本實用新型煤礦開采巷道支護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種巷道支護(hù)用混凝土鋼管支撐架裝置。

背景技術(shù)：

隨著煤礦開采深度的加大，巷道的支護(hù)越來越困難。深部圍巖巷道由于受高溫、高圍壓和高空隙力的影響，出現(xiàn)大變形，強蠕變等特征。因而具有高強抗壓性能的鋼管混凝土支撐架應(yīng)運而生，也解決了一些煤礦支護(hù)困難的問題。但是這種支撐架具有剛性過大、抗拉強度低的缺點，在高圍壓的深部巷道中，鋼管混凝土支撐架會因為受到荷載過大而發(fā)生脆性破壞，也容易在巷道肩角、底角、巷道頂?shù)装逯行牡葢?yīng)力集中區(qū)發(fā)生剪切和拉伸破壞。因此，如何降低鋼管混凝土支撐架的剛度和提高支撐架的抗拉強度，保證支撐架的整體穩(wěn)定性，是目前函待解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種設(shè)計新穎、結(jié)構(gòu)簡單、能提高整體穩(wěn)定性、抗拉和延伸性能佳的巷道支護(hù)用混凝土鋼管支撐架裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案：一種巷道支護(hù)用混凝土鋼管支撐架裝置，包括沿巷道長度方向順次連接設(shè)置的若干組支撐架，每組支撐架包括左支撐鋼管、右支撐鋼管和上支撐鋼管，左支撐鋼管和右支撐鋼管均沿垂直方向設(shè)置，左支撐鋼管下端水平設(shè)置有左支撐板，右支撐鋼管下端水平設(shè)置有右支撐板，上支撐鋼管呈拱形結(jié)構(gòu)，上支撐鋼管左端和右端分別與左支撐鋼管上端和右支撐鋼管上端貫通并連接，左支撐鋼管左側(cè)與巷道左側(cè)壁接觸，右支撐鋼管左側(cè)與巷道左側(cè)壁接觸，上支撐鋼管上側(cè)與巷道的拱形頂壁接觸；

上支撐鋼管的最上側(cè)部開設(shè)有注漿孔，每組支撐架的左支撐鋼管、右支撐鋼管和上支撐鋼管內(nèi)設(shè)置有抗拉伸加強結(jié)構(gòu)。

抗拉伸加強結(jié)構(gòu)包括在左支撐鋼管上端內(nèi)壁、左支撐鋼管下端內(nèi)壁、右支撐鋼管上端內(nèi)壁、右支撐鋼管下端內(nèi)壁、上支撐鋼管左側(cè)下端內(nèi)壁和上支撐鋼管右側(cè)下端內(nèi)壁均設(shè)置的構(gòu)造相同的定位連接結(jié)構(gòu)；

左支撐鋼管上端內(nèi)壁的定位連接結(jié)構(gòu)包括縱向定位桿和橫向定位桿，縱向定位桿設(shè)有至少五根且相互平行設(shè)置，每根縱向定位桿的一端均與左支撐鋼管鄰近巷道中心的一側(cè)內(nèi)壁固定連接；每根縱向定位桿的另一端均固定連接有一個定位圈，相鄰兩個定位圈之間、兩側(cè)的兩個定位圈與左支撐鋼管內(nèi)壁之間均通過橫向定位桿連接，所有的橫向定位桿呈一條直線，橫向定位桿與縱向定位桿垂直；

左支撐鋼管下端的定位圈、左支撐鋼管上端的定位圈、上支撐鋼管左側(cè)下端的定位圈、上支撐鋼管右側(cè)下端的定位圈、右支撐鋼管上端的定位圈和右支撐鋼管下端的定位圈均對應(yīng)穿設(shè)有鋼筋，鋼筋在左支撐鋼管下端的定位圈和右支撐鋼管下端的定位圈的處折彎成鉤。

