[发明专利]一种矿压转移承载巷道支架及施工方法

说明书

本发明涉及一种矿压转移承载巷道支架及施工方法，支架包括：金属直梁，其固定于巷道顶板及两侧巷帮内壁上，用于支承巷道变形来压；弧形梁用于双向矿压转移中的压力互抗互控，其两端一一对应铰接在巷道顶板对应的金属直梁及巷帮内壁对应的金属直梁上；铰接处均采用环形扭转连接件连接，相对的两个弧形梁的弧形均朝向巷道中心布置；底板拱形梁设置于巷道底部，且其拱形朝下，底板拱形梁两端固定在巷帮上的金属直梁底部，用于支撑巷帮底角来压。本发明解决高应力或软岩条件下巷道支护困难的技术问题，克服传统支架依靠自身强度来实现支护承载的低强度力学结构缺陷。结构简单、施工操作简单、制造成本相对低、承载能力大、能够组合拆解重复利用。

技术领域

本发明涉及巷道支护技术领域，更具体的说是涉及一种矿压转移承载巷道支架及施工方法。

背景技术

巷道金属支架是解决巷道(隧道)支护工程安全稳定问题的一种重要支护技术手段，在煤矿井下巷道支护、金属矿井下巷道支护、山体隧道支护、地下空间工程支护等领域广泛使用，并发挥着重要工程稳定支护安全作用。但随着地下资源开采深度的增加，加之复杂的地质条件影响，巷道矿压显现程度越来越剧烈，特别是高应力或软岩条件下，巷道显现大范围冒顶、持续底鼓、巷帮严重变形等矿压失稳的安全隐患愈发明显。

目前，传统的锚杆索支护、单体柱支护、金属支架支护等主被动支护方式主要是依靠支护结构的自身强度来实现支护承载，如锚杆索主动支护构件是依靠自身金属材料的拉拔强度来实现锚固承载作用；而单体柱支护、金属支架支护等被动支护构件是依靠自身金属材料的抗拉、和抗压强度来实现矿压承载作用，但金属材料的抗压能力相对较弱，而且单体柱支护、金属支架支护等被动支护构件的承载能力有限，并且大多数被动支护构件存在力矩不稳定缺陷，遇到高应力巷道情况时支护构件的承载稳定效果较差。正是由于主动、被动的支护存在明显承载强度有限和能力不足的缺陷，加之现场盲目使用并采取高密度的经验支护方法而造成了高昂的支护成本，传统的主被动支护方式已经明显不适合高地应力、高采动应力条件的巷道支护围岩控制。

基于以上原因，在分析现有的支护技术手段及支护控制原理的基础上，如何提出一种结构简单、施工操作简单、制造成本低、承载能力大、可组合拆解重复利用的被动转主动承载矿压的巷道全断面组合支架是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

为此，本发明的一个目的在于提出一种矿压转移承载巷道支架，高应力或软岩条件下巷道支护困难的技术问题，同时克服传统支架依靠自身强度来实现支护承载的低强度力学结构缺陷。

本发明提供了一种矿压转移承载巷道支架，包括：

金属直梁，所述金属直梁固定于巷道顶板及两侧巷帮内壁上，用于支承巷道变形来压；

弧形梁，所述弧形梁用于双向矿压转移中的压力互抗互控，其两端一一对应铰接在巷道顶板对应的所述金属直梁及所述巷帮内壁对应的所述金属直梁上；铰接处均采用环形扭转连接件连接，相对的两个所述弧形梁的弧形均朝向巷道中心布置；以及

底板拱形梁，所述底板拱形梁设置于巷道底部，且其拱形朝下，所述底板拱形梁两端固定在巷帮上的所述金属直梁底部，用于支撑巷帮底角来压。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供的一种矿压转移承载巷道支架，金属直梁直接作用于巷道顶板及其两帮以承载巷道围岩的变形来压，弧形梁通过其弧形结构设计实现侧向与垂向来压的相互传递并作用于金属直梁上，将金属直梁与弧形梁通过环形扭转连接机构进行连接和固定；底部布置底板拱形梁作用于底板并用于底板和巷帮底角来压支承，进而将实现底板来压与巷帮底角来压的的相互传递与承载作用。本发明结构简单、施工操作简单、制造成本相对低、承载能力大、能够组合拆解重复利用。

进一步地，所述金属直梁上错开设有第一固定孔和第二固定孔；所述第一固定孔用于连接所述环形扭转连接件，所述第二固定孔用于将所述金属直梁固定在巷道顶板或巷帮上。