U型钢支架的架后让压方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种U型钢支架的架后让压方法，其特征在于：1、获取U型钢支架的起始让压载荷量和起始收缩量，以及获取二次来压时的顶板载荷量和围岩变形量；2、设计的让压装置是硬质橡胶类材料制作的让压条带，由二次让压带和一次均压让压带组成；将让压装置和U型钢支架固定在巷道围岩上；4、随着巷道围岩变形量的增加，起到一次均压让压和二次让压作用，从而整体降低巷道支护成本。

The method and device of pressure release behind U-shaped steel support

【技术实现步骤摘要】
U型钢支架的架后让压方法及装置
本专利技术涉及矿井支护技术。
技术介绍
U型钢支架是煤矿支护的一种被动支护物件，抗拉强度、抗压强度较高，同时具有良好的韧性性能，支撑力较高，支护强度大，可多次使用，被广泛地应用于矿山U形断面巷道，特别是在深部复杂巷道以及松软煤层巷道中。U型钢支架是采用断面为U形的型钢加工而成，将拱形部分和直立部分加工成若干段组件，搭接后通过卡缆固定成一体。U型钢支架的可缩性是依靠搭接段两节U型钢的相对滑动而实现的，而相对滑动的摩擦力是通过卡缆来完成。U型钢支架最佳的受力状态是壁后充填密实后使其均匀受压，当作用于U型钢支架上的围岩压力值达到一定值时，支架就会产生压缩，使围岩作用于U型钢支架上的压力下降，从而避免围岩压力大于U型钢支架的承载力而使支架破坏。由于受卡缆性能的影响，目前的U型钢支架可缩性较小，巷道断面缩小20%时就已失稳发生破坏，从而失去了可缩的意义。特别是在巷道断面不规则时支架受力不均，破坏性更大。壁厚充填可以实现支架和岩面紧贴，由于围岩变形的不均匀，进而导致支架受力不均，产生较大的侧向压力，也容易使支架受力不均而破坏。为了弥补支架的可缩性，通常采用了架后垫设背板等方法，使顶板在背板中得到压缩量，改善支架受力状态和整体稳定性，但在实际应用中仍解决不了上述问题。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术了提出了一种U型钢支架的架后让压方法，同时提供用于该方法的装置。技术方案是，一种U型钢支架的架后让压方法，其特征在于，步骤如下：第一步、获取U型钢支架的让压参数调研本矿或相邻矿井已经采用U型钢支架支护后的巷道的围岩变形规律，从而获取U型钢支架的起始让压载荷量和起始收缩量，以及获取二次来压时的顶板载荷量和围岩变形量；第二步、设计让压装置按照第一步获取的U型钢支架的让压参数设计让压装置；让压装置为安装于U型钢支架与拱形顶板之间的硬质橡胶类材料制作的让压条带；让压条带由上下两层组成，上层为二次让压带，下层为一次均压让压带，上下两层的相对面上设有相互镶嵌结构，并在两侧设有对应的螺栓孔；所述的一次均压让压带的断面形状为T字形，T字形竖直部分断面形状为与U型钢支架U形槽的断面形状相配合的倒等腰梯形状；倒等腰梯形状的设计下底宽大于U型钢支架U型槽的中部宽度，能在达到设计压力时收缩变形并被挤压进U型槽内；所述的设计压力等于第一步获取的U型钢支架的让压起始载荷量，且在该载荷下的垂直收缩变形量应等于第一步获取的起始变形量；为此，要求制作一次均压让压带的硬质橡胶类材料的弹性模量、应满足上述让压起始载荷量和起始变形量的设计要求，以及一次均压让压带的设计高度应满足U型钢支架U型槽断面高度加上起始变形量；所述的二次让压带的设计断面形状为矩形，设计宽度与一次均压让压带相等，设计高度应满足二次让压的变形量；为满足二次让压变形量，制作二次让压带的硬质橡胶类材料的弹性模量应满足第一步获取的二次来压时的顶板载荷量和变形量；当制作材料硬度大其弹性模量不能满足要求时，可在二次让压带体内均匀布置的孔洞，一次均压让压带体内沿长度方向设计上V形孔；第三步，让压装置的制作组装与让压过程1、按照第二步的设计，制作出让压装置的一次均压让压带和二次让压带；2，将一次均压让压带压入U型钢支