马蹄形全断面钢支架.pdf

本实用新型涉及马蹄形全断面钢支架，它由顶拱(1)和三节相互搭接的底拱(2)组成，其特征在于在顶拱(1)与底拱(2)之间又增加巷帮支架腿(3)，即顶拱(1)的两端与巷帮支架腿(3)的一端搭接，三节相互搭接的底拱(2)的两端通过搭接构件(4)与巷帮支架腿(3)的中部搭接。本实用新型的优越性在于在对于四周受压不均的井巷和隧道工程进行支护时，首先受压的顶拱将压力部分转嫁于两巷帮支架腿上，共同承受了来自巷道顶部压力，维护了巷道的原有形状、提高了工程质量，延长了巷道维护周期。

权利要求书
1.  马蹄形全断面钢支架，由顶拱(1)和三节相互搭接的底拱(2)组成，其特征在于在顶拱(1)与底拱(2)之间又增加巷帮支架腿(3)，即顶拱(1)的两端与巷帮支架腿(3)的一端搭接，三节相互搭接的底拱(2)的两端通过搭接构件(4)与巷帮支架腿(3)的中部搭接。

2.  如权利要求1所述的马蹄形全断面钢支架，其特征在于巷帮支架腿(3)在与顶拱(1)搭接端部有一小段圆弧。

3.  如权利要求1所述的马蹄形全断面钢支架，其特征在于所述底拱(2)其中间弧拱的曲率半径最大，底拱(2)两侧弧拱的曲率半径次之，巷帮支架腿(3)搭接端部圆弧的曲率半径又次之，顶拱(1)的曲率半径最小。

说明书马蹄形全断面钢支架
一、技术领域
本实用新新型涉及煤巷和软岩隧道工程的支护架。
二、技术背景
随着矿井开采深度的不断延伸，矿井压力越来越大。在某些巷道内或隧道工程中，由于存在顶帮压力大、底鼓严重，以至影响到工程质量和施工进度，由此要求我们必须采取合理有效的支护设备对这类巷道进行支护，减缓巷道和隧道因受压变形而破坏、鼓帮、鼓底，维护已采掘空间保证工程质量。目前，煤矿井下巷道的支护常采用多节式圆形或椭圆形全断面钢支架，它们可以有效的对巷道和隧道底部进行支护，较好地限制这类工程的底鼓量、延长了这类工程的维修周期。但它只适于被支护工程四周受压比较均匀的井巷和隧道工程。对于四周受压不均的井巷和隧道工程进行支护时，由于支护设备施所受到煤壁对其四周压力同，从而造成支护设备某部分已经开始承载，其他部分则处于自由状态，由此使支架也处于受力不匀的状态下，其支架内部应力分布复杂，造成局部应力集中，最终轻则支架随巷道急剧变形，重则在支架薄弱地带应力集中处或支架制造过程中的人工损伤部位出现折断破坏、扭曲反转失去了支护作用。
三、实用新型技术内容
本实用新型针对四周受压不均的井巷和隧道工程，提供了马蹄形全断面钢支架。
为了实现所述目的，针对四周受压不均的井巷和隧道工程的受力状态和过程分析后，结合各种支护设备的支护理念、作用和优点，通过优化和组合。设计出能对四周受压不均的岩性为软岩或煤层的井巷和隧道工程进行有效支护的马蹄形全断面钢支架。它依据了下述的技术方案。马蹄形全断面钢支架由顶拱和三节相互搭接的底拱组成，其特征在于在顶拱与底拱之间又增加巷帮支架腿，即顶拱的两端与巷帮支架腿的一端连接，三节搭接的底拱的两端通过搭接构件与巷帮支架腿的中部连接。
所述的巷帮支架腿在与顶拱连接端部有一小段圆弧。
所述底拱其中间的弧拱曲率半径最大，底拱两侧弧拱的曲率半径次之，巷帮支架腿端部的圆弧曲率半径又次之，顶拱曲率半径最小。
本实用新型的优越性在于在对于四周受压不均的井巷和隧道工程进行支护时，首先受压的顶拱将压力部分转嫁于两巷帮支架腿上，共同承受了来自巷道顶部压力，维护了巷道的原有形状、提高了工程质量，延长了巷道维护周期。
四、附图说明
附图是本实用新型的结构示意图。
五、具体实施方式：
马蹄形全断面钢支架的结构请参见附图。它由顶拱1和三节相互搭接的底拱2组成，其特征在于在顶拱1与底拱2之间又增加了巷帮支架腿3，即顶拱1的两端与巷帮支架腿3的一端搭接，三节相互搭接的底拱2的两端通过搭接构件4与巷帮支架腿3的中部搭接。
所述的巷帮支架腿3在与顶拱1搭接端部有一小段圆弧。
所述底拱2其中间弧拱的曲率半径最大，底拱2两侧弧拱的曲率半径次之，巷帮支架腿3搭接端部圆弧的曲率半径又次之，顶拱1的曲率半径最小。
马蹄形全断面钢支架它的设计关键部位是顶拱1和底拱2，顶拱1的长度和角度由巷道宽度和高度尺寸决定，同时考虑支架腿3的下扎角和搭接位置，搭接位置应考虑在受侧向压力小于挤压力的位置。底拱2由三节弧拱组成，三节弧拱的角度和长度应由巷道底部受力情况合理分布，总体是中间弧拱长、角度和半径大些，这样两侧弧拱和支架腿3搭接有力，角度合理、半径小。
马蹄形全断面钢支架在我矿某处工作面下巷进行了使用，该巷道断面顶部压力大、侧向压力不均衡、底板易鼓起。由此在对该巷道各部分受力分析后，特为该巷道设计了用36号U型钢制作的马蹄形全断面钢支架。其支架顶拱1弧度为2.024，弧长为5000.2mm，顶拱1端部上移500mm作为支架腿3与顶拱1的搭接位置。支架腿3的直线段与底拱2侧弧拱的直线段相搭接，并与侧底拱2之间成39.5度相切角。侧底拱2长(不含相搭接的500mm直线段)2235.53mm、弧度为1.378；中间弧拱长4077mm、弧度为1.186。在巷道施工时先架设顶拱1和支架腿3，及时对巷道进行支护；随后在掘进工作面正前保持一定距离进行卧底安设底拱2，从而巷道就完成了整个马蹄形全断面钢支架支护，所有的支架通过搭接构件4相连接为整体，进一步加强了支架的支护能力。