一种矿山巷道用的高强度组合钢支架制造技术

本实用新型专利技术公开了一种矿山巷道用的高强度组合钢支架，它是由两节顶部弧形构件、两节分布在顶部弧形构件两侧的墙部弧形构件和连接两节墙部弧形构件的底部弧形构件组成的封闭式钢支架结构，要求顶部弧形构件和墙部弧形构件在一个同心圆上，底部弧形构件采用反拱结构且圆弧半径大于其他弧形构件；每节弧形构件两端通过法兰式连接；上述所有弧形构件均是断面为矩形的箱式结构。本实用新型专利技术整体构件为钢板焊接而成的箱式结构，加工时，只要按拱形构件的弯曲形状在钢板上切割出两块弧形面板，再切割出两快长条形板，四块板焊接在一起即可成型；成型后断面形状一致，整体受力均衡，保持设计的承载能力，实现了支架在巷道轴向的稳定性问题。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及到矿山巷道支护用的支架。
技术介绍
在现阶段矿山开采逐步向深部发展，深部开采普遍存在地质构造复杂多变，岩石破碎，岩性较差，地压较大，岩石遇水膨胀等现象。为保障井下施工安全，确保巷道有效断面不变形，保证通风和运输安全，针对地压大、应力高的采掘巷道，尤其是运输大巷，回风大巷，普遍采用U型钢拱形支架进行刚性支撑。U型钢拱形支架由拱形顶梁和两侧的竖直支腿组成。经过长期观察，U型钢拱形支架存在加工残余应力大、易变形、抗压能力低及抵抗巷道两帮侧压能力较差的缺点。特别是在巷道受开采扰动和岩石自身支撑作用削弱的情况下，U型钢支架破坏更为明显，往往是前面施工，后面紧跟卧底修复，给矿山安全带来严重威胁，造成较大的经济损失。为此，中国专利公开号CN203515610U公开了一种“马蹄形高强复合支架”，该支架是由数段弯曲的断面为马蹄形的钢管连接组成，连接方式是用高强度套管进行套接；另外，在马蹄形钢管上设有注浆孔，通过注浆孔在马蹄形钢管的管腔中注入复合高强轻质材料。使用时，在现场先按照巷道断面形状进行组装，随后注入复合高强度轻质材料即可。说明书中认为，“本技术整体受力均衡，不会出现单一支架受力过大的现象，大大提高支架的承载能力，并解决了支架在巷道轴向的稳定性问题”。但是，在实施时发现，所说的上述优点无法实现，因为马蹄形的钢管市面上根本没有，无法用这种钢管制作，即使用圆管形钢管也很难弯曲成形，即使弯曲成形但断面形状易发生不规则变化，造成整体受力不均衡，某一部位会减弱承载能力，根本实现不了支架在巷道轴向的问题；另外所说的连接方式是用高强度套管进行套接，但在施工现场组装时，受施工条件限制很难实现快速紧密套接，若干不紧密套接又影响支架整体稳定性。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有U形钢支架强度较弱的不足设计一种矿山巷道用的高强度组合钢支架。本技术采取的技术方案是：一种矿山巷道用的高强度组合钢支架，其特征在于，它是由五节弧形构件组成的封闭式钢支架结构；分别为：两节顶部弧形构件、两节分布在顶部弧形构件两侧的墙部弧形构件和连接两节墙部弧形构件的底部弧形构件，要求两节顶部弧形构件和两节墙部弧形构件在一个同心圆上，底部弧形构件采用反拱结构且圆弧半径大于其他弧形构件；在每节弧形构件两端焊接有接头板，通过螺栓进行节与节之间的法兰式连接，从而使支架组合成一个断面与巷道掘进断面相吻合的封闭式钢支架结构；上述所有弧形构件均是由两块弧形钢板和两块条形钢板组焊而成的断面为矩形的箱式结构，其中顶部弧形构件的钢板度不小于20mm；每个构件上设有一个注浆管接头和一个排气溢浆管接头，弧形构件内每隔一段距离焊接有加强筋，加强筋上设有注浆通孔，通过注浆管接头在弧形构件内填充注满有混凝土，使支架形成组合钢混凝土梁拱结构。使用时，为了提高了整个巷道支护能力，支架与支架之间采用角钢连接，使巷道中的所有成支架组成一体。本技术与现有技术相比优点如下：1、整体构件为钢板焊接而成的组合钢结构，可根据矿压情况灵活合理设计组合钢断面形状、大小及外形尺寸，具有灵活多变的特点，满足不同巷道尺寸及矿压的要求，比U形钢支架更有优势。2、整体构件为钢板焊接而成的箱式结构，加工时，只要按拱形构件的弯曲形状在钢板上切割出前、后面板，再切割出两侧面的长条形板，四块板焊接在一起即可成型；由于钢板为常用材料，市面上到处都是，很容易实施；成型后断面形状一致，整体受力均衡，保持设计的承载能力，实现了支架在巷道轴向的稳定性问题。3、墙部拱形构件弧度与顶拱构件弧度相同，形成一个稳定的结构，保证了支架整体受力均衡。