一種巷道框架式超前支護(hù)結(jié)構(gòu)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及礦山井下安全支護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種巷道框架式超前支護(hù)結(jié)構(gòu) 和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 沖擊地壓是世界范圍內(nèi)煤礦礦井中最嚴(yán)重的災(zāi)害之一，發(fā)生前一般沒(méi)有宏觀預(yù) 兆，而是以突然、急劇、猛烈的形式將煤巖體拋出，造成支架損壞、片幫冒頂、巷道堵塞、傷及 人員，導(dǎo)致施工人員被砸傷、摔傷、擠傷，甚至由于巷道堵塞室息死亡。目前，隨著我國(guó)煤礦 開(kāi)采深度的不斷增加，沖擊地壓災(zāi)害呈現(xiàn)越來(lái)越嚴(yán)重的發(fā)展態(tài)勢(shì)，給煤礦安全生產(chǎn)和廣大 煤礦職工的生命安全造成了極大的威脅。巷道支護(hù)是為保證巷道開(kāi)挖后的圍巖穩(wěn)定及施工 安全，而采取的支持、加強(qiáng)或被覆圍巖的構(gòu)件或其他措施。超前支護(hù)是在開(kāi)采擾動(dòng)影響范圍 巷道內(nèi)采取的超前于工作面開(kāi)采的輔助支護(hù)措施的一種。由于回采過(guò)程中沖擊地壓破壞巷 道多在超前工作面〇~120m范圍，此區(qū)域是人員作業(yè)和設(shè)備放置集中區(qū)域，所以超前支護(hù) 穩(wěn)定性對(duì)沖擊地壓災(zāi)害中維護(hù)巷道穩(wěn)定和保證作業(yè)人員安全具有重大意義。目前，我國(guó)大 部分礦井超前支護(hù)采用單體液壓支柱配合π形鋼梁進(jìn)行支護(hù)，常規(guī)支護(hù)在垂直方向上具 有較強(qiáng)抵抗載荷，限制變形的能力，但在沖擊地壓災(zāi)害發(fā)生或強(qiáng)烈礦壓顯現(xiàn)，圍巖發(fā)生水平 橫向或水平縱向快速變形時(shí)，支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性存在以下缺點(diǎn)：
[0003] (1)在橫向上，兩幫煤體快速變形，極易導(dǎo)致單體液壓支柱折斷或向支護(hù)空間內(nèi)傾 倒，從而造成支護(hù)失效，巷道閉合，對(duì)超前支護(hù)空間內(nèi)人員造成傷害。
[0004] (2)在縱向上，當(dāng)頂板或底煤快速變形時(shí)，由于單體液壓支柱是孤立的支護(hù)個(gè)體， 極易發(fā)生沿縱向大面積傾倒，從而完全失去支護(hù)作用，造成巷道閉合，對(duì)超前巷道內(nèi)人員和 設(shè)備造成嚴(yán)重?fù)p害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種巷道框架式超前支護(hù)結(jié)構(gòu)和方法，已解決目 前支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差等問(wèn)題。
[0006] 適用于該巷道框架式超前支護(hù)方法的結(jié)構(gòu)，包括單體液壓支柱、半圓形管箍、鋼 管、鋼板、螺栓和η形鋼梁，鋼管兩端焊接半圓形管箍，鋼板兩端焊接半圓形管箍，鋼管通 過(guò)半圓形管箍和螺栓固定在單體液壓支柱上構(gòu)成橫向支撐結(jié)構(gòu)，鋼板通過(guò)半圓形管箍和螺 栓固定在單體液壓支柱上構(gòu)成縱向連接結(jié)構(gòu)，π形鋼梁由單體液壓支柱支撐；
[0007] 該支護(hù)方法具體為：
[0008] -、根據(jù)工作面回采過(guò)程中"固定"工作面微震事件分析和超前工作面煤體應(yīng)力分 布監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，確定受沖擊地壓災(zāi)害影響的巷道的影響距離、支護(hù)密度、橫向支護(hù)間距、 縱向支護(hù)間距；
[0009] 二、根據(jù)所述步驟一獲得的支護(hù)密度、橫向支護(hù)間距，將π形鋼梁沿巷道橫向布 置，使用單體液壓支柱將η形鋼梁固定在巷道頂板巖石或煤體上；
[0010] 三、根據(jù)所述步驟一獲得的影響距離、縱向支護(hù)間距，在巷道縱向上根據(jù)受沖擊地 壓災(zāi)害的影響距離安裝至少一組形鋼梁和單體液壓支柱，保證單體液壓支柱、形鋼梁 和頂?shù)装迕簬r充分接觸；
[0011] 四、沿巷道橫向方向?qū)⑾噜弳误w液壓支柱連接，具體為：將兩端焊接有半圓形管箍 的鋼管放置在兩棵單體液壓支柱中間，兩端采用螺栓和半圓形管箍固定在單體液壓支柱上 形成橫向支撐結(jié)構(gòu)；
[0012] 五、沿巷道縱向方向?qū)⑾噜弳误w液壓支柱連接，具體為：將兩端焊接有半圓形管箍 的鋼板放置在兩棵單體液壓支柱中間，兩端采用螺栓和半圓形管箍固定在單體液壓支柱上 形成縱向連接結(jié)構(gòu)。