架各段组件的U形槽内，然后再将二次让压带嵌固在一次均压让压带上，并用螺栓固定在一起；3、将安装好让压装置的U型钢支架各段组件在巷道内进行搭接拼装，并用卡缆固紧，使让压装置尽量紧贴岩面支撑在巷道中，然后打上锚杆将U型钢支架固定在巷道围岩上；4、安装完成后，随着巷道围岩变形量的增加，对一次均压让压带产生挤压作用，当挤压力达到让压起始载荷时，一次均压让压带被挤压变形，压入U型钢支架U形槽内，因支架不同部位受到载荷不同，所以让压装置压入U形槽的深度也不同，这样起到了一次均压、让压的作用；随着巷道围岩变形量的进一步增大，二次让压带开始压缩变形，加之让压装置的整体变形，起到了二次让压的作用，既解决了因U型钢支架受力不均所导致的局部破坏问题，也替补了U型钢支架的可缩量，提高了支架的整体适应性，减少维修工作量，从而整体降低巷道支护成本。附图说明图1是让压装置的一次均压让压带构造示意图；图2是让压装置的二次让压带构造示意图；图3是让压装置的整体状态示意图；图4是让压装置的断面和安装在U型钢支架U形槽中的状态图；图5是让压安装让压装置后的U型钢支架使用状态图。图例说明。1-二次让压带，2-一次均压让压带，3-螺栓孔，4-相互镶嵌结构，5-V形孔，6-孔洞，7-卡缆，8-U型钢支架，9-螺栓，10-巷道围岩。具体实施方式参照附图进一步说明本专利技术的技术方案。一种U型钢支架的架后让压方法，步骤如下：第一步、获取U型钢支架的让压参数调研本矿或相邻矿井已经采用U型钢支架支护后的巷道的围岩变形规律，从而获取U型钢支架的起始让压载荷量和起始收缩量，以及获取二次来压时的顶板载荷量和围岩变形量。第二步、设计让压装置按照第一步获取的U型钢支架的让压参数设计让压装置；让压装置为安装于U型钢支架与拱形顶板之间的硬质橡胶类材料制作的让压条带，让压条带如图3所示由上下两层组成，上层为如图2所示的二次让压带1，下层为如图1所示的一次均压让压带2，上下两层的相对面上设有相互镶嵌结构4，并在两侧设有对应的螺栓孔3；如图1所述的一次均压让压带2的断面形状为T字形，T字形竖直部分断面形状为与U型钢支架U形槽的断面形状相配合的倒等腰梯形状；倒等腰梯形状的设计下底宽大于U型钢支架U型槽的中部宽度，能在达到设计压力时收缩变形并被挤压进U型槽内；所述的设计压力等于第一步获取的U型钢支架的让压起始载荷量，且在该载荷下的垂直收缩变形量应等于第一步获取的起始变形量；为此，要求制作一次均压让压带的硬质橡胶类材料的弹性模量、应满足上述让压起始载荷量和起始变形量的设计要求，以及一次均压让压带的设计高度应满足U型钢支架U型槽断面高度加上起始变形量；如图2所述的二次让压带的设计断面形状为矩形，设计宽度与一次均压让压带相等，设计高度应满足二次让压的变形量；为满足二次让压变形量，制作二次让压带的硬质橡胶类材料的弹性模量应满足第一步获取的二次来压时的顶板载荷量和变形量；从以上图中看出，当制作材料硬度大其弹性模量不能满足要求时，可在二次让压带体内均匀布置的孔洞6，一次均压让压带体内沿长度方向设计上V形孔5。第三步，让压装置的制作组装与让压过程1、按照第二步的设计，制作出让压装置的一次均压让压带2和二次让压带1；2、将一次均压让压带2压入U型钢支架8各段组件的U形槽内，然后再将二次让压带2通过相互镶嵌结构4嵌固在一次均压让压带2上，并用螺栓9通过螺栓孔3固定在一起，如图4所示；3、将安装好让压装置的U型钢支架8各段组件在巷道内进行搭接拼装，并用卡缆7固紧，使让压装置尽量紧贴巷道本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种U型钢支架的架后让压方法，其特征在于采用如下步骤：第一步、获取U型钢支架的让压参数/n调研本矿或相邻矿井已经采用U型钢支架支护后的巷道围岩变形规律，从而获取U型钢支架的起始让压载荷量和起始收缩量，以及获取二次来压时的顶板载荷量和围岩变形量；/n第二步、设计让压装置/n按照第一步获取的U型钢支架的让压参数设计让压装置；让压装置为安装于U型钢支架与拱形顶板之间