拱形巷道可伸缩式支护结构的制作方法

1.本实用新型涉及岩土工程巷道支护技术，具体地指一种拱形巷道可伸缩式支护结构。

背景技术：

2.在岩土工程巷道开挖后，受周边地压作用，可能会导致巷道破坏，例如发生片帮、冒顶等事故。这不仅会妨碍巷道运输、通风等功能，严重时还可能危害巷道中人员和设备的安全。因此，为了保持巷道的稳定性、防止围岩发生变形或垮落、保证巷道有效的使用空间，通常巷道掘进后都要及时进行支护，以确保在巷道服务年限内人员和设备均安全。
3.目前，常见的巷道支护结构包括涂覆混凝土支护、喷射混凝土支护、锚杆(索)支护、金属支架支护、以及联合支护等。在巷道支护中，一般允许巷道围岩产生一定变形，这样能更好地发挥支护的作用。然而，在现有的单一支护结构中，只有可缩性金属支架能够跟随围岩发生一定变形，但可缩性金属支架并不能很好地支护支架之间的巷道，这可能导致需要更多的支架以减少支架的间距。授权公告号为cn209067235u的实用新型专利说明书公开了一种巷道支护结构，其主要由防护钢板、u型钢支架、管槽体、上三角形楔块、下三角形楔块、竖向吸能弹簧和底座等部件构成，能够在一定程度上跟随巷道围岩变形而伸缩，并提供相应的支护力。但是当巷道顶板、底板和两帮都发生变形而使巷道轮廓整体变化时，该支护结构并不能很好地适应变化的巷道轮廓，其支护效果较差，导致安全稳定性变差。如何使支护结构更加适应巷道整体变形，是本领域工程技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

