[发明专利]一种超大断面硐室分次施工钢拱架组合式临时支护装置

说明书

本发明属于煤矿大断面硐室临时支护体系技术领域，涉及一种超大断面硐室分次施工钢拱架组合式临时支护装置。钢拱架为弧形型钢，通过锚索固定在硐室围岩中，连接件a焊接在钢拱架A上，连接件b焊接在钢拱架B上，钢拱架C两端分别插入连接件a和连接件b中，共同支护硐室顶部围岩；连接件a、b相同，包括三块钢板、螺栓和螺母；三块钢板焊接成开口槽钢形状，螺母焊接其上，通过螺栓将开口的槽钢形成密闭空间，限制钢拱架发生位移。本发明作为一种超大断面硐室临时支护方法，型钢拱架通过连接件形成一个整体，并与锚索共同形成索拱联合支护结构作为硐室临时支护，并可作为永久支护的一部分。

技术领域

本发明属于煤矿大断面硐室临时支护体系技术领域，涉及一种超大断面硐室分次施工钢拱架组合式临时支护装置。

背景技术

超大断面硐室掘进过程中，因硐室掘进断面较大，围岩受扰动范围大，易发生顶板事故，因此掘进迎头区域的临时支护是硐室安全掘进过程中必不可少的重要环节。目前掘进硐室的临时支护方法主要有机载式前探梁、架棚式和悬挂式等。其中，机载前探梁是固定在综掘机上，需与综掘机配套使用，不适用于炮采工艺，且前探梁的支撑形状固定，不能适应硐室顶板的变化；架棚式临时支护是利用单体液压支柱与顶梁配套，在硐室空顶区域人工架棚，费时费力、操作安全系数低、护顶面积小；悬挂式临时支护是将多条前探梁悬挂在已安装的锚杆、锚索等永久支护上，并沿巷道掘进方向伸至空顶区域，但无初撑力，可靠性及安全性也较差。因此，如何实现快速安全的硐室临时支护，是目前煤矿超大断面硐室临时支护领域面临的重要难题。

发明内容

本发明针对传统超大断面硐室掘进过程中易发生顶板事故的问题提出一种新型的超大断面硐室分次施工钢拱架组合式临时支护装置。

为了达到上述目的，本发明是采用下述的技术方案实现的：

一种超大断面硐室分次施工钢拱架组合式临时支护装置,包括钢拱架A、钢拱架B、钢拱架C、连接件a、连接件b和锚索, 钢拱架为弧形型钢，通过锚索固定在硐室围岩中，所述连接件a焊接在钢拱架A上，连接件b焊接在钢拱架B上，钢拱架C两端分别插入连接件a和连接件b中，使钢拱架A、B、C连为一体，共同支护硐室顶部围岩；所述的连接件a、b相同，包括三块钢板、螺栓和螺母；三块钢板焊接成开口槽钢形状，螺母焊接其上，通过螺栓将开口的槽钢形成密闭空间，限制钢拱架发生位移。

作为优选, 开口槽钢的凹槽开口与硐室轴向平行，长度不小于400mm，宽度比钢拱架多40mm以上，高度比钢拱架多20mm以上。

作为优选,第一钢板和第三钢板上预留螺栓旋入用的圆孔，螺母焊接在第三钢板上。

采用所述超大断面硐室分次施工钢拱架组合式临时支护装置的施工方法，硐室断面为曲线形，采用正台阶法分块段施工；硐室划分为3个块段，各块段间施工滞后距离不小于5m。

作为优选，上述方法的施工步骤为：首先开挖硐室上部台阶块段Ⅰ，成型后铺设钢筋网，利用2根锚索固定钢拱架A；再开挖硐室上部台阶块段Ⅱ，成型后铺设钢筋网，利用1根锚索固定钢拱架B，再将钢拱架C插入连接件a、连接件b中组合成整体结构；然后开挖硐室下部台阶块段Ⅲ，完成一个循环。

作为优选，硐室断面为半圆拱或三心拱等弧形。

作为优选，钢拱架C与钢拱架A、钢拱架B之间的间隙不小于20mm。

本发明作为一种超大断面硐室临时支护方法，型钢拱架通过连接件形成一个整体，并与锚索共同形成索拱联合支护结构作为硐室临时支护，并可作为永久支护的一部分。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

1）钢拱架及锚索既为临时支护，也是永久支护的一部分，无需拆除；

2）有效保证了大断面硐室施工，对硐室掘进迎头区域进行及时快速临时支护，为工人完成掘进作业提供必要的安全保障。