通過上支撐鋼管上的注漿孔向左支撐鋼管、右支撐鋼管和上支撐鋼管內(nèi)注入有混凝土砂漿。

左支撐鋼管上端與上支撐鋼管左側(cè)下端、右支撐鋼管上端與上支撐鋼管右側(cè)下端之間均通過法蘭及螺栓連接。

左支撐鋼管下端和右支撐鋼管下端之間貫通連接有下支撐鋼管，下支撐鋼管呈中部低兩端高的弧形結(jié)構(gòu)，下支撐鋼管內(nèi)與抗拉伸加強結(jié)構(gòu)構(gòu)造相同的防底臌加強結(jié)構(gòu)。

采用上述技術(shù)方案，本實用新型的中的若干組支撐架沿巷道長度方向設(shè)置在巷道內(nèi)，用于支撐巷道頂部。

左支撐鋼管、右支撐鋼管和上支撐鋼管，主要用于盛裝并緊箍內(nèi)部的高強混凝土砂漿，使混凝土在三向受壓條件具備更高的抗壓強度。高強混凝土砂漿是在支撐架的各段組合安裝完成后注入的。高強混凝土砂漿凝固后在左支撐鋼管、右支撐鋼管和上支撐鋼管的軸向及環(huán)向約束下，抗壓強度大大提高。

鋼筋通過穿過定位圈布置在左支撐鋼管、右支撐鋼管和上支撐鋼管內(nèi)。每個定位連接結(jié)構(gòu)的定位圈的個數(shù)等于所需要的鋼筋的總條數(shù)。為了保證支撐架整體受力更強，鋼筋是整根依次穿入左支撐鋼管、右支撐鋼管和上支撐鋼管各段的，同時鋼筋要有一定的彎曲性和長度，它使在支撐架各段用套管安裝前穿入每排定位圈的對應(yīng)位置的。由于鋼筋具有很好的抗拉強度和延性。鋼筋的嵌入是為了提高支撐架的抗拉強度，降低支撐架的剛度，防止支撐架在局部出現(xiàn)拉伸剪切破壞和脆性破壞，提高支撐架整體的穩(wěn)定性。在高圍壓下，支撐架幫部向巷道內(nèi)凸出，頂部彎曲下沉成“V”字型，外側(cè)（與巷道頂部接觸的一側(cè)）受壓應(yīng)力，內(nèi)側(cè)受到拉應(yīng)力的顯著影響，所以要布置鋼筋在支撐架的內(nèi)側(cè)。同時鋼筋的介入也能提高支撐架整體的延性，防止在高圍壓下支撐架脆性破壞。

縱向定位桿和橫向定位桿橫縱交錯。先在鋼管內(nèi)壁焊接縱向的不都等長的5根等垂距的縱向定位桿，同時要保證所有的縱向定位桿另一端連線大致在一條直線上，然后在縱向定位桿的另一端依次焊接定位圈，焊接工藝在地面上進(jìn)行操作，最后再把相鄰兩個定位圈之間、定位圈和鋼管壁支之間通過橫向定位桿連接成一條直線。這樣規(guī)則的布置縱向定位桿和橫向定位桿是為了保證定位圈內(nèi)穿入鋼筋后，支撐架受力均勻。每個縱向定位桿的長度都小于鋼管的半徑，便于節(jié)省一定的材料費用。

定位圈在施工時鋼筋才可以順利插入支撐架內(nèi)預(yù)定的位置，更好的發(fā)揮鋼筋的抗拉強度，并且在左支撐鋼管下端的定位圈和右支撐鋼管下端的定位圈的處折彎成鉤，這樣可以充分提高支撐架的抗拉性能和穩(wěn)定性。

本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、施工方便，利用了鋼筋的高抗拉性和延伸率，提高了支撐架的抗拉強度，能夠增加支撐架的抗拉和延性，提高支撐架的穩(wěn)定性。通過圓管內(nèi)部從原來的單一注入混凝土到既有混凝土注入又有鋼筋嵌入，改善了支撐架的抗拉和延伸性能，防止支撐架脆性破壞和局部拉伸破壞，可以保證支撐架具有很好的穩(wěn)定性。它是鋼管混凝土支撐架的一次創(chuàng)新，具有良好的實際使用性和操作性。

