專利名稱：一種巷道支護(hù)桁架及其安裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地下施工安全設(shè)備，特別是關(guān)于一種在煤礦井下或地下鐵路等施工過程中使用的巷道支護(hù)桁架及其安裝方法。
背景技術(shù)：
在國外稱拱形桁架為輕型格子架，輕型格子架由粗細(xì)不等的鋼筋或螺紋鋼焊接而成，屬于輕型拱形桁架支護(hù)系列。在煤礦井下單獨(dú)使用輕型拱形桁架支護(hù)雖然具有較好的力學(xué)性能，且重量輕、成本低，但是在破碎帶、煤巷和軟巖巷道等地方作為支護(hù)設(shè)備，還是存在諸多支護(hù)性能不能達(dá)到安全要求的問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種錨固性能強(qiáng)、支撐強(qiáng)度高的巷道支護(hù)桁架及其安裝方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種巷道支護(hù)桁架，其特征在于它包括一個(gè)頂梁框架、兩個(gè)肩弧框架、兩個(gè)柱腿框架、若干錨桿、若干銷軸和混凝土握裹層；所述頂梁框架包括間隔設(shè)置在下方的兩頂梁主筋和間隔設(shè)置在上方的兩個(gè)頂梁副筋，每一所述頂梁主筋和頂梁副筋的兩端分別焊接一具有鉸接孔的連接件，沿所述頂梁主筋和頂梁副筋的長度方向間隔設(shè)置有若干將所述頂梁主筋和頂梁副筋連接呈一體的配筋；每一所述肩弧框架包括間隔設(shè)置在內(nèi)側(cè)的兩弧形主筋和間隔設(shè)置在外側(cè)的兩弧形副筋，每一所述弧形主筋和弧形副筋兩端分別焊接一具有鉸接孔的連接件，沿所述弧形主筋和弧形副筋的弧度方向間隔設(shè)置有若干將所述弧形主筋和弧形副筋連接成一體的配筋，所述頂梁框架一端的各連接件分別通過銷軸連接一所述肩弧框架頂端對應(yīng)的各連接件；每一所述柱腿框架包括間隔設(shè)置在內(nèi)側(cè)的兩柱腿主筋和間隔設(shè)置在外側(cè)的兩柱腿副筋，每一所述柱腿主筋和柱腿副筋頂端分別焊接一具有鉸接孔的連接件，沿所述柱腿主筋和所述柱腿副筋高度方向間隔設(shè)置有若干將所述柱腿主筋和柱腿副筋連接成一體的配筋，每一所述肩弧框架底部的各連接件分別通過銷軸連接一個(gè)所述柱腿框架頂端對應(yīng)的各連接件；所述錨桿為一具有托盤的錨桿，所述錨桿一端插入巷道圍巖內(nèi)通過樹脂錨固劑錨固，所述錨桿的另一端穿過已固定連接在所述柱腿副筋或頂梁副筋的托盤通過螺母鎖緊固定；所述混凝土握裹層為在施工現(xiàn)場整體桁架鋼結(jié)構(gòu)件安裝完成后噴混凝土砂漿，混凝土凝固形成的混凝土握裹層。所述頂梁主筋、弧形主筋和柱腿主筋采用Φ 16 22_的鋼筋或螺紋鋼中的一種加工而成。所述頂梁副筋、弧形副筋和柱腿副筋采用Φ 12 16mm的鋼筋或螺紋鋼中的一種加工而成。所述配筋的形狀為梯形、方形或圓形結(jié)構(gòu)中的一種，所述配筋采用Φ8 12_的鋼筋加工而成。