无底梁高强张悬索钢管混凝土吸能防冲支护装置

本发明涉及巷道支护的，特别是涉及一种无底梁高强张悬索钢管混凝土吸能防冲支护装置。

背景技术：

1、钢管混凝土为现有巷道支护比较成熟的技术。混凝土的抗压能力强，抗弯能力弱，而钢管具有较强的抗弯能力和良好的弹塑性；钢管混凝土兼具两者优点，用来作为支护支撑的制造材料。现有的支护装置通常会设置刚性底梁和拱形顶；通过刚性底梁对拱形顶的两脚进行连接。那是因为拱形顶的正上方受压时，拱形顶的两脚具有向两侧偏移的趋势；刚性底梁与拱形顶的两脚的连接刚好抵抗该偏移趋势。为了巷道内部通行安全，现有的支护装置在设置时，需要将刚性底梁埋入巷道底部。然而，刚性底梁又大又沉，且巷道底部通常为大片的岩石。所以将刚性底梁埋入沟内的施工难度和施工量均很大。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种无底梁高强张悬索钢管混凝土吸能防冲支护装置。

2、本发明的技术方案是：一种无底梁高强张悬索钢管混凝土吸能防冲支护装置包括若干沿巷道排布的支护支架；若干支护支架能够根据不同段的巷道情况进行相应的调整；该支护支架包括拱形顶、吸能支柱、受载钢索、预紧钢索；拱形顶为钢管混凝土结构；吸能支柱垂直于拱形顶外表面设置，以直接与岩层相接；所有吸能支柱沿拱形顶母线均布；当该段拱形顶受载时，该吸能支柱能够通过一定变形进行吸能；受载钢索中部环绕在拱形顶外侧，贯穿吸能支柱中部，能够将单个吸能支柱过度的负载转移到其他吸能支柱上，使所有吸能支柱能够分担载荷；受载钢索端部贯穿拱形顶底端，在拱形顶内侧与拱形顶相接，确保受载钢索处于紧绷状态，以便于分担载荷；预紧钢索设置在拱形顶底部；预紧钢索端部贯穿拱形顶底端，在拱形顶外侧通过锚具板、锚具夹片与拱形顶底端相接；锚具板、锚具夹片为现有成熟技术，可以向预紧钢索施加预紧力。

3、优选的，吸能支柱采用钢材料制成；吸能支柱形状可根据现场实际情况做出相应调整，

4、优选的，拱形顶包括顶弧段、侧边段；顶弧段的钢管曲率＞侧边段的钢管曲率；顶弧段的钢管两端均与侧边段的钢管端部相接；顶弧段的钢管、侧边段的钢管均可单独制造；然后将顶弧段的钢管、侧边段的钢管拼焊后，再灌注混凝土成形；这样拱形顶更容易制造。

5、优选的，无底梁高强张悬索钢管混凝土吸能防冲支护装置还包括气枕梁或液枕梁；气枕梁或液枕梁搭设在裸露在外的受载钢索上，与岩层相贴；相邻支护支架上对应的受载钢索搭设同一个气枕梁或液枕梁；气枕梁或液枕梁能够增加支护支架与岩层的接触面积，以利于将岩层冲击均匀分担在各个支护支架上，并且具有一定的弹性形变能力，可在一定程度上防冲吸能。

6、进一步的，气枕梁或液枕梁采用橡胶材料制造，具有良好的弹性性能，可根据支护装置与岩层之间的实际空间改变形状，实现完全接触。

7、优选的，无底梁高强张悬索钢管混凝土吸能防冲支护装置还包括连接钢管；连接钢管分别与对应的吸能支柱相接；连接钢管将各个支护支架连成一体，并用来分担岩层冲击。

8、优选的，拱形顶底端设有外伸的导轮柱；导轮柱外端转动连接有导向轮；受载钢索绕过该导向轮后贯穿拱形顶底端；导向轮改变受载钢索的走向，使受载钢索稳定地与拱形顶底端能够稳定连接。

9、进一步的，导向轮侧面设有与受载钢索匹配的钢索槽，以便于对受载钢索进行限位，避免受载钢索脱槽。

10、优选的，受载钢索端部通过锚具板、锚具夹片与拱形顶底端相接，使得受载钢索也能施加预紧力，保持受载钢索紧绷的状态，有利于受载钢索传递岩层冲击。

11、本发明的有益效果是：本发明的无底梁高强张悬索钢管混凝土吸能防冲支护装置，具有以下优点：

12、（1）本发明使用预紧钢索代替刚性底梁；预紧钢索能够施加预紧力，以抵抗拱形顶底端外移的趋势；预紧钢索的尺寸要远小于刚性底梁，装卸更加方便，减少巷道底部挖沟填埋的施工量和施工难度；