本實用新型可在原有鋼管混凝土支撐架基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，需要在鋼管外殼內(nèi)嵌入鋼筋，以便于本實用新型實現(xiàn)其目的，技術(shù)上和操作上安全可靠，有利于實現(xiàn)提高支撐架穩(wěn)定性的目的。

附圖說明

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中左支撐鋼管上端內(nèi)壁定位連接結(jié)構(gòu)處的橫向剖視圖。

具體實施方式

如圖1和圖2所示，本實用新型的一種巷道支護(hù)用混凝土鋼管支撐架裝置，包括沿巷道1長度方向順次連接設(shè)置的若干組支撐架，每組支撐架包括左支撐鋼管2、右支撐鋼管3和上支撐鋼管4，左支撐鋼管2和右支撐鋼管3均沿垂直方向設(shè)置，左支撐鋼管2下端水平設(shè)置有左支撐板5，右支撐鋼管3下端水平設(shè)置有右支撐板6，左支撐板5和右支撐板6支撐在巷道1的底板上，上支撐鋼管4呈拱形結(jié)構(gòu)，上支撐鋼管4左端和右端分別與左支撐鋼管2上端和右支撐鋼管3上端貫通并連接，左支撐鋼管2左側(cè)與巷道1左側(cè)壁接觸，右支撐鋼管3左側(cè)與巷道1左側(cè)壁接觸，上支撐鋼管4上側(cè)與巷道1的拱形頂壁接觸。

上支撐鋼管4的最上側(cè)部開設(shè)有注漿孔7，每組支撐架的左支撐鋼管2、右支撐鋼管3和上支撐鋼管4內(nèi)設(shè)置有抗拉伸加強結(jié)構(gòu)。

抗拉伸加強結(jié)構(gòu)包括在左支撐鋼管2上端內(nèi)壁、左支撐鋼管2下端內(nèi)壁、右支撐鋼管3上端內(nèi)壁、右支撐鋼管3下端內(nèi)壁、上支撐鋼管4左側(cè)下端內(nèi)壁和上支撐鋼管4右側(cè)下端內(nèi)壁均設(shè)置的構(gòu)造相同的定位連接結(jié)構(gòu)；

左支撐鋼管2上端內(nèi)壁的定位連接結(jié)構(gòu)包括縱向定位桿8和橫向定位桿9，縱向定位桿8設(shè)有至少五根且相互平行設(shè)置，每根縱向定位桿8的一端均與左支撐鋼管2鄰近巷道1中心的一側(cè)內(nèi)壁固定連接；每根縱向定位桿8的另一端均固定連接有一個定位圈10，相鄰兩個定位圈10之間、兩側(cè)的兩個定位圈10與左支撐鋼管2內(nèi)壁之間均通過橫向定位桿9連接，所有的橫向定位桿9呈一條直線，橫向定位桿9與縱向定位桿8垂直。

左支撐鋼管2下端的定位圈10、左支撐鋼管2上端的定位圈10、上支撐鋼管4左側(cè)下端的定位圈10、上支撐鋼管4右側(cè)下端的定位圈10、右支撐鋼管3上端的定位圈10和右支撐鋼管3下端的定位圈10均對應(yīng)穿設(shè)有鋼筋11，鋼筋11在左支撐鋼管2下端的定位圈10和右支撐鋼管3下端的定位圈10的處折彎成鉤。

