一种六边形短臂半开放式支护的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种煤矿巷道用设施，具体涉及一种六边形短臂半开放式支护及其施工工艺。
【背景技术】
[0002]一、矿工钢梯形棚支护存在的缺点:
[0003]1、顶梁和腿过长(一般在2m以上)，受压后易弯曲，损坏率高；弯曲后需要专用设备校正，运输量大，运输成本高，报废率高，可重复利用率低。
[0004]2、两腿为俯式承压，不仅要承受顶压，还要承受侧压，易造成弯曲。
[0005]3、一般均为对棚支护，用料多，成本高。
[0006]4、由于两腿的承压面是矿工钢的端头，即使穿靴，柱靴按0.2 X 0.2 X 2=0.08m2,按对棚计算:0.08X2=0.16 m2，由于承压面积小，底鼓速度快，巷道高度不能保证，维修量大。
[0007]5、由于底鼓速度快，巷道高度不能保证，一般情况巷道维修需要提接头，一方面提接头工作量大，进度慢，需要较多的维修队伍，维修成本高；另一方面，豫西三软煤层厚度薄，多次提接头易造成大量矸石掺入煤中，降低煤质。
[0008]6、由于该支护梁腿不宜过长，所以巷道断面不能满足要求。
[0009]二、U型棚存在的缺点:
[0010]1、U型棚虽然顶部呈拱形，减小了顶部压力，但由于其高度高(一般在3-3.5 m)，增加了腿的受侧压高度。虽然U型钢强度高，但由于其高度远高于梯形棚的高度(2-2.3 m)，所以其强度会大大降低，而所受的侧压远大于梯形棚腿所承受的压力，依然易弯曲或扭曲变形，且易造成拱形顶梁变成Λ型(顶梁本身有U型变成V型)报废率高，可重复利用率低。略微轻一点的还需要运到地面由专用设备维修，维修成本高。
[0011]2、U型棚和梯形棚存在同样的地鼓问题。虽然其高度和断面比梯形棚增加了许多，无非是延长了巷道的维修周期。而延长维修周期并不能使其在一个维修周期内服务整个工作面的回采，相反维修周期的延长使提接头的高度增加了，工作量增加了，维修成本并没有降低。
[0012]3、豫西三软煤层的平均厚度在3-4 m，U型棚的高度(3_3.5 m)增加后，其高度常常大于煤层厚度，这就使在掘进和维修过程中出现大量矸石，煤质没有保证。
[0013]4、由于U型棚的高度过高，使其在施工过程中顶梁架设困难，劳动强度大，掘进速度慢，且易发生安全事故。
[0014]5、U型棚虽然有连扳连接，由于其棚与棚之间无法安置撑杆，所以在压力作用下棚与棚之间的棚距不能得到保证，出现变形，甚至出现U型钢扭曲现象。
[0015]6、U型棚虽为弹性支护，但由于其顶梁的弯曲度与腿上部的弯曲度出现不符或腿上部的弯曲长度不够时，常常出现卡兰螺丝拉断现象。
[0016]7、由于U型棚为弧形，其加工需要特殊设备，加工与维修难度大，维修时需要在井上下来回运输，费时费工，维修成本高。且由于是弧形，不方便运输与存放，尤其是顶梁在抬运过程中易滑落砸伤工人脚部。
【实用新型内容】
[0017]本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足而提供一种六边形短臂半开放式支护及其施工工艺。
[0018]该支护减少了架棚的事故率，提高了架棚的进度，提高了梁棚的抗压强度。
[0019]本实用新型的目的是这样实现的:
[0020]一种六边形短臂半开放式支护，包括支护本体，所述的支护本体由第一短臂、第二短臂、第三短臂、第四短臂、第五短臂和第六短臂构成，所述的第一短臂、第二短臂、第三短臂、第四短臂、第五短臂和第六短臂之间首尾一次通过铰接的方式活动连接。
[0021]基于以上所述，所述的第一短臂和第四短臂水平布置，所述的第一短臂为巷道顶面支护，所述的第四短臂为巷道底面支护；
[0022]所述的第一短臂、第二短臂、第三短臂、第四短臂、第五短臂、第六短臂相邻的夹角均大于90度。
[0023]基于以上所述，所述的水平布置的第一短臂的中心和第四短臂的中心之间设置有竖直立柱。
[0024]基于以上所述，所述的水平布置的第一短臂的两端和第四短臂的两端之间还设置有备用立柱。
[0025]基于以上所述，所述的第二短臂、第三短臂、第五短臂、第六短臂的长度相等，所述的第一短臂和第四短臂长度相等。
[0026]基于以上所述，所述的第一短臂、第二短臂、第三短臂、第四短臂、第五短臂和第六短臂的两端分别安装有铰接件一和铰接件二，所述的铰接件一和铰接件二相互铰接。