13、（2）本发明的气枕梁或液枕梁具有一定的弹性与防冲吸能能力，能够吸收一些小能量的冲击，在一定程度上保护支护支架；本发明的防冲吸能能力并不弱于有底梁式支护结构，在冲击地压来临之时可以很好的发挥防冲让位吸能作用；

14、（3）本发明的预紧钢索所施加的预紧力可以根据巷道内实际受力情况调整，支护支架能根据巷道实际情况改变形状与数量，达到应有效果。

技术特征：

1.一种无底梁高强张悬索钢管混凝土吸能防冲支护装置，包括若干沿巷道排布的支护支架；其特征在于，该支护支架包括拱形顶、吸能支柱、受载钢索、预紧钢索；拱形顶为钢管混凝土结构；吸能支柱垂直于拱形顶外表面设置；所有吸能支柱沿拱形顶母线均布；受载钢索中部环绕在拱形顶外侧，贯穿吸能支柱中部；受载钢索端部贯穿拱形顶底端，在拱形顶内侧与拱形顶相接；预紧钢索设置在拱形顶底部；预紧钢索端部贯穿拱形顶底端，在拱形顶外侧通过锚具板、锚具夹片与拱形顶底端相接。

2.根据权利要求1所述的无底梁高强张悬索钢管混凝土吸能防冲支护装置，其特征在于：拱形顶包括顶弧段、侧边段；顶弧段的钢管曲率＞侧边段的钢管曲率。

3.根据权利要求1所述的无底梁高强张悬索钢管混凝土吸能防冲支护装置，其特征在于：还包括气枕梁或液枕梁；气枕梁或液枕梁搭设在裸露在外的受载钢索上，与岩层相贴；相邻支护支架上对应的受载钢索搭设同一个气枕梁或液枕梁。

4.根据权利要求3所述的无底梁高强张悬索钢管混凝土吸能防冲支护装置，其特征在于：气枕梁或液枕梁采用橡胶材料制造，具有良好的弹性性能。

5.根据权利要求1所述的无底梁高强张悬索钢管混凝土吸能防冲支护装置，其特征在于：还包括连接钢管；连接钢管分别与对应的吸能支柱相接。

6.根据权利要求1所述的无底梁高强张悬索钢管混凝土吸能防冲支护装置，其特征在于：拱形顶底端设有外伸的导轮柱；导轮柱外端转动连接有导向轮；受载钢索绕过该导向轮后贯穿拱形顶底端。

7.根据权利要求6所述的无底梁高强张悬索钢管混凝土吸能防冲支护装置，其特征在于：导向轮侧面设有与受载钢索匹配的钢索槽。

8.根据权利要求1所述的无底梁高强张悬索钢管混凝土吸能防冲支护装置，其特征在于：受载钢索端部通过锚具板、锚具夹片与拱形顶底端相接。

技术总结本发明涉及一种无底梁高强张悬索钢管混凝土吸能防冲支护装置；该支护装置包括若干支护支架；该支护支架包括拱形顶、吸能支柱、受载钢索、预紧钢索；拱形顶为钢管混凝土结构；吸能支柱垂直于拱形顶外表面设置；所有吸能支柱沿拱形顶母线均布；受载钢索中部环绕在拱形顶外侧，贯穿吸能支柱中部；受载钢索端部贯穿拱形顶底端，在拱形顶内侧与拱形顶相接；预紧钢索设置在拱形顶底部；预紧钢索端部贯穿拱形顶底端，在拱形顶外侧通过锚具板、锚具夹片与拱形顶底端相接。本发明使用预紧钢索代替刚性底梁；预紧钢索能够施加预紧力，以抵抗拱形顶底端外移的趋势；预紧钢索的尺寸要远小于刚性底梁，装卸更加方便，减少巷道底部挖沟填埋的施工量和施工难度。技术研发人员：许海亮,宋义敏,安栋,张润泽,郑鑫雷受保护的技术使用者：北方工业大学技术研发日：技术公布日：2024/7/18