可主动控制围岩变形的U型钢支架.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103470279A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103470279103470279A(43)申请公布日2013.12.25(21)申请号201310432028.8(22)申请日2013.09.15(71)申请人湘潭大学地址411105湖南省湘潭市雨湖区羊牯塘27号(72)发明人陈宾向蓉周乐意(51)Int.Cl.E21D15/16(2006.01)E21D15/50(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书2页说明书2页附图2页附图2页(54)发明名称可主动控制围岩变形的U型钢支架(57)摘要本发明公开了一种可主动控制围岩变形的U型钢支架，包括一根拱顶U型钢，两根棚腿部U型钢，两个卡缆，一个液压千斤顶，两个液压支柱。本发明具有如下的技术效果，克服了传统U型钢支架的缺陷，改变了传统U型钢支架“被动支护”的受力模式，可对巷道围岩施加初撑力，最大限度的发挥岩体自承能力；可根据围岩、支架变形及围岩压力变化灵活调整支撑力大小及方向，能起到主动控制围岩变形的作用；单体液压支柱与U型钢支架采用可靠铰接，充分发挥了液压支柱竖向承载作用，避免了不利的受弯、受折作用，提高了液压支柱底嵌固的可靠性；增加了支架的整体及局部刚度，提高了支护结构的稳定性和可靠性；适用于各种断面的巷道支护，大幅增加了巷道使用周期和安全性，减少了巷道维护费用和频次，具有较强的实用性。CN103470279ACN1034729ACN103470279A权利要求书1/1页1.一种可主动控制围岩变形的U型钢支架，其特征在于：包括一根拱顶U型钢(1)，两根棚腿部U型钢(2)，两个卡缆(5)，一个液压千斤顶(8)，两个液压支柱(9)；拱顶U型钢(1)的两端分别与棚腿部U型钢(2)在卡缆(5)的卡槽中相叠，并通过卡缆盖(6)和螺栓(7)压在卡缆(5)的卡槽中，棚腿部U型钢(2)另一端通过活动轴(4)装在底板(3)上；在液压千斤顶(8)的两端分别装在两侧的卡缆(5)上，液压支柱(9)一端装在卡缆(5)上，另一端装在支承座(10)上，支承座(10)通过支承座固定螺栓(11)装在底板(3)上。2.根据权利要求1所述的一种可主动控制围岩变形的U型钢支架，其特征在于：在底板(3)上开有支承座调节螺孔(12)。2CN103470279A说明书1/2页可主动控制围岩变形的U型钢支架技术领域[0001]本发明涉及一种控制围岩变形的U型钢支护结构，属于煤矿巷道掘进支护技术领域。背景技术[0002]目前可缩性U型钢支架是煤矿巷道支护的主要手段，但由于高地应力、强流变、大变形等力学问题，采用可缩性U型钢支架支护的软岩巷道常出现支架破坏，巷道断面变小等情况，造成巷道维护成本高，使用周期短，安全性能低等，其主要原因如下：1、传统的可缩性U型钢支架主要由多块U型钢经卡缆连接而形成，结构内主要依靠U型钢之间重合面上的摩擦力以及连接卡缆通过螺栓所提供的接触面正压力传递和发挥承载力。只有围岩发生一定变形，并产生足够的摩擦力后，这种支护体系才能发挥承载作用，不能对围岩施加初撑力，不能主动控制围岩变形，属被动支护形式；2、U型钢支架与围岩之间的架后空隙，使得支架不能及时发挥支护作用控制围岩变形，加剧了围岩风化、碎裂、泥化等作用，围岩自身的承载能力得不到充分利用；3、常用的U型钢支架只能“被动”受力，无法根据围岩压力及变形情况合理调整支撑力，提高支护强度，有效控制变形发展，只能任围岩发生蠕变，产生累积大变形，导致巷道断面减缩，影响使用功能。4、受高地应力影响，可缩性U型钢支架常由于整体刚度不足，造成支架扭曲、形成尖顶等破坏；棚腿段常因局部刚度不足发生弯折变形；卡缆连接段常因发生拒缩，导致支架损毁；5、常用的通过采用单体液压支柱或主要由单体液压支柱构成的加强结构提高支架支护强度并提供一定的初撑力的做法也存在缺陷：单体液压支柱只能提供竖向承载力，构件本身抵抗弯折能力差，易发生弯曲变形损坏；单体液压支柱与巷道底板“嵌固”作用有限，当支护结构水平位移过大时，支架易发生倾倒，失去承载作用，不利于结构稳定。发明内容[0003]本发明的目的是提供一种可对围岩施加初撑力，并可根据围岩及支护结构变形情况通过灵活调节支撑力大小、方向，以达到主动控制围岩变形目的的一种支护体系。[0004]本发明的目的是通过如下方式实现的，一种可主动控制围岩变形的U型钢支架，包括一根拱顶U型钢，两根棚腿部U型钢，两个卡缆，一个液压千斤顶，两个液压支柱；拱顶U型钢的两端分别与棚腿部U型钢在卡缆的卡槽中相叠，并通过卡缆盖和螺栓压在卡缆的卡槽中，棚腿部U型钢另一端通过活动轴装在底板上；在液压千斤顶的两端分别装在两侧的卡缆上，液压支柱一端装在卡缆上，另一端装在支承座上，支承座通过