一种具有自动推进功能的带预切糟U型钢支架及施工方法.pdf

本发明公开了一种具有自动推进功能的带预切糟U型钢支架及施工方法，本发明的有自动推进功能的带预切糟U型钢支架包括U型钢支架、多个液压缸、液压箱、多个顶杆、两根角底梁、液压滚筒及破岩棒；所述的多个液压缸分别与液压箱连接，多个液压缸平行设置，液压缸的活塞杆与顶杆连接，顶杆的前端设有推进头，推进头顶在U型钢支架后端的钢支架上，所述的液压滚筒安装在U型钢支架前端钢支架的顶拱上，液压滚筒与液压箱连接；所述的破岩棒与液压滚筒连接；所述的两根角底梁平行于液压缸的轴线设置，U型钢支架支撑在两根角底梁上。本发明实现了U型钢支架的自动推进，节约了人力，降低了生产成本；而且实现了快速掘进，缩短了工期。

1.  一种具有自动推进功能的带预切糟U型钢支架，包括U型钢支架、多个液压缸、液压箱、多个顶杆、两根角底梁、液压滚筒及破岩棒；所述的U型钢支架包括多个钢支架和铁丝网，所述的钢支架包括两帮腿、两个三相孔底脚垫板、底拱及顶拱，所述的顶拱的两端分别与两帮腿的上端连接，两帮腿竖直设置，两帮腿的下端安装在两个三相孔底脚垫板上，两个三相孔底脚垫板分别插装在两角底梁上，所述的底拱的两端分别安装在两个三相孔底脚垫板上，所述的铁丝网挂在钢支架同一侧的帮腿上；
所述的多个液压缸分别与液压箱连接，多个液压缸平行设置，液压缸的活塞杆与顶杆连接，顶杆的前端设有推进头，推进头顶在U型钢支架后端的钢支架上，所述的液压滚筒安装在U型钢支架前端钢支架的顶拱上，液压滚筒与液压箱连接；所述的破岩棒与液压滚筒连接；所述的两根角底梁平行于液压缸的轴线设置，U型钢支架支撑在两根角底梁上。

2.  根据权利要求1所述的具有自动推进功能的带预切糟U型钢支架，其特征是：所述的液压箱的底部设有滚轮。

3.  根据权利要求1所述的具有自动推进功能的带预切糟U型钢支架，其特征是：所述的破岩棒是一个侧面上布置有多排切割齿的圆柱形筒体。

4.  根据权利要求1所述的具有自动推进功能的带预切糟U型钢支架，其特征是：所述的U型卡槽套装在U型钢支架前端的钢支架的顶拱上，所述的U型卡槽的一侧壁上设有通孔，对应于该通孔，另一侧壁内侧面上安装有液压滚筒，所述的液压滚筒的推进式分压器与液压箱连接；所述的U型卡槽边缘处设有折边，折边内侧设有钢珠，钢珠位于折边与U型钢支架前端的钢支架的顶拱之间，所述的推进式分压器上设有喷气管滚筒气动管，滚筒气动管喷出的气体推动液压滚筒转动；喷气管喷出气体形成的反力推进U型卡槽沿着顶拱移动。

5.  根据权利要求1所述的具有自动推进功能的带预切糟U型钢支架，其特征是：所述的三相孔底脚垫板为一长方体结构，长方体上设有一通孔和两盲孔，通孔和两盲孔相互垂直，三相孔底脚垫通过通孔插装在角底梁上。

