专利名称：装垫式可缩性梯形支架的制作方法
技术领域：
本发明属于矿井巷道支护技术领域，特别涉及一种装垫式可缩性梯形支架。
背景技术：
用于矿井巷道支护的梯形支架，亦称棚式支架，它由一根顶梁与两根立柱构成。其所用材料主要有木材、钢筋混凝土和工字钢等。它是人类用于开采地下矿物，使用历史最为悠久和使用数量最多的巷道支护技术。已有的支架顶梁与立柱的连接方式及支架可缩性能的获得，木材支架一般采用亲口方式连接，其可缩性依靠构件自身的压缩；钢筋混凝土支架采用亲口或方口方式连接，其可缩性系依靠采取在顶梁与立柱的连接处设置可压缩木块的方法；工字钢支架采用牙口方式连接，其可缩性则通过克服构件因螺栓紧固所产生的摩擦力。这些梯形支架因其可缩性差，影响了支架的支护效果。《岩石力学与井巷支护》(煤炭工业出版社I960年8月出版)第十二章，对当时已获推广使用的装配式钢筋混凝土梯形支架作了详细介绍和论述，论述中特别指出了解决该种支架的可缩性问题是其进一步推广使用的关键。果然，到了二十世纪七、八十年代，该种支架因解决不了可缩性问题而被迫停止使用，导致该种梯形支架的国家标准GBM8-64也因此被取消。《中国煤炭工业简明手册》(煤炭工业出版社1995年出版)第五章“开采”一文中列出为了解决装配式钢筋混凝土梯形支架停止使用，必须寻找新的代用木材支架的技术， 国家经过三年的研发，取得成功应用的矿用工字钢梯形支架的系列产品，并介绍了这种支架获得可缩性的几种方法。但这些可缩性的方法未被广泛采用，影响了这类支架的支护效果，故经常发生因支架缺乏可缩性，被压变形失去支护能力。随着煤矿开采深度的增加，这种情况更加突出，因此有时需对支架采取松帮减压和加固的措施，造成了巷道支护成本的增加。《煤炭科学技术》(煤炭工业出版社出版)2001年第12期、2009年第9期，分别刊载了“三软煤层沿空掘巷低成本支护方法初探”一文和“古汉山矿三软煤层回采巷道工钢组合棚支护技术” 一文，即是介绍了当巷道围岩较为不稳定，又受支承地压作用或巷道围岩极不稳定，以及巷道属于深部开采时，对工字钢支架采取松帮减压和加固措施的具体实例。
发明内容
本发明的目的，在于针对综上所述的梯形支架因可缩性问题，致使装配式钢筋混凝土梯形支架被迫停止使用，以及矿用工字钢梯形支架不能更好地发挥支护效果的问题， 提供一种不仅能提高巷道支护质量和降低巷道支护成本，还可少用钢材和不用木材，有利于生态环境保护和节能减排的装垫式可缩性梯形支架。本发明的装垫式可缩性梯形支架，由一根顶梁与两根组合式立柱构成。组合式立柱由柱头、柱身及设置于两者之间的纵向可缩体，通过螺栓经设有条形槽的夹板分别穿过柱头及柱身的螺孔紧固而成。
顶梁的两端通过滑动垫块与组合式立柱构成曲面连接，顶梁与底部设有曲面凹槽的滑动垫块之间设置有横向可缩体。顶梁与组合式立柱的断面呈矩形或圆形或其它几何形状，采用钢筋混凝土或金属型材或同时采用钢筋混凝土与金属型材制成。纵向可缩体、横向可缩体采用方木块或木条或木棒或橡胶片或塑料棒制成。本发明的装垫式可缩性梯形支架，不仅具有原有梯形支架的优点，更具有良好的双向可缩性能，可以更好地适应巷道地压的变化。它不但可使因缺乏良好可缩性能已被停止使用的装配式钢筋混凝土梯形支架恢复使用，还可以使目前大量使用的工字钢支架发挥更好的支护效果，不采取加固和松帮减压措施，即可在很大程度上避免了支架被压发生变形破坏、失去支护能力。不仅能提高巷道的支护质量和降低支护成本，还能少耗用需利用电能冶炼而成的钢材和不用木材，有利于生态环境保护和节能减排。
图1，系本发明采用钢筋混凝土材料制成的装垫式可缩性梯形支架的主视图；图2，系图1中的A部放大图；图3，系图2中的A-A剖面图。
