一种巷道用钢管混凝土柱-型钢组合门式支架

1.本发明属于煤矿巷道支护领域，具体涉及一种巷道用钢管混凝土柱
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型钢组合门式支架。


背景技术：

2.巷道掘进是煤炭资源生产中的重要一环，通过对部分开拓与回采巷道维护情况进行综合调研发现，煤瓦斯治理巷与采煤工作面同层布置时，因受本工作面侧向支承压力影响变形较大，造成整巷重复利用困难，严重影响矿井采掘接替。
3.目前针对多次动压影响、支护困难巷道的大变形破坏情况，传统的锚杆支护理论与技术难以满足巷道在服务期内的支护要求，往往需要进行多次返修，大大增加了支护成本，降低了巷道工程的掘进效率和安全性，影响矿井采掘接续，极端情况下可能引发安全事故。
4.另外，对于受采动影响的底抽巷，普通锚杆锚索支护的效果一般，有的变形较大破坏严重，可能导致巷道弃用。


技术实现要素：

5.基于上述问题，本实用新型提供一种巷道用钢管混凝土柱-型钢组合门式支架，能够增加巷道支护安全性，有效控制巷道变形，提高矿井新掘巷道支护效率；延长已掘巷道服务期限，降低维护成本，力求实现瓦斯治理巷服务多工作面期间基本不需要维修，具有重大的经济意义和推广价值。
6.上述目的可通过以下技术方案实现：
7.本实用新型提供一种巷道用钢管混凝土柱-型钢组合门式支架，由钢管混凝土柱、纵向连杆和型钢组成，其中：
8.钢管混凝土柱固定于巷道底板上，在巷道断面左右两侧沿巷道纵向各布置一排，钢管混凝土柱支撑巷道帮部支护结构，或者直接支撑巷道帮部围岩；
9.纵向连杆连接同一排相邻两根钢管混凝土柱；
10.型钢两端通过可拆卸接头连接固定在两侧钢管混凝土柱的顶端，形成门式支架，型钢支撑巷道顶板支护结构，或者直接支撑巷道顶板围岩。
11.优选的，所述钢管混凝土柱由圆形空心钢管和浇筑在钢管内部的快硬混凝土构成。
12.优选的，所述圆形空心钢管上预留有注浆口。
13.优选的，所述圆形空心钢管的管身上焊接有托盘和加强筋，加强筋支撑托盘，托盘连接并支撑所述纵向连杆的端部。
14.优选的，所述托盘上开设有第一螺栓孔，所述纵向连杆为槽钢，槽钢端部对应开设有螺栓孔，通过螺栓将纵向连杆连接固定在托盘上。
15.优选的，所述托盘与圆形空心钢管的管身焊接的一端为弧形，弧形与圆形空心钢
管的管身匹配。
16.优选的，所述型钢为槽钢。
17.优选的，所述可拆卸接头为：圆形空心钢管顶部加工有一段外螺纹，通过一法兰连接圆形空心钢管的顶端和型钢。
18.优选的，法兰顶部圆盘开设有多个第二螺栓孔，圆盘中心开设有一个排气排浆孔，槽钢端部对应开设有多个第三螺栓孔和一个排气排浆孔，法兰底部止口设有内螺纹，通过螺栓穿过第三螺栓孔和第二螺栓孔连接槽钢和法兰顶部圆盘，法兰底部止口通过螺纹连接圆形空心钢管。
19.优选的，所述可拆卸接头为：圆形空心钢管顶端加工有一段缺口，缺口两侧的管壁对应开设有第四螺栓孔，槽钢两端底部各焊接有两个竖向钢板，竖向钢板上对应开设有第五螺栓孔，槽钢放置在缺口中，通过螺栓穿过第五螺栓孔和第四螺栓孔连接槽钢和圆形空心钢管。
20.相比于现有技术，本实用新型的有益效果如下：
21.1.本发明针对矩形断面的巷道，提供一种门式支架，能够简洁、快速的完成支护，并且能够节省成本和人工；
22.2.该支护体系中两端的钢管混凝土柱能够充分承受围岩压力，顶部的槽钢抗弯效果较好，两者结合能够有效限制巷道变形；
23.3.对于受采动影响的底抽巷，采用这种支护方式，可以有效地保留此巷道，延长巷道服务期限，并可作为下位煤层的顺槽使用，实现一巷多用，减少巷道开掘数量、减轻煤柱资源损失、降低维护成本。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
25.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容涵盖的范围内。
26.图1为一个实施例的整体主视示意图；
27.图2为图1的侧视示意图；
28.图3为图2的局部放大示意图；
29.图4为一个实施例的托盘结构示意图；
30.图5为一个实施例的型钢结构示意图；
31.图6为一个实施例的法兰结构示意图，其中(a)为侧视图，(b) 为俯视图；
32.图7为另一个实施例的整体主视示意图；
33.图8为图7的侧视示意图；
34.图9为另一个实施例的钢管端部示意图，其中(a)为横截面示意图， (b)为主视示
意图，(c)为侧视示意图；
35.图10为另一个实施例的型钢与竖向钢板结构示意图；
36.图11为另一个实施例的竖向钢板变形结构示意图；
37.图12为组合支撑体系支护状态结构示意图。
具体实施方式
38.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
39.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
40.需要理解的是，术语“包括/包含”、“由
……
组成”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含
……”
、“由
……
组成”限定的要素，并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。
