一种巷道U型支架装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112324478A(43)申请公布日2021.02.05(21)申请号202011322405.9(22)申请日2020.11.23(71)申请人东北大学地址110819辽宁省沈阳市和平区文化路3号巷11号申请人辽宁石油化工大学(72)发明人李元辉戴星航李坤蒙安龙冯夏庭(74)专利代理机构北京睿智保诚专利代理事务所(普通合伙)11732代理人周新楣(51)Int.Cl.E21D15/02(2006.01)E21D15/50(2006.01)E21D15/55(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图2页(54)发明名称一种巷道U型支架装置及方法(57)摘要本发明涉及一种巷道U型支架装置及方法。包括支架拱顶U型钢，支架拱顶U型钢两端通过连接卡缆固定连接有支架腿部U型钢，支架腿部U型钢底部设置有支架腿部膨胀装置；支架腿部膨胀装置包括下部内套筒、上部外套筒、束状复合膨胀材料药卷和填充河沙；上部外套筒套设于下部内套筒外部，下部内套筒内设置有束状复合膨胀材料药卷，束状复合膨胀材料药卷顶部及底部设置有填充河沙。本发明能够有效改善U型支架整体受力状态，并能够对围岩提供载荷可控初始支撑力，具有与围岩变形相适应功能，柱腿结构抗弯性能好、柱腿强度较高、结构简单、成本较低、施工工艺简单、不影响巷道断面利用率。CN112324478ACN112324478A权利要求书1/2页1.一种巷道U型支架装置，包括支架拱顶U型钢，所述支架拱顶U型钢两端通过连接卡缆固定连接有支架腿部U型钢，其特征在于，所述支架腿部U型钢底部设置有支架腿部膨胀装置；所述支架腿部膨胀装置包括下部内套筒、上部外套筒、束状复合膨胀材料药卷和填充河沙；所述上部外套筒套设于下部内套筒外部，所述下部内套筒内设置有束状复合膨胀材料药卷，所述束状复合膨胀材料药卷顶部及底部设置有填充河沙。2.根据权利要求1所述的一种巷道U型支架装置，其特征在于，所述下部内套筒为无缝钢管，一端开口，另一端固定连接有内套筒钢板，所述内套筒钢板四角分别设有开孔；所述下部内套筒外壁上均匀设置有多个泄水排气孔；所述泄水排气孔处套有弹性橡胶圈，所述弹性橡胶圈宽度大于泄水排气孔直径。3.根据权利要求1所述的一种巷道U型支架装置，其特征在于，所述上部外套筒为无缝钢管，一端开口，另一端固定连接有外套筒钢板，所述外套筒钢板上设置有注水孔，所述注水孔与上部外套筒内部相连通；所述外套筒钢板上朝向上部外套筒内部空间一侧固定连接有螺母，所述螺母开口中心与所述注水孔共轴。4.根据权利要求1所述的一种巷道U型支架装置，其特征在于，所述束状复合膨胀材料药卷为多支呈圆筒状的复合膨胀材料药卷捆绑为一体的束状体；所述复合膨胀材料药卷内部为压缩筒状复合膨胀材料，外部包覆具有透水性的纸质材料。5.根据权利要求4所述的一种巷道U型支架装置，其特征在于，所述束状复合膨胀材料药卷置于下部内套筒的内部，分为上、下两段放置，两段之间用填充河沙分隔。6.根据权利要求1或5所述的一种巷道U型支架装置，其特征在于，所述填充河沙为常规建筑用河沙。7.一种巷道U型支架装置使用方法，其特征在于，包含以下步骤：S1、在进行支护的巷道两帮底板处分别钻孔，每处钻孔的布置与下部内套筒底座钢板上的开孔一一对应；S2、在下部内套筒内铺设填充河沙，将束状复合膨胀材料药卷放入套筒内，倒入适量填充河沙，轻微振捣使河沙充填至束状复合膨胀材料药卷内部及其与内部套筒之间的空隙中，待河沙完全覆盖束状复合膨胀材料药卷顶部后，继续倒入河沙使之在套筒内部形成隔离垫层，然后将另一束状复合膨胀材料药卷放入套筒内剩余空间中，重复倒入河沙并振捣步骤，直到填充河沙完全与套筒边缘平齐；S3、将下部内套筒外壁的弹性橡胶圈整体移至所述泄水排气孔处，在橡胶张紧力的作用下，对所述泄水排气孔进行封堵，然后将焊接有支架腿部U型钢的上部外套筒套入下部内套筒，组装成支架腿部U型钢；S4、将两个组合完毕的支架腿部U型钢分别置于巷道两帮底板钻孔的位置，利用膨胀螺栓穿过所述内套筒钢板四角预留的开孔，插入对应的所述钻孔中，拧紧膨胀螺栓，将其固定在巷道底板，转动支架腿部U型钢，使位于巷道两帮的两个支架腿部U型钢呈对齐状态；S5、在巷道两帮已对齐的支架腿部U型钢之间，架设支架拱形U型钢，保证搭接长度，并在搭接部位安装连接卡缆，安装过程中需对支架整体进行适当调整，尽可能增加支架拱部与巷道围岩的接触面积，调整完成后按照设计要求拧紧连接卡缆；S6、通过支架腿部膨胀装置中上部外套筒钢板上留设的注水孔，向其内部空间注水至溢出状态后停止注水，将与注水孔内焊接螺母配套的螺栓拧入注水孔，对套筒内部空间进2CN112324478A权利要求书2/2页行密封，由于下部内套筒底部留设的泄水