具体实施例方式以下结合上述附图实例，对本发明的装垫式可缩性梯形支架的实施方式作具体详述。本发明的装垫式可缩性梯形支架所示的实例，包括有顶梁1、柱头2、柱身3、滑动垫块4、纵向可缩体6、横向可缩体9、螺栓7及设置有条形槽8的夹板5。本发明的装垫式可缩性梯形支架，由一根顶梁1与两根组合式立柱构成。组合式立柱由柱头2、柱身3及设置于两者之间的纵向可缩体6，通过螺栓7经设有条形槽8的夹板5分别穿过柱头2及柱身3的螺孔紧固而成。顶梁1的两端通过滑动垫块4与组合式立柱构成曲面连接，顶梁与底部设有曲面凹槽的滑动垫块4之间设置有横向可缩体9。顶梁1与组合式立柱的断面呈矩形或圆形或其它几何形状，采用钢筋混凝土或金属型材或同时采用钢筋混凝土与金属型材制成。纵向可缩体6、横向可缩体9采用方木块或木条或木棒或橡胶片或塑料棒制成，它们使本发明的梯形支架具有良好的双向可缩性能，可以更好地适应所支护巷道围岩特性、地压大小和收缩值的变化。本发明的组合式立柱组装时，将柱头2、柱身3、纵向可缩体6及设有条形槽8的夹板5放置于专用组装台上，然后通过螺栓7经设有条形槽8的夹板5分别穿过柱头2、柱身 3的螺孔，将柱头2与柱身3紧固成一体。本发明的装垫式可缩性梯形支架安装时，先将顶梁1升至接近巷道顶板位置，紧接着立起已盖上滑动垫块4的两根组合式立柱，将其顶住顶梁1，并在顶梁1与滑动垫块4 之间安装横向可缩体9，然后调整支架的方向和组合式立柱的角度，最后通过安装背板和木楔将支架架牢。实施例本发明的装垫式可缩性梯形支架所示实例，系采用钢筋混凝土材料制成，于2007年11月在贵州省的一家煤矿企业进行了工业性试验。在受到回采动压影响的半煤岩巷道， 连续安装了本发明的梯形支架M架，支护巷道长20米，至今已达四年，目前仍在使用，并在继续观测中，其试验观测获得如下效果1、本发明的梯形支架的纵、横两个方向随着矿井巷道地压的加大，在梯形支架逐渐收缩的工作状态时，其所受顶压为4. 8吨、侧压为1. 2吨，梯形支架的纵向、横向收缩值分别达到90毫米和120毫米时，即停止收缩。停止收缩状态时，其所受顶压为8吨、侧压为 1. 7吨。在收缩过程中支架避开巷道的地压峰值，在设计许可承载的能力范围内工作，稳定地支护了巷道。然而在该巷道相邻的没有良好可缩性的其它梯形支架则发生破坏，因此进行多次维修。2、使用工字钢的梯形支架，其每架成本为1200元，而本发明的梯形支架每架成本仅约350元，故降低成本达三分之二。3、本发明的梯形支架与不具有良好可缩性的钢筋混凝土梯形支架相比，其断面小、重量轻。顶梁的断面为10公分X 17公分、重70公斤，组合式立柱的断面为8公分X 12 公分、重45公斤。本发明的梯形支架安装时未借助器械，用三个工人约半小时安装一架。4、本发明的梯形支架，虽安装于有酸性地下水的巷道内，但它并不像相邻的工字钢梯形支架那样，其立柱底部还需用水泥砂浆包裹。
权利要求
1.一种装垫式可缩性梯形支架，由一根顶梁(1)与两根组合式立柱构成，组合式立柱由柱头( 、柱身C3)及设置于两者之间的纵向可缩体(6)，通过螺栓(7)经设有条形槽(8) 的夹板( 分别穿过柱头( 及柱身(3)的螺孔紧固而成，其特征在于顶梁(1)的两端通过滑动垫块(4)与组合式立柱构成曲面连接，顶梁(1)的两端与滑动垫块(4)之间设置有横向可缩体(9)。
2.根据权利要求1所述的梯形支架，其特征在于顶梁(1)与组合式立柱的断面呈矩形或圆形或其它几何形状，采用钢筋混凝土或金属型材或同时采用钢筋混凝土与金属型材制成。
3.根据权利要求1所述的梯形支架，其特征在于滑动垫块的底部设有曲面凹槽。
4.根据权利要求1所述的梯形支架，其特征在于纵向可缩体(6)、横向可缩体(9)采用方木块或木条或木棒或橡胶片或塑料棒制成。
全文摘要
本发明提供了一种装垫式可缩性梯形支架，它由一根顶梁与两根组合式立柱构成。组合式立柱由柱头、柱身及设置于两者之间的纵向可缩体，通过螺栓经设有条形槽的夹板分别穿过柱头与柱身的螺孔紧固而成。顶梁两端通过滑动垫块与组合式立柱构成曲面连接，顶梁与滑动垫块之间设置有横向可缩体。本发明具有良好的双向可缩性能，可以更好地适应巷道地压的变化，不仅可以使因缺乏良好可缩性而被迫停用的装配式钢筋混凝土梯形支架恢复使用，还可以进一步提高工字钢支架的支护效果，减少工字钢支架的使用量，既可提高巷道支护质量，降低支护成本，又可少用钢材和不用木材，有利于生态环境保护和节能减排。
文档编号E21D15/14GK102493824SQ20111041130
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月12日 优先权日2011年12月12日
发明者庄炳元 申请人:庄炳元