用的基本件长条状主体钢带的整体长度均处于 基本等强状态，所以彻底解决了在井下支护或回采中钢带出现裂纹、凸起部位撕裂、钢带断 裂等现象，为井下支护的安全性提供了稳定的保障，延长了钢带的使用寿命，同时，保持了 钢带凸起部分特有的弹性、缓冲承载力及使整体钢带能紧贴顶板的各种性能要求，可用于 与锚杆组合的普遍支护，与钢绳、锁具或其它部件组合的深层支护。能与其它部件组合完成 更深层的支护，使支护强度更高，锚固段承载力达到330KN-550KN ；并能够在深层构成拱形 围岩(煤)支承体，分散巷道顶部的压力，减轻巷道顶部的垂直压力，进一步提高支护强度， 同时，本实用新型的支护装置与钢铰线及锁紧块组合时还能够在回采时只需使用单体支柱 即可，不需要回采时使用的替棚、顶梁及拆棚等所有结构及工程，大幅度节省了施工成本及 提高了施工效率等。
附图1是本实用新型钢带结构示意图； 附图2是附图1中A-A剖视结构示意图；附图3是附图2中B-B剖面放大结构示意图； 附图4是附图2中C-C剖视放大结构示意图； 附图5是本实用新型实施方案之一结构示意图； 附图6是附图5中D向放大结构示意图； 附图7是本实用新型实施方案结构之一结构示意图； 附图8是附图7中E向放大结构示意图。
具体实施方式
对照附图对本实用新型做进一步说明。图1所示是本实用新型支护装置之一结构示意图，包括一个长条状主体钢带，长 条状主体钢带中部设置凸台1，凸台1贯穿长条状主体钢带的整个长度，凸台1两底端分别 与第一斜面3和第二斜面2的最高处连接，凸台1背面的长度方向上至少开设2个长条形凹 槽4，长条形凹槽4两个开口端分别与第一平面7和第二平面8内端连接，第一平面7的外 端与第一斜面3逐渐向外延伸的外端边沿相交，第二平面8的外端与第二斜面2逐渐向外 延伸的外端边沿相交，每两个长条形凹槽4之间设置一个支撑实体5，支撑实体5的平面与 第一平面7和第二平面8处于同一平面内，或支撑实体5的平面低于第一平面7和第二平面 8，或支撑实体5的平面高于第一平面7和第二平面8，支撑实体5上开设通孔6，支撑实体 5与长条形凹槽4相连接处为弧状连接。这种结构的支护装置能使长条状主体钢带整体长 度上的强度保持在基本相等的状态，并能够保持大于20毫米的高凸台结构特有弹性及缓 冲承载力的前提下能够紧贴顶板，在使用寿命期限内的任何一处不发生裂纹、撕裂或断裂， 特别是在开孔处的强度大于其它部位的强度，彻底避免了在此处易出现锁具或螺母穿透的 现象，大幅度提高了安全性，在回采时，可使用单体支柱支撑在支撑实体部位，不出现撕裂 等现象。进一步研究表明，支撑实体5的长度L为60-120毫米，是用于深层支护中安全性4高、重量轻，使长条状主体钢带整体强度基本相等的要素，它能够实现承载顶部压力的同 时，使压力通过支撑实体传递至整体长条状主体钢带上，使长条状主体钢带整体受力均勻。本实用新型进一步的方案如下支撑实体5上开设锥形通孔，锥形通孔的大端直 径位于凸台1平面处，锥形通孔内安装3个弧状锁紧块9，每个弧状锁紧块9外表面均为斜 面，内表面均为直面，每个弧状锁紧块9的内表面上均设置螺纹11，3个弧状锁紧块9围成 截锥体，截锥体中部是空腔，空腔内安装钢铰线10。这种结构可实现大于6米的深层支护， 使支护强度进一步增加，由于锁紧块能够紧密贴在支撑实体的锥孔内，同时并能够裹紧钢 绞线，形成稳定支撑，使钢铰线在岩层或煤层大于2米以上的深孔中推进与锚固剂在极小 的间隙充分搅拌，使锚固剂牢牢握裹钢铰线后，钢绞线的另一端能够快速被锁紧块紧密高 度锁紧，并将承载力传递至支撑实体，进而使承载力均布在长条状主体钢带上。这种结构的 支护能够实现在深层围岩(煤)受力自然形成拱形岩(煤)体受力圈，借以强大的自身岩(煤) 拱体的力阻挡并向外分散压力，减轻直接对顶板的压力，以达到保护顶板的目的。这种结构 的支护可以在回采时将单体支柱直接支撑在长条状主体钢带上的支撑实体5上，此处的支 撑实体5上不需开设通孔，当开设通孔时也可使用，但是强度有所降低，其具体结构为在 每两个安装钢铰线10的支撑实体5之间设置一个与单体支柱12相连的支撑实体5，单体支 柱12顶面开设凹槽13，支撑实体5卡在凹槽13内。这种结构能够用于替代现有技术中回 采时，安装顶梁、架设替棚及拆卸替棚等极其繁琐、劳动强度大、施工人数众多的技术方案， 在安全性极高的前提下，使生产成本大幅度降低，施工进度大幅加快。为了便于拆卸锁紧块，在每个弧状锁紧块9宽端的外表面横向开设拆卸槽。本实 用新型所述的每个弧状锁紧块9的高度均为40-49. 