一种高强度巷道支护支架的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种高强度巷道支护支架，所述支架包括封闭式的外部支撑框架，所述外部支撑框架具体包括位于支架顶端的顶拱件、位于支架底端的底拱件、连接在顶拱件和底拱件之间的竖向支撑件，所述顶拱件上设有两端焊接在顶拱件上的呈水平方向的上横梁，所述竖直支撑件之间焊接有呈水平方向的下横梁，所述上横梁与顶拱件之间还设有两根顶拱斜撑，在所述下横梁与底拱件之间设有两根底拱斜撑。本实用新型所述支架加强了外部支撑框架的强度和刚度，显著提高了巷道关键点的强度和刚度，从而显著提高整体支护支架的强度和刚度、提高支架的整体稳定性，为巷道底角围岩施加一定的预紧力，改善支护支架对围岩的支撑效果。
【专利说明】一种高强度巷道支护支架
【技术领域】
[0001]本实用新型属于隧道工程、地下工程支护【技术领域】，尤其涉及采矿工程的支护结构，具体涉及一种高强度巷道支护支架。
【背景技术】
[0002]随着煤炭新区的开发建设，破碎、极软岩巷道支护难题逐渐凸显，该类巷道变形呈现出持续的非线性大变形特征，给煤矿建设带来极大困难。该类特殊围岩含有较高比例的膨胀性粘土矿物，岩层胶结程度差，属于力学强度较低的极软岩层。与传统复杂条件巷道相t匕，煤层赋存范围内无坚硬岩层，岩层本身难以形成承载结构，强烈的膨胀变形极易导致锚杆预应力丧失，锚固支护亦难以形成稳定、有效的承载结构；传统的棚式支护难以抵抗围岩的巨大膨胀变形能，同时由于强膨胀性粘土矿物比重较大，注浆加固方式难以实施，现有的支护方式以及相关支护方式的组合根本无法取得预期的支护效果，现有的支护方式主要存在以下两个主要问题:
[0003](I)由于覆岩范围内无坚硬岩层，主动支护方式难以找到有效的着力点，难以形成稳定的锚固结构，主动支护效果难以发挥。
[0004](2)传统的棚式支架强度低、刚度低、稳定性差，难以有效控制围岩变形。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是为了克服现有支护支架的不足，提供了一种高强度巷道支护支架，所述巷道支护支架具有强度高、刚度高和造价低的优点。
[0006]为实现上述实用新型目的，本实用新型采用下述技术方案予以实现:
[0007]—种高强度巷道支护支架，所述支架包括封闭式的外部支撑框架，所述外部支撑框架具体包括位于支架顶端的顶拱件、位于支架底端的底拱件、连接在顶拱件和底拱件之间的两根竖向支撑件，所述顶拱件上设有两端焊接在顶拱件上的呈水平方向的上横梁，所述竖直支撑件之间焊接有呈水平方向的下横梁，所述上横梁与顶拱件之间还设有两根顶拱斜撑，在所述下横梁与底拱件之间设有两根底拱斜撑。
[0008]对上述技术方案的进一步改进，所述顶拱斜撑的一端设在上横梁的中心点位置，另一端设在顶拱件上，两根顶拱斜撑以上横梁中心点所在纵向中心轴为对称轴呈对称分布。
[0009]对上述技术方案的进一步改进，所述两根顶拱斜撑之间的夹角为90-120°。
[0010]对上述技术方案的进一步改进，所述底拱斜撑的一端设在下横梁的中心点位置，另一端设在底拱件上，两根底拱斜撑以下横梁中心点所在纵向中心轴为对称轴呈对称分布。
[0011]对上述技术方案的进一步改进，所述两根底拱斜撑之间的夹角为90-150°。
[0012]对上述技术方案的进一步改进，所述上横梁和下横梁之间的间距为2400mm-3300mm。[0013]对上述技术方案的进一步改进，所述顶拱件由采用法兰连接的多节顶拱内节组成。
[0014]对上述技术方案的进一步改进，所述底拱件与竖向支撑件之间采用连接板连接。
[0015]与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是:本实用新型所述支架包括封闭式的外部支撑框架和内部支撑组件，外部支撑框架可以使巷道围岩形成承载结构，发挥其稳定的支护功能，内部支撑组件包括横梁和斜撑结构，进一步加强了外部支撑框架的强度和刚度，显著提高了巷道关键点的强度和刚度，从而显著提高整体支护支架的强度和刚度、提高支架的整体稳定性，同时可为巷道底角围岩施加一定的预紧力，改善支护支架对围岩的支撑效果。
[0016]结合附图阅读本实用新型的【具体实施方式】后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型所述高强度支护支架的结构示意图。
[0018]图中，1、顶拱件；2、底拱件；3、法兰；4、连接板；5、上横梁；6、下横梁；7、顶拱斜撑；8、底拱斜撑；9、竖向支撑件。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型的技术方案作进一步详细的说明。