上述的一種巷道支護(hù)桁架的安裝方法包括以下步驟1)將已經(jīng)制作完成的若干頂梁框架、肩弧框架、柱腿框架、錨桿、樹脂錨固劑、用于鉸接各框架的銷軸和噴漿設(shè)備及混凝土運(yùn)送至待支護(hù)的巷道內(nèi)；2 )從巷道進(jìn)口處向巷道頂部和兩側(cè)壁上分別間隔打若干插入錨桿的鉆孔；3)在巷道進(jìn)口處鉆孔位置組裝桁架，先將兩個(gè)柱腿框架頂端的各連接件通過銷軸分別對應(yīng)各連接一個(gè)弧肩框架下端的各連接件，每一個(gè)弧肩框架上端的各連接件再與一個(gè)頂梁框架兩端的各連接件分別通過銷軸對應(yīng)連接為一桁架鋼結(jié)構(gòu)件整體；4)將巷道頂部錨桿的托盤，分別將兩根頂梁副筋壓住后，將樹脂藥卷送入頂部的鉆孔內(nèi)，然后將錨桿穿過托盤插入鉆孔中并攪拌錨固劑，使錨桿與巷道頂板圍巖之間通過樹脂錨固劑錨固成一體；在完成頂部錨桿的安裝以后，將兩側(cè)壁錨桿的托盤分別壓住兩根柱腿副筋后，將樹脂藥卷送入頂部的鉆孔內(nèi)，然后將錨桿穿過托盤插入鉆孔中并攪拌錨固劑，使錨桿與巷道兩側(cè)壁 圍巖之間通過樹脂錨固劑錨固成一體；最后將每一錨桿上連接的托盤通過螺母緊固達(dá)到安裝扭矩要求即可，進(jìn)而使錨桿與桁架之間緊固成一體，即完成一個(gè)桁架鋼結(jié)構(gòu)件的固定；5)前行至第二支護(hù)位置依次重復(fù)步驟2、步驟3和步驟4，直至將整個(gè)巷道中待支護(hù)的桁架鋼結(jié)構(gòu)件安裝完畢；6)將安裝完畢的每一桁架鋼結(jié)構(gòu)件之間，用鋼絲或細(xì)鋼筋連接，采用噴漿機(jī)向巷道頂部和兩側(cè)壁實(shí)施噴混凝土砂漿至達(dá)到要求的厚度，混凝土噴層凝固后進(jìn)而形成混凝土握裹層，即完成巷道內(nèi)桁架的支護(hù)。本發(fā)明由于米取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明由于選用Φ 12 16mm螺紋鋼或鋼筋作為主筋和副筋，采用Φ8 12mm鋼筋作為配筋，制作成頂梁框架、肩弧框架和柱腿框架，并在頂梁框架和肩弧框架的兩端及柱腿框架的頂部分別固定連接有連接件，通過銷軸連接成整體桁架鋼結(jié)構(gòu)，并與錨桿配合完成對巷道圍巖體的支護(hù)；通過在巷道圍巖表面噴漿，使桁架位于噴漿的混凝土握裹層內(nèi)，致使錨桿桁架聯(lián)合支護(hù)的錨固性能更加牢固，支撐強(qiáng)度更高。2、本發(fā)明采用將頂梁框架、肩弧框架、柱腿框架、錨桿、銷軸、樹脂藥圈、噴漿設(shè)備及混凝土，分別送入巷道支護(hù)現(xiàn)場進(jìn)行安裝，因此使桁架錨桿安裝更加靈活，運(yùn)送便捷，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高巷道支護(hù)安裝效率。3、本發(fā)明使用的肩弧框架由于可以根據(jù)巷道的實(shí)際狀況設(shè)計(jì)，尤其是在破碎帶、煤巷和軟巖巷道等變形較大的巷道中，設(shè)計(jì)不同形狀的肩弧框架支護(hù)巷道效果更好，更加安全牢靠。本發(fā)明可以廣泛用于煤礦井下巷道或地下鐵路隧道等施工支護(hù)之中。


圖I是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意2是本發(fā)明的框架鉸接示意3是本發(fā)明的頂梁框架截面結(jié)構(gòu)示意4是本發(fā)明的連接件結(jié)構(gòu)示意5是本發(fā)明的實(shí)施效果示意圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖I所示，本發(fā)明包括一個(gè)頂梁框架I、兩個(gè)肩弧框架2、兩個(gè)柱腿框架3、若干錨桿4、若干銷軸5和混凝土握裹層6。