[发明专利]一种可多级耗能协同让压的巷道支护结构及拼接方法

说明书

本发明涉及一种可多级耗能协同让压的巷道支护结构及拼接方法，由D‑C型支架、D型连接套管、可滑动槽型摩擦耗能让压连接件、低屈服强度耗能让压钢块组成；本发明的让压耗能过程克服了传统让压位置仅局限在节点的弊端，形成了由低屈服强度耗能让压钢块及其内部的合金弹簧、可滑动槽型摩擦耗能让压连接件组成的立体科学的多级协同让压体系。支架结构中设置的可滑动槽型摩擦耗能让压连接件克服了传统支架节点刚度比较薄弱和让压范围较小的缺陷，使支架节点处刚度得到了加强，让压范围更广、让压量更加充分，支护结构更加稳定。同时可滑动槽型摩擦耗能让压连接件能够回收再利用。

技术领域

本发明涉及一种地下工程巷道支护结构，尤其涉及一种可多级耗能协同让压的巷道支护结构及拼接方法，属于巷道支护技术领域。

背景技术

煤炭作为我国的主要能源，其安全开采历来为人们所关注，其中煤矿巷道支护效果的好坏对于煤矿安全生产至关重要。一直以来，煤矿巷道支护广泛采用U型钢支架支护技术。但随着煤炭浅部资源的枯竭，煤炭开采逐渐向深部发展，巷道所处环境越发复杂，高地压、大变形、动荷载、难支护等特点使U型钢支架在巷道支护中出现了屈服断裂的现象，其主要原因之一是支架支护强度不足。近年来发展起来的钢管混凝土支架支护技术虽然能够有效提高支架的支护强度，然其不能够进行有效让压耗能，导致支护体系成为刚性支撑，不符合让压支护的理念。

针对钢管混凝土支架让压的研究，申请号为201310466354.0的中国专利提出了一种钢管混凝土支架让压构件及其安装方法，具体是在支架的接头位置设置沙漏形让压构件，通过让压构件的变形进行让压；申请号为201320070460.2的中国专利提出一种伸缩式钢管混凝土支架，具体是在该支架接头处设置伸缩性多孔金属接头，通过金属接头上孔洞被压缩来实现让压；申请号为201320623646.6的中国专利提出了一种钢管混凝土支架持续渐进让压可缩装置，具体是在支架接头处与其垂直的方向安装几个套在一起的直径不同、长度相同、管壁厚度不同的钢管，通过钢管的逐渐受力进行让压。

上述专利设计的让压位置均选择在钢管混凝土支架的接头处，不同之处在于让压构件的类型。这些设计均未改变钢管混凝土支架在施工时自重较重，不便灵活搬用，不能回收利用的现状；让压点设置在钢管混凝土接头处使钢管混凝土拱架让压范围和让压量受到限制，使节点处成为受力薄弱环节，影响支架整体的刚度和稳定性；同时，单纯的节点让压也不能充分发挥支架整体的协同让压作用。鉴于此，研究一种新型的可多级耗能协同让压的巷道支护结构具有重要意义。

发明内容

针对现有巷道支护技术存在的上述不足，本发明提供了一种新型的可多级耗能协同让压的巷道支护结构，其具有形式简单、自重较轻、可部分回收利用、节点刚度强、支护强度高、整体稳定性好、让压范围大、能够多级协同让压的优点，该支护结构能够较好的适用于复杂地质环境条件下的巷道支护工程。

本发明采用的技术方案如下：

一种可多级耗能协同让压的巷道支护结构，是由D-C型支架、D型连接套管、可滑动槽型摩擦耗能让压连接件、耗能让压钢块组成；

所述的D-C型支架，其形状可以是圆形、弧形及直墙半圆拱形等，具体形状可以依据现场情况进行设计和选择；包括一个横截面为D型的金属管和安装在D型金属管竖直壁上的两个相互平行的腹板，其中金属管的内部灌注有混凝土；腹板尾端的表面开有矩形槽；两个腹板与竖直壁之间形成C型。

所述的可滑动槽型摩擦耗能让压连接件，其为一个截面形状是槽型的弧形件，该弧形件卡装在所述的两个腹板上，且通过连接件与腹板相连；

所述的D型连接套管用于连接两个D-C型支架，所述的低屈服强度耗能让压钢块通过D型连接套管放置在新型D-C型支架节点处，所述的耗能让压钢块内部加工有槽，在所述的槽内放置有弹性元件。

进一步的，在可滑动槽型摩擦耗能让压连接件上与所述的矩形槽相对的位置也设有矩形槽，两个矩形槽对中后，通过螺栓相连。