5毫米，3个锁紧块围成的截锥体中部的 空腔直径为16. 5-23. 5毫米，这是进一步保证高安全性、达到支护效果的最好要素。本实用新型所述的支撑实体上开设的通孔在与锚杆组合使用时也可开设为直孔， 不是每个支撑实体上都需要开设通孔，当用单体支拄在深层支护回采时，每两个开设通孔 的支撑实体5之间可设置一个不开设通孔的支撑实体，经检测不开设通孔的支撑实体部位 的强度大于长条状主体钢带其它部位的强度，开设通孔的支撑实体部位的强度等于或稍大 于长条状主体钢带除不开设通孔支撑实体以外的其它部位的强度。当凸台1的宽度L为60-80毫米时，这种尺寸要素能够满足锥孔处的受力平衡要 求。所述凸台1的高度H3为21 -40毫米，长条形凹槽4处的凸台1的厚度H2是6_12 毫米，这种尺寸要素能够进一步满足承载力为330-570KN的匹配结构。图中Hl是长条状主 体钢带的高度。
权利要求1.等强高凸梯型煤矿井下深层支护装置，包括一个长条状主体钢带，长条状主体钢带 中部设置凸台(1)，凸台(1)贯穿长条状主体钢带的整个长度，凸台(1)两底端分别与第一 斜面(3)和第二斜面(2)的最高处连接，其特征在于凸台(1)背面的长度方向上至少开设 2个长条形凹槽(4)，长条形凹槽(4)两个开口端分别与第一平面(7)和第二平面(8)内端 连接，第一平面(7)的外端与第一斜面(3)逐渐向外延伸的外端边沿相交，第二平面(8)的 外端与第二斜面(2)逐渐向外延伸的外端边沿相交，每两个长条形凹槽(4)之间设置一个 支撑实体(5)，支撑实体(5)的平面与第一平面(7)和第二平面(8)处于同一平面内，或支 撑实体(5)的平面低于第一平面(7)和第二平面(8)，或支撑实体(5)的平面高于第一平面 (7)和第二平面(8)，支撑实体(5)上开设通孔(6)，支撑实体(5)与长条形凹槽(4)相连接 处为弧状连接。
2.根据权利要求1所述的等强高凸梯型煤矿井下深层支护装置，其特征在于支撑实 体(5)的长度L是60-120毫米。
3.根据权利要求1所述的等强高凸梯型煤矿井下深层支护装置，其特征在于支撑实 体(5)上开设锥形通孔，锥形通孔的大端直径位于凸台(1)平面处，锥形通孔内安装3个弧 状锁紧块(9)，每个弧状锁紧块(9)外表面均为斜面，内表面均为直面，每个弧状锁紧块(9) 的内表面上均设置螺纹(11)，3个弧状锁紧块(9)围成截锥体，截锥体中部是空腔，空腔内 安装钢铰线(10)。
4.根据权利要求3所述的等强高凸梯型煤矿井下深层支护装置，其特征在于每个弧 状锁紧块(9)宽端的外表面横向开设拆卸槽。
5.根据权利要求3所述的等强高凸梯型煤矿井下深层支护装置，其特征在于每个弧 状锁紧块(9)的高度均为40-49. 5毫米，截锥体中部的空腔直径为16. 5-23. 5毫米。
6.根据权利要求3所述的等强高凸梯型煤矿井下深层支护装置，其特征在于凸台(1) 的宽度L为60-80毫米。
7.根据权利要求3所述的等强高凸梯型煤矿井下深层支护装置，其特征在于在每两 个安装钢铰线(10)的支撑实体(5)之间设置一个与单体支柱(12)相连的支撑实体(5)，单 体支柱(12)顶面开设凹槽(13)，支撑实体(5)卡在凹槽(13)内。
8.根据权利要求1所述的等强高凸梯型煤矿井下深层支护装置，其特征在于凸台(1) 的高度H3为21 -40毫米，长条形凹槽(4)处的凸台(1)的厚度H2是6_12毫米。
专利摘要本实用新型提供了一种等强高凸梯型煤矿井下深层支护装置,包括一个长条状主体钢带,长条状主体钢带中部设置凸台,凸台背面的长度方向上至少开设2个长条形凹槽,长条形凹槽两个开口端分别与第一平面和第二平面内端连接,第一平面的外端与第一斜面逐渐向外延伸的外端边沿相交,第二平面的外端与第二斜面逐渐向外延伸的外端边沿相交,每两个长条形凹槽之间设置一个支撑实体,支撑实体的平面与第一平面和第二平面处于同一平面内,或支撑实体的平面低于第一平面和第二平面,或支撑实体的平面高于第一平面和第二平面,支撑实体上开设通孔,支撑实体与长条形凹槽相连接处为弧状连接。本实用新型使其基础支护件的全长处在基本等强状态,在普通支护及深层支护中均不出现裂纹、撕裂、断裂现象，从而彻底解决钢带在支护中的安全问题。
文档编号E21D17/01GK201826868SQ201020549889
公开日2011年5月11日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年2月1日
发明者孔令增, 师琰杰 申请人:孔令增, 师琰杰