巷道棚架支腿及地下工程巷道棚架支护系统的制作方法

本发明涉及地下工程领域，特别是涉及一种巷道棚架支腿。此外，本发明还涉及一种包括上述巷道棚架支腿的地下工程巷道棚架支护系统。

背景技术：

1、目前地下工程最常用的棚架支护方式为简单的u型钢结构弯折而成，其使用原理为硬抗巷道围岩的应力，容易造成巷道围岩变形破坏能量的积聚，等积聚能量产生的荷载超过棚架极限承载能力时，将发生巷道围岩剧烈破坏，甚至发生冲击地压、岩爆等动力灾害，危害巨大。

2、为了解决上述问题，现有技术中采用可缩动棚架支护结构，在棚架支腿搭接处通过卡缆连接，并通过螺栓紧固卡缆以及u型钢。当棚架承受的荷载超过缩动极限时，棚架将产生缩动，进行让压，防止围岩变形破坏能量大量积聚。但是此类棚架产生缩动的荷载一般为固定值，在巷道围岩变形过程中容易发生持续缩动，致使巷道变形量极大，影响巷道的正常使用。

3、因此，如何提供一种在缩动过程中增阻防止剧烈缩动的巷道棚架支腿是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种巷道棚架支腿，通过设置摩擦系数逐渐增大的接触面，使棚架缩动过程中接触面间的摩擦力逐渐增大，即实现缩动过程中增阻，防止棚架出现剧烈缩动。本发明的另一目的是提供一种包括上述巷道棚架支腿的地下工程巷道棚架支护系统。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种巷道棚架支腿，包括上下布置的上支杆和下支杆，所述上支杆下部与所述下支杆上部搭接，且搭接处通过卡缆锁紧固定，所述上支杆与所述下支杆接触的位置分别设置有上接触面和下接触面，所述上接触面的表面摩擦系数由下至上逐渐增大，所述下接触面的表面摩擦系数由上至下逐渐增大。

3、优选地，所述上接触面和所述下接触面为粗糙度逐渐变化的加工面。

4、优选地，所述上接触面和所述下接触面喷涂有粗糙度逐渐变化的涂层材料。

5、优选地，所述上支杆和所述下支杆分别为竖直布置的上u型钢和下u型钢，且所述上u型钢和所述下u型钢的凹槽均朝向外侧。

6、优选地，所述上u型钢下部的内侧凸起嵌入所述下u型钢上部的外侧凹槽。

7、优选地，所述上支杆和所述下支杆的搭接处设置有用于检测两者缩动位移量的位移传感器。

8、优选地，所述卡缆上安装有自动紧固机构，所述位移传感器检测到缩动位移量达到预定值时，所述自动紧固机构启动拧紧所述卡缆的螺栓。

9、优选地，所述卡缆包括相对设置并夹紧搭接处的内卡板和外卡板，所述螺栓穿过所述内卡板和所述外卡板两端，并通过连接所述螺栓的螺母锁紧。

10、优选地，所述自动紧固机构包括伺服电机和传动机构，所述伺服电机安装于所述外卡板，连接所述伺服电机的所述传动机构同时连接两端的所述螺栓。

11、本发明还提供一种地下工程巷道棚架支护系统，包括横梁以及支撑所述横梁两端的巷道棚架支腿，所述巷道棚架支腿具体为上述任意一项所述的巷道棚架支腿。

12、本发明提供一种巷道棚架支腿，包括上下布置的上支杆和下支杆，上支杆下部与下支杆上部搭接，且搭接处通过卡缆锁紧固定，上支杆与下支杆接触的位置分别设置有上接触面和下接触面，上接触面的表面摩擦系数由下至上逐渐增大，下接触面的表面摩擦系数由上至下逐渐增大。

13、通过相互搭接的上支杆和下支杆组成支腿结构，搭接处通过卡缆锁紧固定，在高承载力下实现缩动让压，防止高应力下剧烈破坏，同时通过设置摩擦系数逐渐增大的接触面，使棚架缩动过程中接触面间的摩擦力逐渐增大，即实现缩动过程中增阻，防止棚架出现剧烈缩动，避免失去承载功能，保证巷道的正常使用。

