專利名稱：煤礦巷道預應力魚腹鋼索組合支護結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種煤礦巷道支護裝置，尤其是一種煤礦巷道預應力魚腹鋼索組合支護結構。
背景技術：
目前，現(xiàn)有煤礦巷道內(nèi)的頂板支護一般采用“鋼梁+錨桿或錨索”的支護方式，即在頂板頂部打錨桿、錨索，錨桿錨索固定在鋼梁上。但是在實際巷道中由于錨桿長度不夠， 而巷道中的破碎煤層的厚度往往很大，因此錨桿末端難以錨固在堅硬巖層中，從而造成對頂板的支護強度不夠的現(xiàn)象，存在安全隱患；在現(xiàn)場施工中，由于現(xiàn)有設備的不精確性，很難對錨桿(索)施加足夠的預應力，致使其不能發(fā)揮應有的效果；此外，在鋼梁中需要安裝多個錨桿，這樣就增加了鉆孔的數(shù)量使得勞動強度高、施工效率低。因此傳統(tǒng)的支護方式在施工進度和施工效果上都會產(chǎn)生不好的影響且有一定的安全隱患。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種工作效率高、省時省力、支護效果好、安全可靠的煤礦巷道預應力魚腹鋼索組合支護結構。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用下述技術方案一種煤礦巷道預應力魚腹鋼索組合支護結構，包括若干支梁，所述每個支梁下部均固定有一弧形桁架，每個支架兩端均設有預應力施加裝置，預應力施加裝置上分別連接有預應力錨索和預應力鋼索；所述預應力鋼索繞過弧形桁架下底面，且其兩端固定于預應力施加裝置上。所述支梁為鋼梁，所述鋼梁上設有錨索安裝孔。所述弧形桁架焊接固定于支梁上，弧形桁架為由若干根螺紋鋼筋焊接成呈倒三角形，弧形桁架的底部焊接有供預應力鋼索穿過的凹槽。所述預應力施加裝置為倒三角形結構，其上分別設置有預應力錨索和預應力鋼索端部連接點，連接點處設有與預應力錨索和預應力鋼索相連并能施加預應力的電機。所述預應力錨索和預應力鋼索均采用高強度鋼絞線。本實用新型包括鋼梁、桁架、預應力錨索和預應力鋼索及預應力施加裝置，鋼梁的兩端裝有施加預應力的預應力施加裝置，用于預應力錨索和預應力鋼索預應力的施加和固定，桁架焊接固定在鋼梁上，通過預應力施加裝置對下部鋼索施加預應力，通過桁架將其傳遞到鋼梁上，實現(xiàn)對破碎頂板的有效支護。在每個桁架的底端焊接凹槽，預應力鋼絞線通過凹槽與桁架連接，鋼梁通過預應力錨索固定在巷道頂板，鋼梁斷面形狀為礦用型鋼，實用新型整體呈現(xiàn)“魚腹型”結構。由于采用上述技術方案，與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有工作效率高、省時省力、施工操作方便、安全可靠、支護強度高的優(yōu)點，同時體現(xiàn)了 “先抗后讓再抗”的思想。先抗對魚腹梁結構施加一定的預應力，體現(xiàn)了抗的思想，防止頂板下層，抵消了一部份的頂板垂直應力。后讓頂板下沉的過程中，魚腹梁進行讓壓，鋼索繃緊。再抗讓壓的過程中鋼索的預應力增加，又增大了對頂板的支撐力，從而體現(xiàn)了再抗的思想。由于不用安裝錨桿，在頂板上就不必鉆更多的孔，實現(xiàn)了大跨度斷面的有效支護， 這樣就節(jié)省了很多工時。另外，鋼梁、桁架以及預應力鋼絞線的安裝過程可放在地面進行， 這樣就使得操作方便提高了工作效率，減少了勞動強度。本實用新型在支護中首先通過預應力長錨索將結構錨固在堅硬巖(煤)層中，同時由于在預應力鋼絞線施加了預應力，會對桁架產(chǎn)生向上的支撐力，從而對頂板進行了預應力支護，能夠有效抑制頂板的沉降變形，這樣就解決了現(xiàn)有技術中頂板錨桿支護強度不高的隱患。此外，本實用新型整體采用魚腹型結構，大大提高了對頂板的支護作用。另外，本實用新型充分發(fā)揮了巷道支護中的柔性支護思想，預應力錨索和預應力鋼絞線都屬于主動支護，使得支護與圍巖共同承載，充分發(fā)揮圍巖本身的強度。