4.本实用新型的目的就是要提供一种结构简单、装配轻巧、支护稳定、在巷道整体变形时仍具有较强支护力、且可实现巷道全长支护的拱形巷道可伸缩式支护结构。
5.为实现上述目的，本实用新型所设计的拱形巷道可伸缩式支护结构，包括若干个拱形支架和若干根防护钢条，若干个拱形支架沿巷道走向平行间隔布置，若干根防护钢条垂直于拱形支架平行间隔布置、并将相邻拱形支架连为一体，从而形成阻止巷道岩石脱落的框架，其特殊之处在于：所述拱形支架具有一个顶部弧形支架、一对肩部侧壁支架和一对底部定位支座，所述顶部弧形支架与肩部侧壁支架之间、以及肩部侧壁支架与底部定位支座之间通过弹性榫卯结构连为一体，从而能够适应巷道整体变形，并为其提供稳定的支护力；所述防护钢条均匀连接在各个相邻拱形支架对应的顶部弧形支架、肩部侧壁支架和底部定位支座之间，从而能够实现任意长度的巷道全长支护。
6.作为优选方案，所述顶部弧形支架的两端设置有顶部支架卯槽，所述顶部支架卯槽的底部设置有压缩弹簧，所述肩部侧壁支架的上端设置有肩部支架榫头，所述肩部支架榫头插入顶部支架卯槽并与其内的压缩弹簧抵接配合；所述肩部侧壁支架的下端设置有肩部支架卯槽，所述肩部支架卯槽的底部设置有压缩弹簧，所述底部定位支座的上端设置有底部支座榫头，所述底部支座榫头插入肩部支架卯槽并与其内的压缩弹簧抵接配合。在上
述弹性榫卯结构中，设置在顶部支架卯槽和肩部支架卯槽中的压缩弹簧能够在一定程度上限制肩部支架榫头和/或底部支座榫头插入，当巷道受到较大地压影响时，压缩弹簧受压程度相应增大，长度相应缩短，从而可使拱形支架整体收缩，以适应巷道整体变形，确保支护效果更加稳定可靠。
7.进一步地，所述肩部支架榫头和底部支座榫头呈实心圆柱状，所述顶部支架卯槽和肩部支架卯槽呈空心圆柱状，所述榫头与对应的卯槽呈过渡配合结构。由于过渡配合结构中实心圆状榫头的直径比空心圆柱状卯槽的直径稍小，两者配合面大、贴合紧密、受力均匀，使得榫卯结构更加稳定安全。
8.更进一步地，所述顶部弧形支架、肩部侧壁支架和底部定位支座的侧壁上分别设置有钢条插孔，所述防护钢条的两端与对应的钢条插孔嵌置配合，从而将各个相邻拱形支架连为一体。采用防护钢条直接插入嵌置固定的形式，结构简单实用、安装方便快捷，能够大幅简化装配工序，提高巷道全长整体支护施工的效率。
9.再进一步地，所述底部定位支座的下端设置有至少一个楔形插接头。这样，能够更牢靠地将拱形支架固定在巷道的地面中，有效降低地压对拱形支架整体稳定性的影响。
10.再进一步地，所述楔形插接头设置有两个，对称布置在底部定位支座的下端两侧。这样，可使底部定位支座的承力更加均衡，拱形支架整体安装更加稳固。
11.还进一步地，所述防护钢条为槽钢型材。采用槽钢型材连接各个拱形支架，具有强度高、刚性好的特点，能够有效抵御巷道落石，保证巷道人员和设备安全；且槽钢型材购买方便、无需加工、可直接应用，有效降低了整个支护结构的成本。
12.本实用新型的优点在于：所设计的拱形支架由顶部弧形支架、肩部侧壁支架和底部定位支座通过弹性榫卯构件组装而成，若干个拱形支架沿巷道走向平行间隔布置，相邻拱形支架通过若干根防护钢条连为一体，拱形支架和防护钢条组成的外轮廓形状与巷道壁相适应，形成对巷道整体的稳定支护。由于拱形支架各部件之间采用可拆分的榫卯结构相连，并采用弹性元件使拱形支架在一定范围内可伸缩，从而能够适应巷道围岩发生一定的变形，在变形后拱形支架仍能较好地贴合巷道内壁，发挥稳定的支护作用。并且，拱形支架的布置走向可以根据巷道实际工况调整，相邻拱形支架之间防护钢条的使用数量、尺寸规格等也可以根据需要选取，从而形成全方位支护巷道的框架结构，实现巷道全长支护。同时，本实用新型的构件简单轻巧、安装拆卸方便，长短调节灵活，可广泛适用于各种岩土工程巷道施工。
附图说明
13.图1为一种拱形巷道可伸缩式支护结构的立体结构示意图。
14.图2为图1中拱形支架的主视结构示意图。
15.图3为图2中顶部弧形支架的主视结构示意图。
16.图4为图2中肩部侧壁支架的主视结构示意图。
17.图5为图2中底部定位支座的主视结构示意图。
18.图6为图1中防护钢条的立体结构示意图。
19.图中各部件标号如下：拱形支架1；防护钢条2；顶部弧形支架3；肩部侧壁支架4；底部定位支座5；顶部支架卯槽6；压缩弹簧7；钢条插孔8；肩部支架榫头9；肩部支架卯槽10；底
部支座榫头11；楔形插接头12。
具体实施方式
20.以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述，但该实施例不应该理解为对本实用新型的限制。
21.如图1所示，本实施例描述的拱形巷道可伸缩式支护结构，由若干个拱形支架1和若干根防护钢条2组装而成。若干个拱形支架1根据巷道走向平行间隔布置，若干根防护钢条2垂直于拱形支架1平行间隔布置、并将相邻拱形支架1连为一体，形成阻止巷道岩石脱落的框架。
22.如图2所示，拱形支架1由一个顶部弧形支架3、一对肩部侧壁支架4和一对底部定位支座5构成。顶部弧形支架3与肩部侧壁支架4之间、以及肩部侧壁支架4与底部定位支座5之间通过弹性榫卯结构连为一体，从而能够适应巷道整体变形，并为其提供稳定的支护力。再结合图1所示，防护钢条2均匀连接在各个相邻拱形支架1对应的顶部弧形支架3、肩部侧壁支架4和底部定位支座5之间，从而能够实现任意长度的巷道全长支护。
23.如图3～5所示，顶部弧形支架3的两端设置有顶部支架卯槽6，顶部支架卯槽6的底部安装有压缩弹簧7，肩部侧壁支架4的上端设置有肩部支架榫头9，肩部支架榫头9插入顶部支架卯槽6并与其内的压缩弹簧7抵接配合。肩部侧壁支架4的下端设置有肩部支架卯槽10，肩部支架卯槽10的底部安装有压缩弹簧7，底部定位支座5的上端设置有底部支座榫头11，底部支座榫头11插入肩部支架卯槽10并与其内的压缩弹簧7抵接配合。