6.  根据权利要求1所述的具有自动推进功能的带预切糟U型钢支架，其特征是：所述的钢支架的同一侧的帮腿上设有挂钩，铁丝网通过挂钩安装在钢支架同侧的帮腿上。

7.  一种权利要求1-6任一权利要求所述的具有自动推进功能的带预切糟U型钢支架的施工方法，包括如下步骤：
（1）将顶拱的两端通过刚性连接件分别安装在两帮腿的上端，将两帮腿的下端分别安装在两个三相孔底脚垫板的朝上的盲孔中，将底拱的两端分别安装在两个三相孔底脚垫板的相对的盲孔中，组装成钢支架；
 （2）将钢支架的两个三相孔底脚垫板的通孔分别插装在两根角底梁上，将推进头、液压缸、顶杆与液压箱组装之后，使推进头顶紧钢支架；
 （3）将带有破岩棒的液压滚筒安装在钢支架上，按动伸缩开关及破岩棒开关，使得液压缸的活塞杆外伸，带动钢支架往前移动，进而推动破岩棒划破岩壁，且绕钢支架的顶拱扰动，切出U型预切槽；
 （4）待U型预切槽成型后，组装并安装下一个钢支架，拉动铁丝网尾部悬挂于下一个钢支架的帮腿上，进而实现铁丝网的铺设；
（5）在铁丝网之下开挖两个钢支架间的2m岩体；
（6）重复步骤（4）、（5），实现巷道的不断掘进。

