桁架与U型钢配合的巷道支护结构.pdf

本发明涉及桁架与U型钢支架结构配合支护巷道的结构，可有效解决U型钢支架单独支护效果差，存在安全隐患的问题，本发明包括U型钢、卡座、铰接头、铰接螺栓、弦杆、腹杆组成，腹杆上部的铰接头与U型钢通过卡座相连，腹杆下部的铰接头通过卡座与弦杆相连，本发明使用方便，易安装，连接效果好，占用巷道空间小，可替代和节约其他不必要的材料，为井下的安全、生产带来诸多方便，且使支护稳定和有效。

1.  一种桁架与U型钢配合的巷道支护结构，其特征在于它由U型钢(1)、卡座(2)、铰接头(3)、铰接螺栓(4)、弦杆(5)、腹杆(6)组成，腹杆上部的饺接头(3)与U型钢通过卡座(2)相连，腹杆下部的铰接头(3)通过卡座(2)与弦杆(5)相连。

2.  根据权利要求1所述的一种桁架与U型钢配合的巷道支护结构，其特征在于腹杆与U型钢和弦杆连接的卡座由截面呈弧形的板体(7)、掩片(8)、螺栓(9)和螺母(10)组成。U型钢卡在掩片和板体之间的弧形截面槽内，通过螺栓和螺母将掩片和板体固定，板体下部由两个圆形孔(11)，用于腹杆和卡座铰接。

桁架与U型钢配合的巷道支护结构
技术领域
本发明涉及一种桁架与U型钢配合的巷道支护结构，属于巷道支护领域。
背景技术
在矿井开采过程中，采用U型钢支架的巷道多数为半圆拱或三心拱，拱半径2～3m，U型钢支架半径在支护过程中因为在地质构造或采动作用的影响下，U型钢支架受到巷道周围岩层对其突然增大、集中的矿山压力的作用，这种情况下会导致支架被压垮，巷道发生变形甚于造成人身伤亡事故。其次，目前许多煤矿采用单体液压支柱来作为加强支护，但单体液压支柱配合U型钢支护占据巷道下部空间较大，影响巷道的正常使用。此外，上述提到加强支护的方法效果并不是很理想，因此急需一种成本低、效果好的新型加强支护结构。
发明内容
针对上述出现的问题，本发明的目的是提供一种结构简单，支护效果好并且节省巷道底部空间的新型支护结构。
为实现上述目的，采用桁架与U型钢配合的支护结构，在国外称拱形桁架为轻型格子架轻型格子架由粗细不等的钢筋或螺纹钢焊接而成，属于轻型拱形桁架支护系列。在煤矿井下使用桁架结构支护具有较好的力学性能，且重量轻、成本低。
桁架结构和U型钢拱形结构是众多结构体系中的两种。从力学的角看，它们都可将外荷载产生的弯矩转化为构件的轴向拉压力，从而提高结构的效率。
拱和桁架就是在这一原理下产生的两种典型结构。拱以其独特的曲线形式实现了弯矩向轴力的转化，而桁架则通过格构的方式将弯矩转化为弦杆的轴力。桁架与U型钢拱形结构相结合可作为一种合理有效的结构体系。所以，将拱和桁架有机结合，便形成了一种受力更为合理的新型结构形式。
本发明采用的技术方案是：一种桁架与U型钢配合的巷道支护结构，其特征在于它由U型钢、卡座、铰接头、铰接螺栓、弦杆、腹杆组成，腹杆上部的铰接头与U型钢通过卡座相连，腹杆下部的铰接头通过卡座与弦杆相连。腹杆与U型钢和弦杆连接的卡座由截面呈弧形的板体、掩片、螺栓和螺母组成。U型钢卡在掩片和板体之间的弧形截面槽内，通过螺栓和螺母将掩片和板体固定，板体下部由两个圆形孔，用于腹杆和卡座铰接。腹杆两端有铰接头，铰接头和卡座通过铰接螺栓连接。在支架受力较大时，U型钢腿柱无法支撑时，采用单体液压支柱(12)通过铰接头与最下方的卡座相连，辅助腿柱进行支撑。
本发明使用方便，易安装，连接效果好，占用巷道空间小，可替代和节约其他不必要的材料，为井下的安全、生产带来诸多方便，且使支护稳定和有效。
附图说明
图1为该发明的结构示意简图；
图2为卡座结构正视图；
图3位卡座结构侧视图；
图4为腹杆结构示意图；
图5为结构的受力分析图；
图6为单体液压支柱辅助支撑时的示意简图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
如图1所示，本发明包括U型钢、卡座、铰接头、铰接螺栓、弦杆、腹杆组成，腹杆上部的铰接头与U型钢通过卡座相连，腹杆下部的铰接头通过卡座与弦杆相连。在进行支护安装时，先将卡座固定在U型钢上然后将弦杆与卡座相连，接下来将腹杆连接好即可对巷道进行支护。
如图2和图3所示，腹杆与U型钢和弦杆连接的卡座由截面呈弧形的板体、掩片、螺栓和螺母组成。U型钢卡在掩片和板体之间的弧形截面槽内，通过螺栓和螺母将掩片和板体固定，板体下部由两个圆形孔，用于腹杆和卡座铰接。
如图4所示，腹杆两端有铰接头，铰接头和卡座通过铰接螺栓连接。
如图5和图6所示，在顶部U型钢受力时，U型钢可承受一部分力，除此之外，另一部分力通过铰接结构经腹杆传递给弦杆，传递到弦杆上的力顺着弦杆传递给最下端的卡座，卡座将水平作用力作用于巷道壁，将垂直作用力作用于U型钢腿柱。当卡座受力较大时，若超过腿柱的受力极限，则可通过单体液压支柱进行辅助支护。