一种可主动稳固围岩的U型钢支架.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CN107060806A(43)申请公布日2017.08.18(21)申请号201710198372.3(22)申请日2017.03.29(71)申请人安徽理工大学地址232001安徽省淮南市泰丰大街168号(72)发明人张若飞刘增辉张宇博戴晨宋泽方胡佳佳(51)Int.Cl.E21D11/00(2006.01)E21D11/18(2006.01)E21D20/00(2006.01)E21D21/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图5页(54)发明名称一种可主动稳固围岩的U型钢支架(57)摘要本发明公开一种可主动稳固围岩的U型钢支架，包括：拱顶U型钢，棚腿部异形U型钢，卡箍，U型弹性填充元件，锚杆膨胀构件；其特征在于：弧形拱顶U型钢的两端插入或搭接在两帮棚腿部异形U型钢的弯曲部分上，二者用卡箍连接、固定，U型弹性填充元件安装在U型钢支架壁后，与U型钢支架、围岩紧密接触且将二者隔离开，两帮棚腿部异形U型钢边缘进行加宽处理，且棚腿部异形U型钢、拱顶U型钢及U型弹性填充元件均预留锚杆孔，锚杆膨胀构件穿过锚杆孔钻入围岩，与U型钢支架构成统一支护结构；本发明能主动对围岩施加初撑力，提高围岩的自承能力，能改善U型钢支架受力状态且增强了其局部及整体支护强度，保证可缩性的同时又提高了支护效率。CN107060806ACN107060806A权利要求书1/1页1.一种可主动稳固围岩的U型钢支架，所述可主动稳固围岩的U型钢支架用于控制和加固围岩，属于矿山支护设备，其特征在于：①由U型钢加工制成的拱顶U型钢；②由U型钢边缘加宽而制成的带弯曲段的棚腿部异形U型钢；③拱顶U型钢与两帮棚腿部异形U型钢之间的连接构件卡箍；④由高强度、高弹性的橡胶或其他弹性材料加工制成的U型弹性填充元件；⑤可以稳固围岩的锚杆膨胀构件。2.根据权利要求1所述的拱顶U型钢，其特征在于：①拱顶U型钢由U型钢加工制成，其预先加工成弧形且预留设锚杆孔；②拱顶U型钢的两端可插入或搭接在两帮棚腿部异形U型钢的弯曲部分上。3.根据权利要求1所述的棚腿部异形U型钢，其特征在于：①棚腿部异形U型钢由U型钢加工制成，且预留设锚杆孔；②棚腿部异形U型钢加工有弯曲段，以便与拱顶U型钢的弧形通过卡箍连接组成共同承载支护结构；③卡箍固定的拱顶U型钢与棚腿部异形U型钢二者的搭接弯曲处采用正常U型钢的尺寸，搭接处通过卡箍固定，便于保留U型钢的可缩性；④棚腿部异形U型钢除卡箍固定处外的其他部位边缘进行加宽处理，便于安装锚杆膨胀构件。4.根据权利要求1所述的卡箍，其特征在于：①拱顶U型钢与两帮棚腿部异形U型钢之间的搭接处用卡箍固定；②利用卡箍的松紧程度来调节和控制U型钢支架的可缩性；③通过卡箍上螺帽扭紧力矩来保证U型钢支架的初撑力。5.根据权利要求1所述的U型弹性填充元件，其特征在于：①U型弹性填充元件由高强度、高弹性的橡胶或其他弹性材料加工制成且预留设锚杆孔，便于U型钢支架安装成形；②U型弹性填充元件配合锚杆膨胀构件相互作用，改变了U型钢支架被动支护的受力状态，主动对围岩施加初撑力，提高了围岩的自承能力；③U型弹性填充元件使得U型钢支架壁后与围岩间充填密实，减少了U型钢支架壁后充填的工序且有利于其整体均匀受力，同时也降低围岩变形对U型钢支架的损害；④沿巷道轴向，相邻U型钢支架的U型弹性填充元件之间的搭接处加工有凹凸形状的啮合结构，保证二者互相嵌入、相互作用传递载荷，且扩大支护范围。6.根据权利要求1所述的锚杆膨胀构件，其特征在于：①锚杆膨胀构件穿过U型钢支架和U型弹性填充元件上预留设的锚杆孔钻入围岩钻孔，使各部件成为统一的整体，共同支护围岩；②多个锚杆膨胀构件之间相互作用，共同稳固围岩，同时增强了U型钢支架局部及整体的支护强度。2CN107060806A说明书1/5页一种可主动稳固围岩的U型钢支架技术领域[0001]本发明涉及煤矿井下或隧道支护技术领域，尤其是涉及一种可主动稳固围岩的U型钢支架，该可主动稳固围岩的U型钢支架用于矿井巷道支护，保持巷道畅通和围岩稳定。背景技术[0002]目前，金属支架支护技术已在国内外矿井巷道、铁路及各类地下工程的隧道支护中得到普遍应用，是施工工程实现安全、高产和高效必不可少的关键技术之一。随着巷道金属支架支护技术的日趋成熟，在矿井巷道或隧道支护中的应用也日渐重要。传统U型钢支架的种类有很多，通过不同类型的U型钢在工程中的应用发现，现有的U型钢在支护过程中存在稳定性差，受力不均匀，易在点荷载或局部荷载作用下造成破坏，作为被动支护方式，难以对围岩施加较大的初撑力，支护强度低等主要缺点。如发明专利(CN105649657A)公开了一种具有柔性稳结支撑装置的U型钢支架，能对巷道某一位置的小面积局部来