如圖I、圖2、圖3、圖4所示，本發(fā)明的頂梁框架I包括間隔設(shè)置在下方的兩個(gè)頂梁主筋11和間隔設(shè)置在上方的兩個(gè)頂梁副筋12，每一頂梁主筋11和頂梁副筋12的兩端分別焊接一具有鉸接孔的連接件13，沿頂梁主筋11和頂梁副筋12的長度方向間隔設(shè)置有若干將頂梁主筋11和頂梁副筋12連接成一體的配筋14。本發(fā)明的肩弧框架2包括間隔設(shè)置在內(nèi)側(cè)的兩弧形主筋21和間隔設(shè)置在外側(cè)的兩弧形副筋22，每一弧形主筋21和弧形副筋22兩端分別焊接一具有鉸接孔的連接件23，沿弧形主筋21和弧形副筋22的弧度方向間隔設(shè)置有若干將弧形主筋21和弧形副筋22連接成一體的配筋24，頂梁框架I 一端的各連接件分別通過銷軸5連接一個(gè)肩弧框架2頂端對應(yīng)的各連接件23。本發(fā)明的柱腿框架3包括間隔設(shè)置在內(nèi)側(cè)的兩柱腿主筋31和間隔設(shè)置在外側(cè)的兩柱腿副筋32，每一柱腿主筋31和柱腿副筋32頂端分別焊接一具有鉸接孔的連接件33，沿柱腿主筋31和柱腿副筋32高度方向間隔設(shè)置有若干將柱腿主筋31和柱腿副筋32連接成一體的配筋34，每一肩弧框架2底部的各連接件23分別通過銷軸5連接一個(gè)柱腿框架3頂端對應(yīng)的各連接件33。本發(fā)明的錨桿4為一具有托盤42的錨桿4，錨桿4 一端插入巷道圍巖內(nèi)通過樹脂錨固劑錨固，另一端穿過已固定連接的桁架柱腿副筋32或頂梁副筋12的托盤42通過螺母41鎖緊固定。根據(jù)頂梁框架I的跨度不同和柱腿框架3的高度不同，頂梁框架I的頂梁副筋12和柱腿框架3的柱腿副筋32，均可以間隔固定連接若干具有托盤42的錨桿4。本發(fā)明的混凝土握裹層6是在現(xiàn)場施工過程中實(shí)現(xiàn)的，其是待整體桁架鋼結(jié)構(gòu)件全部安裝完成后，再對整體桁架鋼結(jié)構(gòu)件噴混凝土砂漿，混凝土凝固后便形成混凝土握裹層6。上述實(shí)施例中，頂梁主筋11、弧形主筋21和柱腿主筋31可以采用Φ 16 22mm的鋼筋或螺紋鋼加工而成，頂梁副筋12、弧形副筋22和柱腿副筋32可以采用Φ 12 16_的鋼筋或螺紋鋼加工而成，連接件13、23、33可以采用鋼性材料加工而成。上述實(shí)施例中，配筋14、24、34形狀可以是梯形、方形或圓形，其可以采用Φ8 12mm的鋼筋加工而成。上述實(shí)施例中，如果巷道形狀變化較大，則需要設(shè)計(jì)制造不同形狀的肩弧框架2，以適應(yīng)巷道不規(guī)則斷面形狀的變化，完成各種形狀的巷道支護(hù)。上述實(shí)施例中，錨桿4的錨固數(shù)量要根據(jù)巷道的結(jié)構(gòu)尺寸確定。如圖I所示，本發(fā)明安裝方法包括以下步驟I)將已經(jīng)制作完成的若干頂梁框架I、肩弧框架2、柱腿框架3、錨桿4、用于鉸接各框架的銷軸5、錨固劑和噴漿機(jī)及混凝土運(yùn)送至待支護(hù)的巷道內(nèi)；2)從巷道進(jìn)口處向巷道頂部和兩側(cè)壁上分別間隔打若干鉆孔，以備插入錨桿4 ；3)在巷道進(jìn)口處鉆孔位置組裝桁架，先將兩個(gè)柱腿框架3頂端的各連接件33通過銷軸5分別對應(yīng)各連接一個(gè)弧肩框架2下端的各連接件23，每一個(gè)弧肩框架2上端的各連接件23再與一個(gè)頂梁框架I兩端的各連接件13分別通過銷軸5對應(yīng)連接為一桁架鋼結(jié)構(gòu)件整體；4)將巷道頂部錨桿4的托盤42，分別將兩根頂梁副筋12壓住后，將樹脂藥卷送入·頂部的鉆孔內(nèi)，然后將錨桿4穿過托盤42插入鉆孔中并攪拌錨固劑，使錨桿4與巷道頂板圍巖之間通過樹脂錨固劑錨固成一體；在完成頂部錨桿4的安裝以后，將兩側(cè)壁錨桿4的托盤42分別壓住兩根柱腿副筋32后，將樹脂藥卷送入頂部的鉆孔內(nèi)，然后將錨桿4穿過托盤42插入鉆孔中并攪拌錨固劑，使錨桿4與巷道兩側(cè)壁圍巖之間通過樹脂錨固劑錨固成一體；最后將每一錨桿4上連接的托盤42通過螺母41緊固達(dá)到安裝扭矩要求即可，進(jìn)而使錨桿與桁架之間緊固成一體，即完成一個(gè)桁架鋼結(jié)構(gòu)件的固定。5)前行至第二支護(hù)位置依次重復(fù)步驟2、步驟3和步驟4，直至將整個(gè)巷道中待支護(hù)的桁架鋼結(jié)構(gòu)件安裝完畢(如圖5所示)；6)將安裝完畢的每一桁架鋼結(jié)構(gòu)件之間，用鋼絲或細(xì)鋼筋連接，采用噴漿機(jī)向巷道頂部和兩側(cè)壁實(shí)施噴混凝土砂漿至達(dá)到要求的厚度，混凝土噴層凝固后進(jìn)而形成混凝土握裹層6，即完成巷道內(nèi)桁架的支護(hù)。上述各實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式等都是可以有所 變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求
1.一種巷道支護(hù)桁架，其特征在于它包括一個(gè)頂梁框架、兩個(gè)肩弧框架、兩個(gè)柱腿框架、若干錨桿、若干銷軸和混凝土握裹層； 所述頂梁框架包括間隔設(shè)置在下方的兩頂梁主筋和間隔設(shè)置在上方的兩個(gè)頂梁副筋，每一所述頂梁主筋和頂梁副筋的兩端分別焊接一具有鉸接孔的連接件，沿所述頂梁主筋和頂梁副筋的長度方向間隔設(shè)置有若干將所述頂梁主筋和頂梁副筋連接呈一體的配筋； 每一所述肩弧框架包括間隔設(shè)置在內(nèi)側(cè)的兩弧形主筋和間隔設(shè)置在外側(cè)的兩弧形副筋，每一所述弧形主筋和弧形副筋兩端分別焊接一具有鉸接孔的連接件，沿所述弧形主筋和弧形副筋的弧度方向間隔設(shè)置有若干將所述弧形主筋和弧形副筋連接成一體的配筋，所述頂梁框架一端的各連接件分別通過銷軸連接一所述肩弧框架頂端對應(yīng)的各連接件； 每一所述柱腿框架包括間隔設(shè)置在內(nèi)側(cè)的兩柱腿主筋和間隔設(shè)置在外側(cè)的兩柱腿副筋，每一所述柱腿主筋和柱腿副筋頂端分別焊接一具有鉸接孔的連接件，沿所述柱腿主筋和所述柱腿副筋高度方向間隔設(shè)置有若干將所述柱腿主筋和柱腿副筋連接成一體的配筋，每一所述肩弧框架底部的各連接件分別通過銷軸連接一個(gè)所述柱腿框架頂端對應(yīng)的各連接件； 所述錨桿為一具有托盤的錨桿，所述錨桿一端插入巷道圍巖內(nèi)通過樹脂錨固劑錨固，所述錨桿的另一端穿過已固定連接在所述柱腿副筋或頂梁副筋的托盤通過螺母鎖緊固定; 所述混凝土握裹層為在施工現(xiàn)場整體桁架鋼結(jié)構(gòu)件安裝完成后噴混凝土砂漿，混凝土凝固形成的混凝土握裹層。
2.如權(quán)利要求I所述的一種巷道支護(hù)桁架，其特征在于所述頂梁主筋、弧形主筋和柱腿主筋采用Φ16 22_的鋼筋或螺紋鋼中的一種加工而成。
3.如權(quán)利要求I所述的一種巷道支護(hù)桁架，其特征在于所述頂梁副筋、弧形副筋和柱腿副筋采用Φ12 16mm的鋼筋或螺紋鋼中的一種加工而成。