4、每节拱形构件两端焊接有接头板，通过螺栓进行节与节之间的法兰式连接，在施工现场组装时，不受施工条件限制，实现快速紧密对接，克服了套管式连接的不足。5、构件内每隔一段距离焊接有加强筋，更加改善了支架的受力状况，保证了支架整体受力均衡，实现了支架在巷道轴向的稳定性问题。另外，现有技术的“马蹄形高强复合支架”是无法在钢管内焊接加强筋的，本申请可在组焊成型时实现焊接加强筋的问题。6、墙部构件设计为拱形，支架安装后再按照巷道的设计轮廓线施工上混凝土，支架埋藏于混凝土中，增加了支架抵抗巷道侧帮部压力的能力；底部采用反拱结构，有效的避免了底鼓造成的巷道断面变小，巷道修复量大，支架容易变形的弱点。7、支架与支架之间可采用金属杆件连接成整体，提高了整个巷道支护能力。8、支架的整个形状近似为双弧形，其具有适应高地压，异形巷道支护特点，适用范围广，抗压能力大，特别适用于高压，易膨胀地层巷道支护，解决了当前破碎高压地层支护难题。附图说明图1是本技术实施例主视图，图中示出支架结构及使用状态；图2是图1的局部A-A剖面放大图，图中示出构件的结构；图3是图1的B-B剖面侧视图，图中示出两架支架及其安装后相互连接情况。图例说明，1-顶部弧形构件；2-墙部弧形构件；3-底部弧形构件；4-接头板；5-注浆管接头；6-排气溢管接头；7a-弧形钢板；7b-条形钢板；8-注浆通孔；9-加强筋；10-角钢；11-混凝土；12-设计轮廓线。具体实施方式下面根据附图进一步说明本技术的结构。如图1、2和3所示的矿山巷道用的高强度组合钢支架，它是由五节弧形构件组成的封闭式钢支架结构；分别为：两节顶部弧形构件1、两节分布在顶部弧形构件两侧的墙部弧形构件2和连接两节墙部弧形构件2的底部弧形构件3，要求两节顶部弧形构件1和两节墙部弧形构件2在一个同心圆上，底部弧形构件3采用反拱结构且圆弧半径大于其他弧形构件；在每节弧形构件两端焊接有接头板4，通过螺栓进行节与节之间的法兰式连接，从而使支架组合成一个断面与巷道掘进断面相吻合的封闭式钢支架结构；上述所有弧形构件均是由两块弧形钢板7a和两块条形钢板7b组焊而成的断面为矩形的箱式结构，其中顶部弧形构件1的钢板度不小于20mm；每个弧形构件上设有一个注浆管接头5和一个排气溢浆管接头6，弧形构件内每隔一段距离焊接有加强筋9，加强筋9上设有注浆通孔8，通过注浆管接头5在弧形构件内填充注满有混凝土11，使支架形成组合钢混凝土梁拱结构。使用时，为了提高了整个巷道支护能力，支架与支架之间采用角钢连接，使巷道中的所有成支架组成一体。上述顶部弧形构件1与墙部弧形构件2的弧度、尺寸根据巷道净断面高度及宽度确定。上述底部弧形构件3的弧度尺寸要本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矿山巷道用的高强度组合钢支架，其特征在于，它是由五节弧形构件组成的封闭式钢支架结构；分别为：两节顶部弧形构件、两节分布在顶部弧形构件两侧的墙部弧形构件和连接两节墙部弧形构件的底部弧形构件，要求两节顶部弧形构件和两节墙部弧形构件在一个同心圆上，底部弧形构件采用反拱结构且圆弧半径大于其他弧形构件；在每节弧形构件两端焊接有接头板，通过螺栓进行节与节之间的法兰式连接，从而使支架组合成一个断面与巷道掘进断面相吻合的封闭式钢支架结构；上述所有弧形构件均是由两块弧形钢板和两块条形钢板组焊而成的断面为矩形的箱式结构，其中顶部弧形构件的钢板度不小于20mm；每个弧形构件上设有一个注浆管接头和一个排气溢浆管接头，弧形构件内每隔一段距离焊接有加强筋，加强筋上设有注浆通孔，通过注浆管接头在弧形构件内填充注满有混凝土，使支架形成组合钢混凝土梁拱结构。

【技术特征摘要】
1.一种矿山巷道用的高强度组合钢支架，其特征在于，它是由五节弧形构
件组成的封闭式钢支架结构；分别为：两节顶部弧形构件、两节分布在顶部弧
形构件两侧的墙部弧形构件和连接两节墙部弧形构件的底部弧形构件，要求两
节顶部弧形构件和两节墙部弧形构件在一个同心圆上，底部弧形构件采用反拱
结构且圆弧半径大于其他弧形构件；在每节弧形构件两端焊接有接头板，通过
螺栓进行节与节之间的法兰式连接，从而...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄瑞平，李言勇，宗永宏，戴国民，叶青，李志刚，蒋勇，刘栩鹏，
申请(专利权)人：江苏省矿业工程集团有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32