圖1為本實用新型組裝成一個整體時的結構示意圖；圖2為附圖1的A向示意圖；圖3為圖2中預應力施加裝置部分放大示意圖；圖4為圖2中弧形桁架部分放大示意圖；圖5為弧形桁架底部凹槽的結構示意圖；其中1.預應力錨索，2.支梁，3.桁架，4.預應力鋼索，5.預應力施加裝置。
具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。圖1-圖5中，支梁2為由116型鋼制成的鋼梁。鋼梁上有錨鎖安裝孔，使打眼、安裝極為方便。預應力錨索1和預應力鋼索4材料采用目前常用的7股高強度鋼絞線，弧形桁架3底部的凹槽應根據(jù)鋼絞線規(guī)格選取，保證凹槽與鋼絞線有良好的匹配關系。本實用新型整體呈現(xiàn)“魚腹型”結構。使用時，首先組裝桁架3，桁架選用Φ 20的螺紋鋼筋；然后焊接在支梁2上，并在桁架底部焊接凹槽；在鋼帶上鉆4個螺栓孔，將預應力鋼索4穿過凹槽，用預應力施加裝置5施加預應力并固定在支梁2上，預應力的大小可根據(jù)圍巖情況而定，一般控制在50 100ΚΝ ；將組裝好的結構運到支護現(xiàn)場，然后向頂板打預應力錨鎖1同時將鋼梁2固定在頂板上，錨索預應力的大小可根據(jù)圍巖情況而定，一般控制在50 100ΚΝ，錨索的長度應保證錨索錨固在堅硬巖(煤)層中。
權利要求1.一種煤礦巷道預應力魚腹鋼索組合支護結構，其特征是，包括若干支梁，所述每個支梁下部均固定有一弧形桁架，每個支架兩端均設有預應力施加裝置，預應力施加裝置上分別連接有預應力錨索和預應力鋼索；所述預應力鋼索繞過弧形桁架下底面，且其兩端固定于預應力施加裝置上。
2.如權利要求1所述的煤礦巷道預應力魚腹鋼索組合支護結構，其特征是，所述支梁為鋼梁，所述鋼梁上設有錨索安裝孔。
3.如權利要求1所述的煤礦巷道預應力魚腹鋼索組合支護結構，其特征是，所述弧形桁架焊接固定于支梁上，弧形桁架為由若干根螺紋鋼筋焊接成呈倒三角形，弧形桁架的底部焊接有供預應力鋼索穿過的凹槽。
4.如權利要求1所述的煤礦巷道預應力魚腹鋼索組合支護結構，其特征是，所述預應力施加裝置為倒三角形結構，其上分別設置有預應力錨索和預應力鋼索端部連接點，連接點處設有與預應力錨索和預應力鋼索相連并能施加預應力的電機。
5.如權利要求1所述的煤礦巷道預應力魚腹鋼索組合支護結構，其特征是，所述預應力錨索和預應力鋼索均采用高強度鋼絞線。
專利摘要本實用新型公開了一種煤礦巷道預應力魚腹鋼索組合支護結構，包括若干支梁，所述每個支梁下部均固定有一弧形桁架，每個支架兩端均設有預應力施加裝置，預應力施加裝置上分別連接有預應力錨索和預應力鋼索；所述預應力鋼索繞過弧形桁架下底面，且其兩端固定于預應力施加裝置上。本實用新型通過桁架將預應力鋼索產(chǎn)生的力作用于鋼梁上，進而在鋼梁底部產(chǎn)生向上的反力，對煤礦破碎頂板實現(xiàn)了有效的支護，該結構整體呈現(xiàn)“魚腹型”。本實用新型具有質輕，易施工，承載高等優(yōu)點，且滿足支護構件先抗—后讓—再抗的支護理念。本實用新型可在場外進行加工然后運到施工現(xiàn)場有利于省時省力，同時采用預應力魚腹型結構可以對巷道頂板施加足夠的支撐反力。
文檔編號E21D21/00GK202300444SQ20112044131
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月9日 優(yōu)先權日2011年11月9日
發(fā)明者馮丙陽, 馮現(xiàn)大, 張露晨, 徐欽健, 李文婷, 李術才, 李樹忱, 袁超 申請人:山東大學