14、本发明还提供一种包括上述巷道棚架支腿的地下工程巷道棚架支护系统，由于上述巷道棚架支腿具有上述技术效果，上述地下工程巷道棚架支护系统也应具有同样的技术效果，在此不再详细介绍。

技术特征：

1.一种巷道棚架支腿，包括上下布置的上支杆(1)和下支杆(2)，所述上支杆(1)下部与所述下支杆(2)上部搭接，且搭接处通过卡缆(3)锁紧固定，其特征在于，所述上支杆(1)与所述下支杆(2)接触的位置分别设置有上接触面(11)和下接触面(21)，所述上接触面(11)的表面摩擦系数由下至上逐渐增大，所述下接触面(21)的表面摩擦系数由上至下逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的巷道棚架支腿，其特征在于，所述上接触面(11)和所述下接触面(21)为粗糙度逐渐变化的加工面。

3.根据权利要求1所述的巷道棚架支腿，其特征在于，所述上接触面(11)和所述下接触面(21)喷涂有粗糙度逐渐变化的涂层材料。

4.根据权利要求1所述的巷道棚架支腿，其特征在于，所述上支杆(1)和所述下支杆(2)分别为竖直布置的上u型钢和下u型钢，且所述上u型钢和所述下u型钢的凹槽均朝向外侧。

5.根据权利要求4所述的巷道棚架支腿，其特征在于，所述上u型钢下部的内侧凸起嵌入所述下u型钢上部的外侧凹槽。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的巷道棚架支腿，其特征在于，所述上支杆(1)和所述下支杆(2)的搭接处设置有用于检测两者缩动位移量的位移传感器。

7.根据权利要求6所述的巷道棚架支腿，其特征在于，所述卡缆(3)上安装有自动紧固机构，所述位移传感器检测到缩动位移量达到预定值时，所述自动紧固机构启动拧紧所述卡缆(3)的螺栓(33)。

8.根据权利要求7所述的巷道棚架支腿，其特征在于，所述卡缆(3)包括相对设置并夹紧搭接处的内卡板(31)和外卡板(32)，所述螺栓(33)穿过所述内卡板(31)和所述外卡板(32)两端，并通过连接所述螺栓(33)的螺母锁紧。

9.根据权利要求8所述的巷道棚架支腿，其特征在于，所述自动紧固机构包括伺服电机(4)和传动机构(41)，所述伺服电机(4)安装于所述外卡板(32)，连接所述伺服电机(4)的所述传动机构(41)同时连接两端的所述螺栓(33)。

10.一种地下工程巷道棚架支护系统，包括横梁(5)以及支撑所述横梁(5)两端的巷道棚架支腿，其特征在于，所述巷道棚架支腿具体为权利要求1至9任意一项所述的巷道棚架支腿。

技术总结本发明公开一种巷道棚架支腿，包括上下布置的上支杆和下支杆，上支杆下部与下支杆上部搭接，且搭接处通过卡缆锁紧固定，上支杆与下支杆接触的位置分别设置有上接触面和下接触面，上接触面的表面摩擦系数由下至上逐渐增大，下接触面的表面摩擦系数由上至下逐渐增大。通过相互搭接的上支杆和下支杆组成支腿结构，搭接处通过卡缆锁紧固定，在高承载力下实现缩动让压，防止高应力下剧烈破坏，同时通过设置摩擦系数逐渐增大的接触面，使棚架缩动过程中接触面间的摩擦力逐渐增大，即实现缩动过程中增阻，防止棚架出现剧烈缩动，避免失去承载功能，保证巷道的正常使用。本发明还公开一种包括上述巷道棚架支腿的地下工程巷道棚架支护系统。技术研发人员：高乐,刘勋,张冬冬,时昭,许瑞强,王汉鹏,王伟,孙帅受保护的技术使用者：山东能源集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/23