[0020]实施例1
[0021]如图1所示，本实用新型所述高强度巷道支护支架包括封闭式的外部支撑框架，所述外部支撑框架具体包括位于支架顶端的顶拱件1、位于支架底端的底拱件2、连接在顶拱件I和底拱件2之间的两根竖向支撑件9，所述顶拱件I上设有两端焊接在顶拱件的呈水平方向的上横梁5，所述上横梁的焊接位置设在顶拱件与竖向支撑件的两侧连接位置偏上方，所述竖直支撑件之间焊接有呈水平方向的下横梁6，所述下横梁6的焊接位置设在底拱件2与竖向支撑件9的两侧连接位置处偏上方，所述上横梁5与顶拱件I之间还设有两根顶拱斜撑7，在所述下横梁6与底拱件2之间设有两根底拱斜撑8。所述上横梁5、下横梁
6、两根顶拱斜撑7和两根底拱斜撑8共同组成内部支撑组件。
[0022]所述顶拱件I由采用法兰3连接的多节顶拱内节组成。所述底拱件与竖向支撑件之间采用连接板4连接。所述底拱件也可由连接板连接组成的多节底拱内节组成，也可为一体式结构。
[0023]本实用新型通过在现有支架易变形的底角位置增加下横梁6、拱肩关键位置增加上横梁5进行加固，上下两横梁根据现场情况，在保证两横梁之间合理高度的同时，两横梁的位置可以上下移动，本实施例中所述上横梁和下横梁之间的间距为2400mm-3300mm，此种间距范围的设置可以最大程度发挥上、下横梁对外部支撑框架的加固和支撑作用；两横梁可平行布置，也可不平行布置，以提高关键点的强度和刚度。
[0024]本实用新型通过在横梁的基础上进一步在顶拱范围内增加两根顶拱斜撑7进行加固，在底拱范围内增加两根底拱斜撑8进行加固，本实施例中，所述顶拱斜撑的一端焊接在上横梁的中心点位置，另一端焊接在顶拱件上，两根顶拱斜撑以上横梁中心点所在纵向中心轴为对称轴呈对称分布，所述两根顶拱斜撑之间的夹角为90-120°。所述底拱斜撑的一端焊接在下横梁的中心点位置，另一端焊接在底拱件上，两根底拱斜撑以下横梁中心点所在纵向中心轴为对称轴呈对称分布，所述两根底拱斜撑之间的夹角为90-150°。满足此角度设置的两根顶拱斜撑和底拱斜撑可以一方面提高支护支架整体对巷道的支护强度，另一方面还可以提高顶拱和底拱范围内的强度和刚度，从而进一步增强内部支撑组件对外部支撑框架的加固作用。
[0025]本实用新型所述支护支架的制作方法如下:将型钢材料根据巷道尺寸要求，制作成顶拱件、底拱件和竖直支撑件，顶拱范围内组件采用法兰连接，底拱范围内部件采用连接板连接，外部支撑框架连接形成封闭式结构，在其内部顶拱位置、底拱位置焊接两根横梁，上下两横梁保持一定间距，在上横梁上侧的顶拱范围内和下横梁下侧的底拱范围内，按照一定角度焊接两根顶拱斜撑和两根底拱斜撑，即形成本实用新型所述高强度巷道支护支架。
[0026]以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。
【权利要求】
1.一种高强度巷道支护支架，其特征在于，所述支架包括封闭式的外部支撑框架，所述外部支撑框架具体包括位于支架顶端的顶拱件、位于支架底端的底拱件、连接在顶拱件和底拱件之间的两根竖向支撑件，所述顶拱件上设有两端焊接在顶拱件上的呈水平方向的上横梁，所述竖直支撑件之间焊接有呈水平方向的下横梁，所述上横梁与顶拱件之间还设有两根顶拱斜撑，在所述下横梁与底拱件之间设有两根底拱斜撑。
2.根据权利要求1所述的高强度巷道支护支架，其特征在于，所述顶拱斜撑的一端设在上横梁的中心点位置，另一端设在顶拱件上，两根顶拱斜撑以上横梁中心点所在纵向中心轴为对称轴呈对称分布。
3.根据权利要求2所述的高强度巷道支护支架，其特征在于，所述两根顶拱斜撑之间的夹角为90-120°。
4.根据权利要求1所述的高强度巷道支护支架，其特征在于，所述底拱斜撑的一端设在下横梁的中心点位置，另一端设在底拱件上，两根底拱斜撑以下横梁中心点所在纵向中心轴为对称轴呈对称分布。
5.根据权利要求4所述的高强度巷道支护支架，其特征在于，所述两根底拱斜撑之间的夹角为90-150°。
6.根据权利要求1所述的高强度巷道支护支架，其特征在于，所述上横梁和下横梁之间的间距为2400mm-3300mm。
7.根据权利要求1所述的高强度巷道支护支架，其特征在于，所述顶拱件由采用法兰连接的多节顶拱内节组成。
8.根据权利要求1所述的高强度巷道支护支架，其特征在于，所述底拱件与竖向支撑件之间采用连接板连接。
【文档编号】E21D15/02GK203783605SQ201420136848
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年3月25日 优先权日:2014年3月25日
【发明者】李青海, 杨仁树, 李清 申请人:山东科技大学