4.如權(quán)利要求I或2或3所述的一種巷道支護(hù)桁架，其特征在于所述配筋的形狀為梯形、方形或圓形結(jié)構(gòu)中的一種，所述配筋采用Φ8 12mm的鋼筋加工而成。
5.如權(quán)利要求I 4任一項(xiàng)所述的一種巷道支護(hù)桁架的安裝方法包括以下步驟 1)將已經(jīng)制作完成的若干頂梁框架、肩弧框架、柱腿框架、錨桿、樹脂錨固劑、用于鉸接各框架的銷軸和噴漿設(shè)備及混凝土運(yùn)送至待支護(hù)的巷道內(nèi)； 2)從巷道進(jìn)口處向巷道頂部和兩側(cè)壁上分別間隔打若干插入錨桿的鉆孔； 3)在巷道進(jìn)口處鉆孔位置組裝桁架，先將兩個(gè)柱腿框架頂端的各連接件通過銷軸分別對應(yīng)各連接一個(gè)弧肩框架下端的各連接件，每一個(gè)弧肩框架上端的各連接件再與一個(gè)頂梁框架兩端的各連接件分別通過銷軸對應(yīng)連接為一桁架鋼結(jié)構(gòu)件整體； 4)將巷道頂部錨桿的托盤，分別將兩根頂梁副筋壓住后，將樹脂藥卷送入頂部的鉆孔內(nèi)，然后將錨桿穿過托盤插入鉆孔中并攪拌錨固劑，使錨桿與巷道頂板圍巖之間通過樹脂錨固劑錨固成一體；在完成頂部錨桿的安裝以后，將兩側(cè)壁錨桿的托盤分別壓住兩根柱腿副筋后，將樹脂藥卷送入頂部的鉆孔內(nèi)，然后將錨桿穿過托盤插入鉆孔中并攪拌錨固劑，使錨桿與巷道兩側(cè)壁圍巖之間通過樹脂錨固劑錨固成一體；最后將每一錨桿上連接的托盤通過螺母緊固達(dá)到安裝扭矩要求即可，進(jìn)而使錨桿與桁架之間緊固成一體，即完成一個(gè)桁架鋼結(jié)構(gòu)件的固定；5)前行至第二支護(hù)位置依次重復(fù)步驟2)、步驟3)和步驟4)，直至將整個(gè)巷道中待支護(hù)的桁架鋼結(jié)構(gòu)件安裝完畢； 6)將安裝完畢的每一桁架鋼結(jié)構(gòu)件之間，用鋼絲或細(xì)鋼筋連接，采用噴漿機(jī)向巷道頂部和兩側(cè)壁實(shí)施噴混凝土砂漿至達(dá)到要求的厚度，混凝土噴層凝固后進(jìn)而形成混凝土握裹層，即完成巷道內(nèi)桁架的支護(hù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種巷道支護(hù)桁架及其安裝方法，它包括一頂梁框架、兩肩弧框架、兩柱腿框架、若干錨桿、若干銷軸和混凝土握裹層；頂梁框架包括兩頂梁主筋和兩頂梁副筋，頂梁主筋和頂梁副筋通過若干配筋連接成一體，頂梁框架兩端分別焊接具有鉸接孔的連接件。肩弧框架包括兩弧形主筋和兩弧形副筋，弧形主筋和弧形副筋通過若干配筋連接成一體，肩弧框架兩端分別焊接具有鉸接孔的連接件。柱腿框架包括兩柱腿主筋和兩柱腿副筋，柱腿主筋和柱腿副筋通過若干配筋連接成一體，柱腿框架頂端分別焊接具有鉸接孔的連接件。具有托盤的錨桿通過螺母將桁架連成一體。在巷道桁架鋼結(jié)構(gòu)件上噴射混凝土砂漿形成的混凝土握裹層。本發(fā)明可以廣泛用于煤礦井下巷道或地下鐵路隧道等施工支護(hù)之中。
文檔編號E21D11/18GK102926768SQ20121046413
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月15日
發(fā)明者程根銀, 劉玉德, 祁明峰, 趙啟峰, 韓昌強(qiáng), 張建堂, 辛東京, 朱喻偉, 黃正國, 周曾強(qiáng), 苗峰, 張楓林 申請人:華北科技學(xué)院, 安徽省皖北煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司百善煤礦