[0027]基于以上所述，所述的第一短臂、第二短臂、第三短臂、第四短臂、第五短臂和第六短臂均为工字型结构，所述的铰接件一固定卡装在第一短臂、第二短臂、第三短臂、第四短臂、第五短臂和第六短臂的一端，所述的铰接件二(12)固定扣装在另一端。
[0028]一种六边形短臂半开放式支护的施工工艺工艺如下:
[0029]I)施工前处理，要先对待施工巷道煤岩体进行提前预注水，以充分胶结煤体，防止在替换支护期间帮顶流煤造成冒顶堵风事故；
[0030]2)支架安装，包括以下步骤:
[0031]①安放第一短臂:按照预先设计的巷道高度及棚距掏好梁挑窝，用钢尺量具和悬挂铅垂线的方法对顶高度及梁窝深度进行检校，将前探梁前移至要求位置，前探梁是指在老棚架顶梁固定向新架设顶梁部位探出用以托住新架顶梁的托梁，一般采用矿工钢、Π型钢梁或木梁，由作业人员将第一短臂托放至前探梁上部，按照预先设计的棚距将第一短臂摆放固定到位，使第一短臂的中心与巷道中心线对齐，并用水平仪检校第一短臂水平度，然后用竹笆、椽杆按照施工标准进行护顶；
[0032]②安放第二短臂、第六短臂:按照预先设计的角度与长度掏挖巷道两侧上部，并使第二短臂、第六短臂与第一短臂联接，侧探梁前移托住第二短臂、第六短臂，侧探梁是指在老棚架两帮上侧梁固定向新架设侧梁部位探出用以托住新架侧梁的托梁，一般采用矿工钢、Π型钢梁或木梁，然后用竹笆、椽杆按照施工标准进行护顶；
[0033]③安放第三短臂、第五短臂:按照预先设计的角度与长度掏挖巷道两侧下部，并使第三短臂、第五短臂分别与第二短臂、第六短臂联接；
[0034]④放置第四短臂:安放第四短臂前，要对巷道底板进行落底平整，要用水平仪进行校正，第四短臂放置后，确保第四短臂安放水平，然后使得第四短臂与第三短臂、第五短臂联接；
[0035]⑤打设竖直立柱:按照预先的设计要求，竖直立柱沿第一短臂和第四短臂中部打设，打设时要悬挂铅垂线进行校正，确保竖直立柱垂直于第一短臂和第四短臂，然后竖直立柱上端要用木楔塞紧；
[0036]⑥连接连扳:在两帮上下侧梁上端连接好连扳，并使之与侧梁固定死。在每两架棚之间的顶梁、侧梁部位要用Φ多60mm圆木作撑杆，顶部与底部各三道撑杆，两侧梁各两道，不得松动。
[0037]基于以上所述，所述的第四短臂安放要放在坚实的底板上，如底板为煤底时，要在底梁下部加设垫板，以增加底梁与煤底的接触面积。
[0038]本实用新型具有如下的优点:
[0039]1、此支护工艺采用六边形变梯形棚或U型棚的半封闭支护为闭合式支护，六边均为线型臂梁，两端采用铰接方式连接，受顶、底、侧压时，六边形根据受力情况发生变化达到一种受力平衡稳定状态。该支护方式结构简单，便于架设，维修方便，可重复使用。
[0040]2、六方型支护把梯形棚或U型棚的两腿直立变成了角型解决了侧压问题，它使侧帮的受压高度减少了 50%，其中下部的50%有承压变成了卸压。使顶底梁两端的立柱不受侧压，仅承受顶底压力，提高了抗压强度。
[0041]3、由于第四短臂和侧梁的使用，扩大了巷道的卸压面积，同时也扩大了每架棚的承压面积，即:梯形棚或U型棚的柱脚穿鞋大小按0.2X0.2X2=0.08平方米，而按11号矿工钢，地梁长3米，侧梁按1.3米计算，5.6X0.09=0.504平方米，是梯形棚或U型棚的6倍，极大降低了地鼓的速度。巷道由于地鼓而从棚间挤出的煤或矸通过及时清理，就能随时保证巷道的高度。解决了梯形棚和U型棚因地鼓和修护不及时造成的巷道地面不断上升，巷道高度不够等问题。
[0042]4、由于在顶底梁中间使用3根支柱，就等于变相把长的顶底梁(如3m)变成了短梁(1.5m)，根据理论计算，当同样材料的梁有2m变成1.5m时，其能承载的压力可以提高3.16倍，这与过去梯形棚和U型棚2m以上的腿与梁相比，单棚的承压相当于过去的3棚，提高了臂梁的抗压强度。
[0043]5、由于臂梁与臂梁之间采用铰接，可使得臂梁能够180度翻身，也就是说在臂梁出现微弯曲时，只要把臂梁进行180度翻身，就可以利用矿压自动校正臂梁的弯曲，避免了过去臂梁、腿弯曲后拉来拉去进行校正的麻烦，同时也减少了支护材料的损耗，减少了材料的运输量和损坏率(U型棚由于压力和修护不及时会造成很大的一次性损耗，过去的梯形棚因弯曲造成损耗)。因为其不易弯曲，该支护材料可重复使用，降低了成本。
[0044]6、由于公母铰接在设计上采用背靠背无间隙连接，销轴与孔实现大间隙，所以减小了销轴的受力。可以说在正常状态下