專利申請號：200620128373.8
主要發明人：牛云龍 李廣富
1、技術領域
本實用新型涉及一種煤礦井下的支護裝置，具體為一種可廣泛應用于煤礦井下各種大斷面巷道和硐室的斜撐式支架。
2、發明內容
本實用新型為了解決現有普通工字鋼棚支護和料石砌碹支護都存在各自的缺陷而不能應用于井下各種大斷面巷道和硐室的支護的問題，提供一種斜撐式支架。
本實用新型是采用如下技術方案實現的：斜撐式支架，包括棚梁、與棚梁兩端固定的棚腿，棚梁與兩端的棚腿之間分別設置斜撐，斜撐的上端通過連接件與棚梁固定，下端通過卡欄與棚腿固定。本實用新型所述的棚梁、棚腿、斜撐都采用工字鋼制作。在實際應用中，棚梁承擔頂部載荷，棚腿支撐并傳遞頂部壓力, 斜撐作為支撐點可以起到簡支梁的作用，將金屬梁分解成三個連續作用的簡支梁，不僅降低了應力集中，還能將作用于金屬梁上的載荷均勻分布,提高了斜撐支架的抗彎曲能力，這樣就克服了普通金屬梯形棚不適應大斷面巷道支護的局限性。斜撐既可以分擔頂部壓力，又可以將頂部壓力分解并作用于巷道兩幫，從而抵消側壓影響，抑制巷道變形，提高金屬梯形棚的整體強度和剛度。該斜撐支架的應用進一步擴展了金屬梯形棚的適用范圍,為煤礦井下大斷面巷道支護開辟了一條新途徑。
為了保證整個支架更穩固，斜撐與棚梁、棚腿構成等腰三角形，斜撐與棚梁之間的夾角為40度或45度，這樣就確定了棚梁與棚腿之間的夾角為100度或90度。
本實用新型所述的斜撐兩端呈40-45度斜尖狀，以便于和棚梁、棚腿搭接。
本實用新型所述的連接件由兩個夾板及穿通兩個夾板的螺栓構成，每個夾板一側開有直槽，連接件可通過直槽卡接于棚梁下端兩側的工字棱上，直槽一側開有與其成140-135度的V形槽，斜撐的頂端固定在兩塊夾板所形成的V形槽內；所述的卡欄呈V形槽斜槽狀，直接焊接與棚腿上。連接件及卡欄都是為了便于斜撐與棚梁、棚腿之間的連接。
本實用新型所述的棚梁兩端的兩側分別固定有與棚腿卡接的兩塊護板，可對棚梁起到定位作用，使其穩固、不動蕩，棚梁兩端的護板之間的距離為棚梁的凈寬。
本實用新型所述的棚腿頂部端面的四個棱上分別固定有護桿，且護桿高于棚腿頂部，而棚梁的端部正好可以卡在護桿內，起到固定梁端的作用。同時棚腿底部設有底座，加強根基穩固。
與傳統支護裝置相比，具有以下優點：
（1）受力性能好，抗變形能力強，它能將頂部應力通過斜撐轉移到棚腿上，能有效地抵消側壓，保持巷道的相對穩定性；
（2）通過斜撐作用能有效縮短工字鋼梁的跨度，改善其受力性能，提高金屬梯形棚的強度和剛度；
（3）提高了支護結構的支護阻力，擴大了支護結構的支護范圍，能有效地控制頂板巖層的變形，巷道變形量小；
（4）大大加快了施工進度，提高了生產效率，且降低了支護成本，取得了良好的經濟效益和社會效益，是一種安全、有效和經濟的支護方式。
3、附圖說明
圖1為本實用新型的結構示意圖
圖2為圖1的側視圖
圖3為圖1中1-1剖視圖
圖4為圖3的側視圖
圖5為圖1的2-2剖視圖
圖中：1-棚梁 2-棚腿 3-斜撐 4-連接件 5-卡欄 6-夾板 7-螺栓 8-直槽 9-V型槽 10-護板 11-護桿 12-底座 13-拉桿 14-拉桿套筒
4、具體實施方式
斜撐式支架，包括棚梁1、與棚梁1兩端固定的棚腿2，棚梁1與兩端的棚腿2之間分別設置斜撐3，斜撐3兩端150ｍｍ長應削成40-45度斜尖狀，斜撐3的上端通過連接件4與棚梁1固定，下端通過卡欄5與棚腿2固定，卡欄5呈V形槽斜槽狀，且距棚腿上端1000ｍｍ；棚梁、棚腿和斜撐均采用12#工字鋼制作，棚梁長5050ｍｍ，棚腿長3250ｍｍ，當棚梁和棚腿夾角為100度時采用1500ｍｍ的斜撐作支撐；當棚梁和棚腿夾角為90度時采用1300ｍｍ的斜撐作支撐，斜撐3與棚梁1、棚腿2構成等腰三角形，斜撐3與棚梁1之間的夾角為40度或45度；連接件由兩個夾板6及穿通兩個夾板的螺栓7構成，夾板可為鋼板或鑄鐵，每個夾板一側開有寬10ｍｍ、深12ｍｍ、長110ｍｍ的直槽8，直槽距夾板一側距離為15ｍｍ，在距直槽上部60ｍｍ處以圓孔右側為基點,再削(鑄)一個與直槽成135度角的V形槽9，槽長60ｍｍ，槽底寬50ｍｍ，用于將斜撐上端與棚梁相接。棚梁1兩端的兩側分別固定有與棚腿2卡接的兩塊護板10，護板采用12ｍｍ厚的鋼板割制，距棚梁端頭距離各為150ｍｍ。棚腿2頂部端面的四個棱上分別固定有護桿11，且護桿11高于棚腿2頂部30ｍｍ，護桿采用Φ20圓鋼制作,長度為130ｍｍ；棚腿2底部焊接有12ｍｍ厚的底座12。該斜撐式支架凈上寬4750ｍｍ,凈下寬5730ｍｍ,凈高3000ｍｍ，兩斜撐間距為2750ｍｍ，棚距為800ｍｍ。在實際使用過程中，根據巷道和硐室的斷面大小、深度來確定斜撐式支架的尺寸及數量，當兩個或兩個以上的斜撐式支架組合使用時，各個棚腿的上部和下部分別焊接拉桿套筒14，相鄰兩個棚腿之間設有拉桿13，拉桿的兩端分別插入拉桿套筒內，這樣兩個支架的頂部鋪金屬網和背板，兩幫用背板背緊壓實，如果壓力大可適當減小棚距,對煤壁進行卸壓維護,或采取其它措施以確保大斷面巷道和硐室的相對穩定,為安全生產創造條件。
5 發明人介紹：
牛云龍：男，1963年生，本科學歷，機電工程師，現任望云煤礦分公司生產副經理。
李廣富：男，1967年生，畢業于大同煤炭工業學校，采煤助理工程師，現在大陽煤礦分公司生產科工作。
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