8.  根据权利要求7所述的具有自动推进功能的带预切糟U型钢支架的施工方法，步骤2）中，钢支架的两个架腿、顶拱两侧各顶有一个推进头，保证钢支架的推进加压均匀。

一种具有自动推进功能的带预切糟U型钢支架及施工方法
技术领域
本发明属于矿山巷道工程的大变形巷道施工与围岩控制领域，特别是涉及一种具有自动推进功能的带预切糟U型钢支架及其施工方法。
背景技术
目前，许多采矿工程都在条件极差的条件下进行，包括巷道掘进与矿体开采都会经历各种复杂环境。其中，巷道围岩条件差是制约巷道掘进速度和维护安全的直接因素。就目前的采矿水平来看，许多围岩和矿体（特别是煤层）都呈极松散破碎状态。在开挖这种围岩体，经常会出现一掘就冒的现象，极易发生塌方和失稳，不但造成巨大的经济损失和高贵的维护成本，而且极大的影响人身与设备的安全，阻碍采矿工作的进展。
对一此种松散大变形围岩经常采用U型钢拱架等支护结构，这种支护具有较好的收缩性与变形能力，具有较好的抗拉、抗压、抗剪强度和良好的韧性，能很大程度上抵抗地下矿井松散围岩的大变形。但是，这种支架的缺点也很突出，一是表现在其为重型支护结构，安装需要人力多，成本大；二是不能作为超前支护结构，不能有效地阻止围岩的初期有害变形，很难让工人掌握有利的支护时机，因而也不能为工人提供超前的安全作业空间；三是由于是重型结构和不能自动切入岩体，因而不能实现快速掘进，造成巷道支护工作量大，掘进速度缓慢，影响工期和矿井的生产。
因此，为了解决以上三点问题，在全封闭U型钢支架的基础上，本发明拟改进U型钢的支架结构和施工方法，设计带预切糟U型钢支架，并借助于可遥控操作的推进架装置实现带预切糟U型钢支架自动整架推进至围岩内部一定深度，再在此支架下的保护下进行开挖施工。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种具有自动推进功能的带预切糟U型钢支架及施工方法，实现了U型钢支架的自动推进，节约了人力，降低了生产成本；而且实现了快速掘进，缩短了工期。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种具有自动推进功能的带预切糟U型钢支架，包括U型钢支架、多个液压缸、液压箱、多个顶杆、两根角底梁、液压滚筒及破岩棒；所述的U型钢支架包括多个钢支架和铁丝网，所述的钢支架包括两帮腿、两个三相孔底脚垫板、底拱及顶拱，所述的顶拱的两端分别与两帮腿的上端连接，两帮腿竖直设置，两帮腿的下端安装在两个三相孔底脚垫板上，两个三相孔底脚垫板分别插装在两角底梁上，所述的底拱的两端分别安装在两个三相孔底脚垫板上，所述的铁丝网挂在钢支架同一侧的帮腿上；
所述的多个液压缸分别与液压箱连接，多个液压缸平行设置，液压缸的活塞杆与顶杆连接，顶杆的前端设有推进头，推进头顶在U型钢支架后端的钢支架上，所述的液压滚筒安装在U型钢支架前端钢支架的顶拱上，液压滚筒与液压箱连接；所述的破岩棒与液压滚筒连接；所述的两根角底梁平行于液压缸的轴线设置，U型钢支架支撑在两根角底梁上。
上述的具有自动推进功能的带预切糟U型钢支架，所述的液压箱的底部设有滚轮。
上述的具有自动推进功能的带预切糟U型钢支架，所述的破岩棒是一个侧面上布置有多排切割齿的圆柱形筒体。
上述的具有自动推进功能的带预切糟U型钢支架，所述的U型卡槽套装在U型钢支架前端的钢支架的顶拱上，所述的U型卡槽的一侧壁上设有通孔，对应于该通孔，另一侧壁内侧面上安装有液压滚筒，所述的液压滚筒的推进式分压器与液压箱连接；所述的U型卡槽边缘处设有折边，折边内侧设有钢珠，钢珠位于折边与U型钢支架前端的钢支架的顶拱之间，所述的推进式分压器上设有喷气管滚筒气动管，滚筒气动管喷出的气体推动液压滚筒转动；喷气管喷出气体形成的反力推进U型卡槽沿着顶拱移动。
上述的具有自动推进功能的带预切糟U型钢支架，所述的三相孔底脚垫板为一长方体结构，长方体上设有一通孔和两盲孔，通孔和两盲孔相互垂直，三相孔底脚垫通过通孔插装在角底梁上。
上述的具有自动推进功能的带预切糟U型钢支架，所述的钢支架的同一侧的帮腿上设有挂钩，铁丝网通过挂钩安装在钢支架同侧的帮腿上。
上述的具有自动推进功能的带预切糟U型钢支架的施工方法，包括如下步骤：
（1）将顶拱的两端通过刚性连接件分别安装在两帮腿的上端，将两帮腿的下端分别安装在两个三相孔底脚垫板的朝上的盲孔中，将底拱的两端分别安装在两个三相孔底脚垫板的相对的盲孔中，组装成钢支架；
 （2）将钢支架的两个三相孔底脚垫板的通孔分别插装在两根角底梁上，将推进头、液压缸、顶杆与液压箱组装之后，使推进头顶紧钢支架；
 （3）将带有破岩棒的液压滚筒安装在钢支架上，按动伸缩开关及破岩棒开关，使得液压缸的活塞杆外伸，带动钢支架往前移动，进而推动破岩棒划破岩壁，且绕钢支架的顶拱扰动，切出U型预切槽；
 （4）待U型预切槽成型后，组装并安装下一个钢支架，拉动铁丝网尾部悬挂于下一个钢支架的帮腿上，进而实现铁丝网的铺设；
（5）在铁丝网之下开挖两个钢支架间的2m岩体；
（6）重复步骤（4）、（5），实现巷道的不断掘进。
