小曲率拱形支架 【技术领域】
本发明属地下工程施工支护形式，主要用于压力较大的大跨度下分层回采巷道或近距离煤层群开采时巷道支护。背景技术
由于目前国内采煤工艺的发展，机械化程度的提高，尤其综采放顶煤工艺的推广，巷道断面越来越大，通常跨度在4m以上，而常规的直梁框式支架的承载能力与巷道跨度的立方成反比，因此大跨度巷道采用直梁式支架是不合适的，达不到理想的支护效果。又因分层开采时，下分层的顶板处于采空区，顶板极度破碎，不具可锚性，无法实施锚杆支护。如图1所示矿用工字钢梯形支架，矿用工字钢梯形支架属刚性被动承压式支护形式。不利于提高和发挥围岩的自承能力，不适应工程软岩流变大的特点。
(A)为棚式支架在受力较小未产生变形时状况
(B)为顶部受力较大时产生变形后的状况，如果两侧帮受力较大时必将加剧顶梁变形，加速其破坏进程
从支架顶梁受力可知，它并非简支梁，随着载荷P的增大，顶梁发生挠曲变形ξ，而此时由于棚腿扎角α的存在，棚腿对顶梁反力N的水平分量与侧压F的水平分量合力为：f＝Ncos+F/2，这个合力f必然产生一个附加弯M1，而这个附加弯矩M1随挠度ξ的增大而增大。附加弯矩M1与载荷P产生的弯矩M方向相同。弯矩的叠加加速了支架顶梁的破坏，造成支架的破坏，失去承载能力，进而加速了煤岩体破坏进程。其次，锚(杆)索支护虽能主动支护，且技术又趋于成熟，但在下分层开采或近距离煤层群开采时，下层巷道顶板已发生破坏或本来就是采空区时，是不具有可锚性的，无法有效地实施锚(杆)索支护。发明内容
本实用新型的目的是提供一种新型小曲率拱形支架，它能利用自身拱形结构有效缓冲和均衡来自顶部的垂直和侧向的压力和弯矩之外，更有效地抵抗来自侧向两帮的压力和变形，克服了弯矩叠加，缓解支架及煤岩层的破坏进程。
本实用新型是以如下技术方案实现地：小曲率拱形支架是由一个拱形的棚梁和两个弓形棚腿组成，拱形棚梁两端各有一个特制的上牙口，两个棚腿上端各有一个下牙口，上、下牙口的相互紧密咬合，形成一个稳定的支撑整体。棚腿顶端的下牙口为一形卡槽。 棚梁两端的上牙口由一厚度与梁棚相近似的T形牙体，在T形牙体的外侧有与T形牙体固定为一体的加强筋组成，牙体的上端口为曲率与顶梁两端相似的弧面。在加强筋上还设有悬挂孔；加强筋为T形，厚度小于牙体的厚度，下牙口的形槽内径尺寸以能将上牙口的牙体嵌入为宜。
曲率的计算按不同地质条件，进行原始常规梯形支架支撑能力计算。
由于采用了上述技术方案，当顶板和两帮来压时，由于棚梁和两支腿都是拱形的，能有效缓冲和均衡来自顶部的垂直和侧向的压力和弯矩，抵抗来自侧向两帮的压力和变形，克服弯矩叠加，从而提高了支架和围岩承载能力，减小了巷道变形量。附图说明
下面结合附图及实施例对本实用新型支架作进一步详细描述。
图1A是矿用工字钢梯形支架结构示意图；
图1B是矿用工字钢梯形支架顶部受力较大时产生变形时的示意图；
图2是本实用新型结构示意图；
图3是上牙口主视图；
图4是上牙口的俯视图；
图5是图3A-A剖面图；
图6是图3B-B剖面图；
图7是图3左视图。
图中，1.棚腿，2.棚梁，3.上牙口，4.下牙口，5.牙体，6.加强筋，7.悬挂孔。具体实施方式
参照图2，小曲率拱型支架是由一个拱形的倾斜棚梁(2)与支撑在棚梁两端的二条棚腿(1)组成，在棚梁(2)的两端各有一个上牙口(3)。参照图3、图4、图5、图6、图7，上牙口(3)由一厚度与棚梁相近似的T形牙体(5)与T形牙体(5)焊接为一体的加强筋(6)组成，牙体(5)的上边曲率与棚顶两端曲率相等，在加强筋(6)上还开有悬挂孔(7)，加强筋为T形，厚度小于牙体(5)厚度。位于二条棚腿上端的下牙口(4)为一形槽，形槽的内径尺寸以能将上牙口的牙体嵌入为宜。下牙口(4)焊接在棚腿上端。上牙口(3)牙尖向外上端面被焊接在棚梁两端的下方，上牙口的牙体(5)被卡在下牙口(4)的形槽中相互紧密咬合，使棚梁、棚腿形成一个稳定的支撑整体。棚梁(2)也可以为平拱棚。