一种矩形断面巷道支护架及其施工方法技术

本申请提供了一种矩形断面巷道支护架及其施工方法，涉及巷道支护架技术领域，包括支护梁、支护柱和拉索；所述支护梁、支护柱构成门式框架，支护柱的底部开设有注浆口，通过注浆孔向支护梁、支护柱内充入混凝土，使钢管与混凝土共同作用，大大提高了支护架的刚度；且本申请还在支护梁顶部开有出浆口，以保证支护架内混凝土的密实度；所述支护梁固定有拉索和支撑杆，拉索经支撑杆对支护梁产生反拱效果，即在不设置实际拱结构的前提下有效提高了支护架整体抵抗围岩压力的能力，且设置拉索与支撑杆相较另设拱结构具有占用断面面积小的优势，克服了另设拱结构影响巷道断面利用的缺陷；且本申请在结构简单，安装快速，有效提高巷道整体施工速度。体施工速度。体施工速度。

【技术实现步骤摘要】
一种矩形断面巷道支护架及其施工方法


[0001]本专利技术涉及巷道支护架
，尤其涉及一种矩形断面巷道支护架及其施工方法。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本申请有关的背景信息，而不必然构成现有技术。
[0003]随着浅部矿物煤炭资源的枯竭，全球各个国家对地下深层资源的开采深度也在不断增加；为挖掘深层资源，施工人员会开凿一道通向地下深层的巷道，通过巷道向地下运送人员设备并将开凿的资源运至地表；
[0004]巷道按照断面类型可划分为拱形巷道、圆形巷道和矩形巷道，矩形巷道由于其较高的断面利用率而被广泛应用；但相较于拱形巷道、圆形巷道，矩形巷道的顶部不具备曲率明显的拱，这导致巷道在围岩应力的作用下易出现顶部变形，即矩形巷道的断面特征严重限制了矩形巷道的负荷能力；而地下深层的工程岩体力学情况更加复杂，围岩应力更大，地底围岩压力大幅增加，不利于矩形巷道的应用。
[0005]为防止矩形巷道出现变形，常采用在巷道内支设支护架的方法对巷道提供内部支撑，如中国专利技术CN201610381376.0
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煤矿井下矩形巷道支护组件，其通过设置支撑座架起顶梁，利用顶梁抵紧巷道顶部以实现支撑；为弥补矩形断面负荷能力不足的缺陷，其还为顶梁设置了U型钢棚，以利用拱结构承担顶部围岩传来的荷载；通常矩形巷道的支护架因不具备顶部拱结构而存在受力缺陷，但设置U型钢棚这种在巷道内部设置拱结构的方式又会严重影响巷道侧壁管路的铺设，抵消矩形巷道断面利用率高的优势；且其支护结构整体为钢构件焊接而成，由于钢构件弹性形变较大，导致支护架在单位变形内所能抵抗的围岩压力不足；另外，大量钢构件的焊接拼接耗时耗工，影响巷道整体施工进度。