上述的具有自动推进功能的带预切糟U型钢支架的施工方法，步骤2）中，钢支架的两个架腿、顶拱两侧各顶有一个推进头，保证钢支架的推进加压均匀。
    与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过液压缸推进U型钢支架，实现了自动推进，使得本发明可由一人操作，一次性自动打扣快速连接两面搭接的铁丝网，大大节约了人力，降低了工人的劳动强度，降低了生产成本。本发明的破岩棒可以绕U型钢支架前端的钢支架的顶拱运动，进而在岩壁上刻画出一定深度的U型预切槽；液压箱的底部设有滚轮，灵活性高，适应能力强；当液压滚动沿着U型钢支架移动时，可以带动铁丝网铺满破岩面，防止破岩下落，安全性高；本发明设有破岩棒，能自动切入岩体，提高了掘进效率，缩短了工期。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明推进架结构示意图。
图3为本发明的推进头的结构示意图。
图4为本发明的U型卡槽结构示意图。
图5为本发明的U型卡槽去掉设有通孔侧壁后的结构示意图。
图6为本发明的U型卡槽与顶拱连接结构示意图。
图7为本发明的推进式分压器结构示意图。
图中：1、遥控器，2、三相孔底脚垫板， 3、顶拱，4、刚性连接件，5、帮腿，6、三相孔底脚垫板，7、底拱，8、角底梁，9、底梁，10、破岩棒液压管，11、推进头，12、液压缸，13、顶杆，14、液压滚筒，15、U型卡槽，16、铁丝网，17、伸缩开关，18、液压箱，19、总液压管，20、滚轮，21、破岩棒，22、破岩棒开关，23、钢珠，24、通孔，25、推进式分压器，26、喷气管，27、滚筒气动管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明的具有自动推进功能的带预切糟U型钢支架，包括U型钢支架、四个液压缸12、液压箱18、四个顶杆13、两根角底梁8、液压滚筒14及破岩棒21；所述的U型钢支架包括多个钢支架及铁丝网16，所述的钢支架包括两帮腿5、两个三相孔底脚垫板（三相孔底脚垫板2和三相孔底脚垫板6）、底拱7及顶拱3，所述的三相孔底脚垫板2、三相孔底脚垫板6为一长方体结构，长方体上设有一通孔和两盲孔，通孔和两盲孔相互垂直，三相孔底脚垫2和三相孔底脚垫板6通过通孔插装在两角底梁8上。所述的顶拱3的两端分别与两帮腿5的上端连接，两帮腿5竖直设置，两帮腿5的下端安装在三相孔底脚垫板2和三相孔底脚垫板6朝上的盲孔内，所述的底拱7的两端分别安装在三相孔底脚垫板2和三相孔底脚垫板6相对的盲孔内，所述的钢支架的帮腿5上设有挂钩，所述的铁丝网16挂在钢支架同一侧的帮腿5的挂钩上。
所述的四个液压缸12分别与液压箱18连接，四个液压缸12平行设置。如图1、3所示，四个液压缸12的活塞杆分别与四个顶杆13连接，顶杆13的前端设有推进头11，推进头11顶在U型钢支架后端的钢支架上，所述的U型卡槽15套装在U型钢支架前端钢支架的顶拱3上，如图4-7所示，所述的U型卡槽15一侧壁上设有通孔24，对应于该通孔，另一侧壁内侧面上安装有液压滚筒14，所述液压滚筒14的推进式分压器25与液压箱18连接；所述的U型卡槽15边缘处设有折边，折边内侧设有钢珠23，钢珠23位于折边与U型钢支架前端的钢支架的顶拱3之间。所述的推进式分压器25上设有喷气管26和滚筒气动管27，可以把破岩棒液压管10输送来的气体分为两部分，一部分沿着滚筒气动管27推动液压滚筒14转动，喷气管26裸露在外，喷气管26内的气体喷出，形成反力推进U型卡槽15沿着顶拱3移动。所述的破岩棒21与液压滚筒14连接，破岩棒21穿过通孔24，露在U型卡槽15的外面。所述的两根角底梁8平行于液压缸12的轴线设置。所述的四个液压缸12分别对应于钢支架的两帮腿5及顶拱3的两侧设置，使得钢支架受压均匀。所述的液压箱18的底部设有滚轮20，灵活性高，适应能力强。所述的破岩棒21是一个侧面上布置有多排切割齿的圆柱形筒体。
上述的具有自动推进功能的带预切糟U型钢支架的施工方法，包括如下步骤：
（1）将顶拱3的两端分别通过刚性连接件4安装在两帮腿5的上端，将两帮腿5的下端分别安装在三相孔底脚垫板2和三相孔底脚垫板6朝上的盲孔内，将底拱7的两端分别安装在三相孔底脚垫板2和三相孔底脚垫板6相对的盲孔内，组装成钢支架；
 （2）将钢支架的两个三相孔底脚垫板的通孔分别插装在两根角底梁8上，将推进头11、液压缸12、顶杆13与液压箱18组装之后，使推进头11顶紧钢支架；钢支架的两个架腿5、顶拱3的两侧各顶有一个推进头11，保证钢支架的推进加压均匀；
（3）将带有破岩棒21的液压滚筒14安装在钢支架上，按动伸缩开关17及破岩棒开关22，使得液压缸12的活塞杆外伸，带动钢支架往前移动，进而推动破岩棒21划破岩壁，且绕钢支架的顶拱3扰动，切出U型预切槽；
（4）待U型预切槽成型后，组装并安装下一个钢支架，拉动铁丝网16尾部悬挂于下一个钢支架的帮腿5上，进而实现铁丝网16的铺设；
（5）在铁丝网16之下开挖两个钢支架间的2m岩体；
（6）重复步骤（4）、（5），实现巷道的不断掘进。