的硬质橡胶类材料制作的让压条带，让压条带由上下两层组成，上层为二次让压带，下层为一次均压让压带，上下两层的相对面上设有相互镶嵌结构，并在两侧设有对应的螺栓孔；/n所述的一次均压让压带的断面形状为T字形， T字形竖直部分断面形状为倒等腰梯形状；倒等腰梯形状的设计下底宽大于U型钢支架U型槽的中部宽度，能在达到设计压力时收缩变形并被挤压进U型槽内；所述的设计压力等于第一步获取的U型钢支架的让压起始载荷量，且在该载荷下的垂直收缩变形量应等于第一步获取的起始变形量；为此，要求制作一次均压让压带的硬质橡胶类材料的弹性模量、应满足上述让压起始载荷量和起始变形量的设计要求，以及一次均压让压带的设计高度应满足U型钢支架U型槽断面高度加上起始变形量；/n所述的二次让压带的设计断面形状为矩形，设计宽度与一次均压让压带相等，设计高度应满足二次让压的变形量；为满足二次让压变形量，制作二次让压带的硬质橡胶类材料的弹性模量应满足第一步获取的二次来压时的顶板载荷量和变形量；/n当制作材料硬度大、其弹性模量不能满足要求时，可在二次让压带体内沿宽度方向均匀布置上孔洞，一次均压让压带体内沿长度方向设计上V 形孔；/n第三步，让压装置的制作组装与让压过程/n1、按照第二步的设计，制作出让压装置的一次均压让压带和二次让压带；/n2，将一次均压让压带压入U型钢支架各段组件的U形槽内，然后再将二次让压带嵌固在一次均压让压带上，并用螺栓固定在一起；/n3、将安装好让压装置的U型钢支架各段组件在巷道内进行搭接拼装，并用卡缆固紧，使让压装置尽量紧贴岩面支撑在巷道中，然后打上锚杆将U型钢支架固定在巷道围岩上；/n4、安装完成后，随着巷道围岩变形量的增加，对一次均压让压带产生挤压作用，当挤压力达到让压起始载荷时，一次均压让压带被挤压变形，压入U型钢支架U形槽内，因支架不同部位受到载荷不同，所以让压装置压入U形槽的深度也不同，起到了一次均压、让压的作用；随着巷道围岩变形量的进一步增大，二次让压带开始压缩变形，进行二次让压，替补U型钢支架的可缩量，从而提高支架的整体适应性。/n...

【技术特征摘要】
1.一种U型钢支架的架后让压方法，其特征在于采用如下步骤：第一步、获取U型钢支架的让压参数
调研本矿或相邻矿井已经采用U型钢支架支护后的巷道围岩变形规律，从而获取U型钢支架的起始让压载荷量和起始收缩量，以及获取二次来压时的顶板载荷量和围岩变形量；
第二步、设计让压装置
按照第一步获取的U型钢支架的让压参数设计让压装置；让压装置为安装于U型钢支架与拱形顶板之间的硬质橡胶类材料制作的让压条带，让压条带由上下两层组成，上层为二次让压带，下层为一次均压让压带，上下两层的相对面上设有相互镶嵌结构，并在两侧设有对应的螺栓孔；
所述的一次均压让压带的断面形状为T字形，T字形竖直部分断面形状为倒等腰梯形状；倒等腰梯形状的设计下底宽大于U型钢支架U型槽的中部宽度，能在达到设计压力时收缩变形并被挤压进U型槽内；所述的设计压力等于第一步获取的U型钢支架的让压起始载荷量，且在该载荷下的垂直收缩变形量应等于第一步获取的起始变形量；为此，要求制作一次均压让压带的硬质橡胶类材料的弹性模量、应满足上述让压起始载荷量和起始变形量的设计要求，以及一次均压让压带的设计高度应满足U型钢支架U型槽断面高度加上起始变形量；
所述的二次让压带的设计断面形状为矩形，设计宽度与一次均压让压带相等，设计高度应满足二次让压的变形量；为满足二次让压变形量，制作二次让压带的硬质橡胶类材料的弹性模量应满足第一步获取的二次来压时的顶板载荷量和变形量；
当制作材料硬度大、其弹性模量不能满足要求时，可在二次让压带体内沿宽度方向均匀布置上孔洞，一次均压让压带体内沿长度方向设计上V形孔；
第三步，让压装置的制作组装与让压...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘锋珍，乔卫国，王明远，战玉宝，夏均民，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37