技术实现思路

[0006]本申请的目的是针对现有技术存在的缺陷，提出了一种矩形断面巷道支护架及其施工方法，能够有效提高矩形巷道顶部负荷能力且不影响巷道断面的利用，并提高在单位变形内抵抗围岩压力的能力，同时安装快速，不影响巷道施工进度。
[0007]本申请的第一目的是提供一种矩形断面巷道支护架，本申请的一个或多个实施例提供了下述技术方案：
[0008]一种矩形断面巷道支护架，包括支护梁、支护柱和拉索；所述支护梁、支护柱均为两端敞开的管件，支护梁的两端与两根支护柱一一对应连接，使支护梁与支护柱共同构成门式框架；所述拉索安装在支护梁上；还包括支撑杆，所述支撑杆一端与支护梁转动连接，另一端与拉索抵紧。
[0009]进一步的，所述支护柱远离支护梁的一端设置柱脚，所述柱脚包括封堵支护柱敞口的板件。
[0010]进一步的，所述支护柱的底部开设注浆口，所述支护梁的顶部开设出浆口。
[0011]进一步的，所述支护梁包括锚具，所述锚具设有两个，所述拉索的两端与两个锚具一一对应固定。
[0012]进一步的，所述锚具位于支护梁的顶部；所述支护梁开设供钢索穿过的通孔。
[0013]进一步的，所述支撑杆设有多个，多个支撑杆沿巷道断面的长轴方向对称布置。
[0014]进一步的，所述支撑杆包括U型夹具；所述U型夹具与支撑杆转动连接，包括U型卡，所述U型卡套设在拉索外部并安装在支撑杆远离支护梁的一端。
[0015]进一步的，所述支撑杆为内部充满混凝土的钢管。
[0016]进一步的，所述支护梁与支护柱的连接方式为法兰连接。
[0017]本申请的第二目的是提供所述矩形断面巷道支护架的施工方法，包括以下内容：
[0018]将拉索的两端穿过支护梁开设的通孔，利用拉索千斤顶对拉索施加对称张拉；张拉后将拉索的两端固定于锚具，并利用U型锚具使拉索与支撑杆接触；
[0019]将安装好拉索的支护梁和支护柱运抵矩形巷道内需要支护的区域，将支护梁和支护柱拼接为抵紧巷道围岩的门式框架；
[0020]通过注浆口向支护柱及支护梁内注入混凝土，当出浆口溢出混凝土后停止注浆；养护混凝土至达到设计强度。
[0021]专利技术的有益效果
[0022]1、考虑到矩形巷道的支护架因缺乏顶部拱结构而存在受力缺陷，而在巷道内设置拱结构则会影响断面利用；本申请通过安装锚固于支护梁的预应力拉索及连接拉索与支护梁的支撑杆，使拉索对支护梁产生推顶，即拉索为支护梁提供了反拱效果，在不设置实际拱结构的前提下有效提高了支护架整体抵抗围岩压力的能力，且设置拉索与支撑杆相较另设拱结构具有占用断面面积小的优势，克服了另设拱结构影响巷道断面利用的缺陷；
[0023]2、本申请采用钢管制成支护梁与支护柱，并在两者形成支护架后保证两者连通；所述支护柱开有注浆孔，通过注浆孔向支护梁与支护柱内部充入混凝土，使支护梁、支护柱的钢管与混凝土共同作用，大大提高了支护架的刚度，使支护架能承受大量围岩压力而不产生明显变形，解决了常规钢结构支护架在单位变形内抵抗围岩压力不足的问题；
[0024]本申请还在支护梁顶部开有出浆口，出浆口有混凝土冒出时即是支护架已经灌满，有效保证支护架内混凝土的密实度；
[0025]3、且因本申请支护梁安装拉索的过程可在厂内预制，在现场仅有支护梁、支护柱的拼装和浇筑混凝土作业，相较于常规钢结构支护架大量钢构件焊接拼接的耗工耗时，本申请具有结构简单、安装快速的特点，有效提高了巷道整体施工速度。
附图说明
[0026]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
[0027]图1为本申请实施例1中矩形断面巷道支护架的整体结构示意图；
[0028]图2为本申请实施例1中矩形断面巷道支护架A处的支撑杆与支护梁连接示意图；
[0029]图3为本申请实施例1中矩形断面巷道支护架B处的支撑杆与拉索连接示意图；
[0030]图4为本申请实施例1中矩形断面巷道支护架C处的支撑杆结构示意图；
[0031]其中，1
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支护梁，2
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支护柱，3
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拉索，4
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法兰盘，5
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柱脚，6
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注浆口，7
‑
出浆口，8
‑
支
撑杆，9
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锚具，10
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混凝土，11
‑
上部单耳板，12
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支护梁双耳板,13
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销轴，14
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U型夹具，15
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夹具单耳板，16
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下部双耳板，17
‑
U型卡。
具体实施方式
[0032]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0033]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矩形断面巷道支护架，其特征是，包括支护梁、支护柱和拉索；所述支护梁、支护柱均为两端敞开的管件，支护梁的两端与两根支护柱一一对应连接，使支护梁与支护柱共同构成门式框架；所述拉索安装在支护梁上；还包括支撑杆，所述支撑杆一端与支护梁转动连接，另一端与拉索抵紧。2.如权利要求1所述的一种矩形断面巷道支护架，其特征是，所述支护柱远离支护梁的一端设置柱脚，所述柱脚包括封堵支护柱敞口的板件。3.如权利要求2所述的一种矩形断面巷道支护架，其特征是，所述支护柱的底部开设注浆口，所述支护梁的顶部开设出浆口。4.如权利要求1所述的一种矩形断面巷道支护架，其特征是，所述支护梁包括锚具，所述锚具设有两个，所述拉索的两端与两个锚具一一对应固定。5.如权利要求4所述的一种矩形断面巷道支护架，其特征是，所述锚具位于支护梁的顶部；所述支护梁开设供钢索穿过的通孔。6.如权利要求1所述的一种矩形断面巷道支护架，其特征是，所述支撑杆设有多个，多个支撑杆沿巷道...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕晓，贾广皓，张鑫，王军，王文明，任伟鑫，
申请(专利权)人：山东建筑大学，
类型：发明
国别省市：