24.更具体地描述，肩部支架榫头9和底部支座榫头11呈实心圆柱状，顶部支架卯槽6和肩部支架卯槽10呈空心圆柱状，结合图2可以看到，上述榫头与对应的卯槽呈插入过渡配合结构。在巷道受地压作用变形时(一般为收缩变形)，拱形支架1也受压缩，上述榫卯结构中的压缩弹簧7均受压收缩，从而迫使底部支座榫头11向肩部支架卯槽10内移动、肩部支架榫头9向顶部支架卯槽6内移动，实现拱形支架1整体收缩。在一定限度内，巷道变形越大，拱形支架1变形也越多。由于拱形支架1可以跟随巷道围岩变形而变形，从而能够适应巷道整体形变，并提供稳定的支护力。
25.上述顶部弧形支架3、肩部侧壁支架4和底部定位支座5的侧壁上分别设置有钢条插孔8。结合图1可以看到，防护钢条2的两端通过对应的钢条插孔8插入嵌置在相邻拱形支架1之间，用于将多个拱形支架1的支护力更均匀地的分布于巷道上，以支护拱形支架1之间的巷道，实现巷道全长整体支护。
26.如图5所示，底部定位支座5的下端设置有至少一个楔形插接头12。本实施例中，楔形插接头12设置有两个，对称布置在底部定位支座5的下端两侧。这样能够将拱形支架1更加牢靠地固定在巷道地面上。
27.如图6所示，本实施例中的防护钢条2采用槽钢型材。槽钢型材具有足够的结构强度和刚度，且方便易得、无需加工直接应用，可节约整个支护结构的成本。
28.本实用新型用于巷道工程施工时，首先根据需要支护的拱形巷道断面尺寸，制作出尺寸合适的拱形支架1的各个组成部件(顶部弧形支架3、肩部侧壁支架4和底部定位支座5)。其次根据需要的支护密度，在巷道内标记出需要安装拱形支架1的位置。然后依次将顶部弧形支架3、肩部侧壁支架4和底部定位支座5拼接成整体的拱形支架1。再后将拱形支架1
放置在事先标记好的位置处。最后将防护钢条2通过钢条插孔8安装在拱形支架1上，即可完成装配支护。
29.综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，能够充分发挥拱形支架中弹性榫卯结构的变形作用，确保所设计的支护结构适应巷道整体变形，并在变形后仍保持较强的支护力、且可实现巷道全长支护。同时，本实用新型的构件简单轻巧、安装拆卸方便，长短调节灵活，可广泛适用于各种岩土工程巷道施工。
30.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种拱形巷道可伸缩式支护结构，包括若干个拱形支架(1)和若干根防护钢条(2)，若干个拱形支架(1)沿巷道走向平行间隔布置，若干根防护钢条(2)垂直于拱形支架(1)平行间隔布置、并将相邻拱形支架(1)连为一体，从而形成阻止巷道岩石脱落的框架，其特征在于：所述拱形支架(1)具有一个顶部弧形支架(3)、一对肩部侧壁支架(4)和一对底部定位支座(5)，所述顶部弧形支架(3)与肩部侧壁支架(4)之间、以及肩部侧壁支架(4)与底部定位支座(5)之间通过弹性榫卯结构连为一体，从而能够适应巷道整体变形，并为其提供稳定的支护力；所述防护钢条(2)均匀连接在各个相邻拱形支架(1)对应的顶部弧形支架(3)、肩部侧壁支架(4)和底部定位支座(5)之间，从而能够实现任意长度的巷道全长支护。2.根据权利要求1所述的拱形巷道可伸缩式支护结构，其特征在于：所述顶部弧形支架(3)的两端设置有顶部支架卯槽(6)，所述顶部支架卯槽(6)的底部设置有压缩弹簧(7)，所述肩部侧壁支架(4)的上端设置有肩部支架榫头(9)，所述肩部支架榫头(9)插入顶部支架卯槽(6)并与其内的压缩弹簧(7)抵接配合；所述肩部侧壁支架(4)的下端设置有肩部支架卯槽(10)，所述肩部支架卯槽(10)的底部设置有压缩弹簧(7)，所述底部定位支座(5)的上端设置有底部支座榫头(11)，所述底部支座榫头(11)插入肩部支架卯槽(10)并与其内的压缩弹簧(7)抵接配合。3.根据权利要求2所述的拱形巷道可伸缩式支护结构，其特征在于：所述肩部支架榫头(9)和底部支座榫头(11)呈实心圆柱状，所述顶部支架卯槽(6)和肩部支架卯槽(10)呈空心圆柱状，所述榫头与对应的卯槽呈过渡配合结构。4.根据权利要求1或2或3所述的拱形巷道可伸缩式支护结构，其特征在于：所述顶部弧形支架(3)、肩部侧壁支架(4)和底部定位支座(5)的侧壁上分别设置有钢条插孔(8)，所述防护钢条(2)的两端与对应的钢条插孔(8)嵌置配合，从而将各个相邻拱形支架(1)连为一体。5.根据权利要求1或2或3所述的拱形巷道可伸缩式支护结构，其特征在于：所述底部定位支座(5)的下端设置有至少一个楔形插接头(12)。6.根据权利要求5所述的拱形巷道可伸缩式支护结构，其特征在于：所述楔形插接头(12)设置有两个，对称布置在底部定位支座(5)的下端两侧。7.根据权利要求1或2或3所述的拱形巷道可伸缩式支护结构，其特征在于：所述防护钢条(2)为槽钢型材。

技术总结

本实用新型公开了一种拱形巷道可伸缩式支护结构，包括若干个拱形支架和若干根防护钢条，若干个拱形支架沿巷道走向平行间隔布置，若干根防护钢条垂直于拱形支架平行间隔布置、并将相邻拱形支架连为一体；其特殊之处在于：拱形支架由顶部弧形支架、肩部侧壁支架和底部定位支座通过弹性榫卯结构连接组合而成，能够适应巷道整体变形，并为其提供稳定的支护力；防护钢条均匀连接在各个相邻拱形支架对应的顶部弧形支架、肩部侧壁支架和底部定位支座之间，形成阻止巷道岩石脱落的框架。其结构简单、装配轻巧、支护稳定，在巷道整体变形时仍具有较强支护力，且可实现巷道全长支护，可广泛适用于各种岩土工程巷道施工。用于各种岩土工程巷道施工。用于各种岩土工程巷道施工。