41.还需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中心”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置、部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，不能理解为对本发明的限制。
42.以下结合较佳的实施方式对本发明的实现进行详细的描述。
43.参见图1、图2，一种巷道用钢管混凝土柱-型钢组合门式支架，由钢管混凝土柱1、纵向连杆4和型钢2组成，其中：
44.钢管混凝土柱1固定于巷道底板上，在巷道断面左右两侧沿巷道纵向各布置一排，钢管混凝土柱1支撑巷道帮部支护结构，或者直接支撑巷道帮部围岩；
45.纵向连杆4连接同一排相邻两根钢管混凝土柱1；
46.型钢2两端通过可拆卸接头连接固定在两侧钢管混凝土柱1的顶端，型钢2支撑巷道顶板支护结构，或者直接支撑巷道顶板围岩。
47.本发明的钢管混凝土柱-型钢组合支撑体系克服普通钢管混凝土支架存在的问题，可在井下巷道组装成型，其结构简单、施工便捷，能够节省成本，整个支护体系与巷道断面形状一致，钢管混凝土柱1和型钢2紧贴围岩或者支撑在巷道支护结构上，可以适应围岩的变形，提高巷道工程的掘进效率和安全性，不影响矿井采掘接续，可使巷道得到有效支护。
48.具体的，钢管混凝土柱1由圆形空心钢管和浇筑在钢管内部的快硬混凝土构成。圆形空心钢管施工便捷，快硬混凝土能够适应巷道快速支护的需求。
49.较佳的，圆形空心钢管上预留有注浆口5，以便于向钢管内灌注混凝土。注浆口由
空心钢管段形成，焊接于圆形空心钢管外壁的中下部，与圆形空心钢管内部连通。
50.继续参见图3，圆形空心钢管的管身上焊接有托盘6和加强筋7，加强筋7支撑托盘6，托盘6连接并支撑所述纵向连杆4的端部。托盘6焊接在圆形空心钢管外壁，在钢管高度上布置有两组，分别位于上部管壁和下部管壁；加强筋7也焊接在圆形空心钢管外壁，紧挨托盘6下部，且每个托盘6下部焊接两道加强筋7。
51.加强筋7采用一块三角形钢板，一边贴附焊接在钢管外壁，另一边支撑托盘6，三角形钢板能够提供足够的支撑强度。
52.具体的，如图4，托盘6采用一条形钢板，条形钢板上开设有第一螺栓孔8，纵向连杆4为槽钢，槽钢端部对应开设有螺栓孔，通过螺栓将纵向连杆4连接固定在托盘6上。
53.较佳的，托盘6与圆形空心钢管的管身焊接的一端设计为弧形，例如半圆形弧，弧形与圆形空心钢管的管身匹配，能够与圆形空心钢管的管壁无缝贴合，确保连接强度和稳定性。
54.本发明还可在圆形空心钢管底部设置一圆台型底座3，同时圆形空心钢管底部圆台处也焊接有加强筋，沿圆周均匀布置，共布置四道，以确保钢管柱支撑的稳定性。
55.再参见图5、图6，本发明的型钢2为槽钢。
56.可拆卸接头的一种实施方式为：圆形空心钢管顶部加工有一段外螺纹，通过一法兰9连接圆形空心钢管的顶端和型钢2。
57.具体的，法兰顶部圆盘开设有多个第二螺栓孔10，圆盘中心开设有一个排气排浆孔11，槽钢端部对应开设有多个第三螺栓孔12和一个排气排浆孔13，法兰底部止口设有内螺纹，通过螺栓穿过第三螺栓孔12和第二螺栓孔10连接槽钢和法兰顶部圆盘，法兰底部止口通过螺纹连接圆形空心钢管，如图1、图2所示。通过法兰连接槽钢和钢管，施工便捷，操作简单，通过采用高强螺栓能够实现较高的连接强度，能够实现快装和快拆，可重复利用，降低了支护成本。
58.参见图7-图10，本发明公开了另一种可拆卸接头：圆形空心钢管顶端加工有一段缺口14，缺口两侧的管壁对应开设有第四螺栓孔15，槽钢两端底部各焊接有两个竖向钢板16，竖向钢板16上对应开设有第五螺栓孔17，槽钢放置在缺口中，通过螺栓穿过第五螺栓孔17和第四螺栓孔 15连接槽钢和圆形空心钢管。
59.竖向钢板16可采用平钢板，第五螺栓孔17在平钢板的两端各开设一个，相应的圆形空心钢管顶端的第四螺栓孔15也开设两个，通过将槽钢两端卡在缺口14中，同时借助螺栓穿过竖向钢板16和圆形空心钢管顶端，将槽钢与圆形空心钢管牢固地连接固定。
60.又如图11，竖向钢板16可采用弧形钢板，弧形钢板能够与圆形空心钢管的管壁无缝贴合，第五螺栓孔17在弧形钢板上开设一个，开设在弧形钢板的中间位置，相应的圆形空心钢管顶端的第四螺栓孔15也开设一个，以便于穿螺栓固定。
61.普通钢管混凝土支架多为圆形或者椭圆形，并不特别适用于矩形巷道。如图12所示，本发明针对矩形断面的巷道，设计钢管混凝土柱-型钢组合门式支架，整体为矩形框架结构，用于支撑矩形断面的巷道，钢管混凝土柱1可支撑在巷道帮部支护结构上，或者直接支撑巷道帮部围岩上，型钢2可支撑在巷道顶板支护结构上，或者直接支撑巷道顶板围岩上，能够简洁、快速的完成支护，并且能够节省成本和人工。
62.该支护体系能够充分承受围岩压力，结合锚杆超前支护，有效限制巷道顶底板位
移，延长已掘巷道服务期限，降低支护成本。
63.本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。
64.以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。