[0013] 通過(guò)將分散的支護(hù)結(jié)構(gòu)使用橫向支撐桿和縱向連接桿進(jìn)行連接，使超前支護(hù)結(jié)構(gòu) 形成整體，增強(qiáng)其穩(wěn)定性。鋼管兩端管箍空間對(duì)稱，通過(guò)螺栓將另一半圓形管箍鎖定在已焊 接的管箍結(jié)構(gòu)上；鋼板兩端管箍空間對(duì)稱，通過(guò)螺栓將另一半圓形管箍鎖定在已焊接的管 箍結(jié)構(gòu)上。
[0014] 單體液壓支柱由活柱和柱體構(gòu)成。
[0015] 橫向支撐和縱向連接結(jié)構(gòu)尺寸確定方法包括以下步驟：
[0016] a、根據(jù)
計(jì)算得到合理支護(hù)密度n，其中Pt為合理支護(hù)強(qiáng)度KN/m2，Rt為支柱 實(shí)際支撐能力KN ;
[0017] b、根據(jù)
-和巷道實(shí)際橫向?qū)挾萀$，綜合考慮行人空間、設(shè)備安裝空間 等因素確定單體液壓支柱橫向間距LiS和縱向間距，LiS的具體數(shù)據(jù)要根據(jù)巷道實(shí)際寬度 綜合行人空間、設(shè)備安裝所需空間確定，比如巷道實(shí)際寬度5m，可能橫向布置4棵單體；實(shí) 際寬度3. 5m，可能橫向布置3棵單體；
[0018] c、根據(jù)橫向間距LiS確定所需加工鋼管長(zhǎng)度
其中riS為單體液壓
支柱活柱部分半徑；
[0019] d、根據(jù)縱向間距1^確定所需加工鋼板長(zhǎng)度 ，其中為單體液壓 支柱柱體部分半徑。
[0020] 其中，鋼管可以是鐵管，鋼板可以是鋼片。
[0021] 本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下：
[0022] 本發(fā)明受沖擊地壓災(zāi)害影響巷道的框架式超前支護(hù)結(jié)構(gòu)和方法相比常規(guī)單體液 壓支柱配合鋼梁支護(hù)技術(shù)具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：
[0023] (1)橫向支撐桿可以提高超前支護(hù)結(jié)構(gòu)抵抗橫向變形能力，在強(qiáng)烈礦壓顯現(xiàn)造成 兩幫大量變形時(shí)，單體不易折斷或者支護(hù)失效?？v向連接桿將相鄰單體單體液壓支柱連接， 提高超前支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾倒能力。
[0024] (2)框架式超前支護(hù)結(jié)構(gòu)相比常規(guī)超前支護(hù)，通過(guò)橫向支撐桿和縱向連接桿將分 散的支護(hù)結(jié)構(gòu)相互連接，形成整體結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)超前支護(hù)的整體穩(wěn)定性，在沖擊地壓災(zāi)害發(fā)生 時(shí)，可以有效的形成安全空間，為作業(yè)人員安全提供強(qiáng)有力的保障。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1為本發(fā)明的巷道框架式超前支護(hù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖2為本發(fā)明的巷道框架式超前支護(hù)結(jié)構(gòu)的橫向剖面示意圖；
[0027] 圖3為本發(fā)明的巷道框架式超前支護(hù)結(jié)構(gòu)的縱向剖面示意圖；
[0028] 圖4為圖3中A-A剖面示意圖；
[0029] 圖5為圖3中B-B剖面示意圖；
[0030] 圖6為本發(fā)明的巷道框架式超前支護(hù)結(jié)構(gòu)的橫向支撐結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖7為本發(fā)明的巷道框架式超前支護(hù)結(jié)構(gòu)的縱向連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032] 其中：1_單體液壓支柱；2-半圓形管箍；3-鋼管；4-鋼板；5-螺栓；6-π形鋼梁。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具 體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0034] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差等問(wèn)題，提供一種巷道框架式超前支護(hù)結(jié)構(gòu) 和方法。
[0035] 如圖1所示，該支護(hù)結(jié)構(gòu)包括單體液壓支柱1、半圓形管箍2、鋼管3、鋼板4、螺栓5 和Jr形鋼梁6,鋼管3兩端焊接半圓形管箍2,鋼板4兩端焊接半圓形管箍2,如圖6所示， 鋼管3通過(guò)半圓形管箍2和螺栓5固定在單體液壓支柱1上構(gòu)成橫向支撐結(jié)