通過上支撐鋼管4上的注漿孔7向左支撐鋼管2、右支撐鋼管3和上支撐鋼管4內(nèi)注入有混凝土砂漿。

左支撐鋼管2上端與上支撐鋼管4左側(cè)下端、右支撐鋼管3上端與上支撐鋼管4右側(cè)下端之間均通過法蘭及螺栓連接。

左支撐鋼管2下端和右支撐鋼管3下端之間貫通連接有下支撐鋼管12，下支撐鋼管12呈中部低兩端高的弧形結(jié)構(gòu)，下支撐鋼管12內(nèi)與抗拉伸加強結(jié)構(gòu)構(gòu)造相同的防底臌加強結(jié)構(gòu)。

本實用新型的中的若干組支撐架沿巷道1長度方向設(shè)置在巷道1內(nèi)，用于支撐巷道1頂部。左支撐鋼管2、右支撐鋼管3和上支撐鋼管4采用壁厚8-10mm、直徑150-180mm的無縫鋼管，混凝土采用C40或C60強度，鋼筋采用直徑6-10mm的盤條細(xì)鋼筋，定位圈的直徑為12mm左右。

左支撐鋼管2、右支撐鋼管3和上支撐鋼管4，主要用于盛裝并緊箍內(nèi)部的高強混凝土砂漿，使混凝土在三向受壓條件具備更高的抗壓強度。高強混凝土砂漿是在支撐架的各段組合安裝完成后注入的。高強混凝土砂漿凝固后在左支撐鋼管2、右支撐鋼管3和上支撐鋼管4的軸向及環(huán)向約束下，抗壓強度大大提高。

鋼筋11通過穿過定位圈10布置在左支撐鋼管2、右支撐鋼管3和上支撐鋼管4內(nèi)。每個定位連接結(jié)構(gòu)的定位圈10的個數(shù)等于所需要的鋼筋11的總條數(shù)。為了保證支撐架整體受力更強，鋼筋11是整根依次穿入左支撐鋼管2、右支撐鋼管3和上支撐鋼管4各段的，同時鋼筋11要有一定的彎曲性和長度，它使在支撐架各段用套管安裝前穿入每排定位圈10的對應(yīng)位置的。由于鋼筋11具有很好的抗拉強度和延性。鋼筋11的嵌入是為了提高支撐架的抗拉強度，降低支撐架的剛度，防止支撐架在局部出現(xiàn)拉伸剪切破壞和脆性破壞，提高支撐架整體的穩(wěn)定性。在高圍壓下，支撐架幫部向巷道1內(nèi)凸出，頂部彎曲下沉成“V”字型，外側(cè)（與巷道1頂部接觸的一側(cè)）受壓應(yīng)力，內(nèi)側(cè)受到拉應(yīng)力的顯著影響，所以要布置鋼筋11在支撐架的內(nèi)側(cè)。同時鋼筋11的介入也能提高支撐架整體的延性，防止在高圍壓下支撐架脆性破壞。

縱向定位桿8和橫向定位桿9橫縱交錯。先在鋼管內(nèi)壁兩端部焊接縱向的不都等長的5根等垂距的縱向定位桿8，同時要保證所有的縱向定位桿8另一端連線大致在一條直線上，然后在縱向定位桿8的另一端依次焊接定位圈10，焊接工藝在地面上進(jìn)行操作，最后再把相鄰兩個定位圈10之間、定位圈10和鋼管壁支之間通過橫向定位桿9連接成一條直線。這樣規(guī)則的布置縱向定位桿8和橫向定位桿9是為了保證定位圈10內(nèi)穿入鋼筋11后，支撐架受力均勻。每個縱向定位桿8的長度都小于鋼管的半徑，便于節(jié)省一定的材料費用。

定位圈10在施工時鋼筋11才可以順利插入支撐架內(nèi)預(yù)定的位置，更好的發(fā)揮鋼筋11的抗拉強度，并且在左支撐鋼管2下端的定位圈10和右支撐鋼管3下端的定位圈10的處折彎成鉤，這樣可以充分提高支撐架的抗拉性能和穩(wěn)定性。

本實施例并非對本實用新型的形狀、材料、結(jié)構(gòu)等作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本實用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍。