沿空巷道约束混凝土支顶护帮体系

摘要

本发明涉及巷道支护技术领域，特别是涉及沿空巷道约束混凝土支顶护帮体系，包括约束混凝土支顶柱、纵向连接装置和侧向护帮装置，所述约束混凝土支顶柱的底端设有自动升降装置；所述约束混凝土支顶柱的顶端用于巷道顶部的支护，所述自动升降装置用于调节约束混凝土支顶柱顶端面与巷道顶部的距离；相邻约束混凝土支顶柱之间安装有多个纵向连接装置，所述纵向连接装置内具有设定间隙，所述设定间隙中安装有侧向护帮装置，所述侧向护帮装置的两竖直端分别与约束混凝土支柱连接。本发明符合可拆卸回收、重复利用的特点，可降低施工成本、提高施工效率。

权利要求

1.沿空巷道约束混凝土支顶护帮体系，包括约束混凝土支顶柱、纵向连接装置和侧向护帮装置，所述约束混凝土支顶柱的底端设有自动升降装置；

所述约束混凝土支顶柱的顶端用于巷道顶部的支护，所述自动升降装置用于调节约束混凝土支顶柱顶端面与巷道顶部的距离；

相邻约束混凝土支顶柱之间安装有多个纵向连接装置，所述纵向连接装置内具有设定间隙，所述设定间隙中安装有侧向护帮装置，所述侧向护帮装置的两竖直端分别与约束混凝土支柱连接。

2.如权利要求1所述的沿空巷道约束混凝土支顶护帮体系，其特征在于，所述约束混凝土支顶柱的顶端设有柱帽，所述柱帽在使用时与巷道顶部接触，所述约束混凝土支顶柱的侧面固定设有把手。

3.如权利要求2所述的沿空巷道约束混凝土支顶护帮体系，其特征在于，所述的柱帽可以是由螺栓连接的两块平行钢板组成，可通过调节螺栓从而改变平行钢板的间距，使其与立柱顶面和围岩的空隙保持一致，平行钢板内可放置不同类型的填充料。

4.如权利要求1所述的沿空巷道约束混凝土支顶护帮体系，其特征在于，所述自动升降装置包括底座，所述底座上端固定设有油缸，所述油缸的外表面环套设有套筒，所述套筒中设有隔断，所述隔断的下端设有所述油缸，隔断上方的套筒安装有所述约束混凝土支顶柱。

5.如权利要求1所述的沿空巷道约束混凝土支顶护帮体系，其特征在于，所述纵向连接装置包括两条对称设置的钢带，钢带的两端部分别设有矩形凸起，两条钢条对扣安装，两条钢带的矩形凸起合围形成的断面形状与约束混凝土支顶柱的横截面形状吻合，矩形凸起的外侧设置螺栓孔，两钢带通过螺栓连接与约束混凝土支顶柱进行固定；两个所述钢带之间具有所述设定间隙。

6.如权利要求1所述的沿空巷道约束混凝土支顶护帮体系，其特征在于，所述的纵向连接装置包括两个钢筋，所述钢筋包括靠近采空区的外侧连接筋和靠近留巷侧的内侧连接筋，钢筋的两端分别与约束混凝土支顶柱连接，两个钢筋之间具有所述设定间隙。

7.如权利要求5所述的沿空巷道约束混凝土支顶护帮体系，其特征在于，所述侧向护帮装置为护帮钢板或钢筋网。

8.如权利要求5所述的沿空巷道约束混凝土支顶护帮体系，其特征在于，所述侧向护帮装置包括护帮钢板框架，所述护帮钢板框架的两竖直端分别与约束混凝土支顶柱连接，护帮钢板框架的中部设有钢筋网。

9.如权利要求5所述的沿空巷道约束混凝土支顶护帮体系，其特征在于，所述侧向护帮装置为分离式结构，所述侧向护帮装置包括左护帮和右护帮，所述左护帮和右护帮分别与约束混凝土支顶柱转动连接，左护帮与右护帮中部通过销轴结构固定连接。

10.如权利要求1所述的沿空巷道约束混凝土支顶护帮体系，其特征在于，所述的支顶护帮体系也可采用“约束混凝土立柱+钢筋网+纵向连接筋”形式，钢筋网紧贴碎石帮，约束混凝土立柱在留巷侧紧贴钢筋网，并在相邻立柱间设置纵向连接筋，柱帽钢板靠近碎石帮侧与立柱边缘齐平，其他三边超出立柱截面一定长度。

说明书

沿空巷道约束混凝土支顶护帮体系

技术领域

[0001] 本发明属于巷道支护技术领域，具体涉及一种沿空巷道挡矸支护约束混凝土支顶护帮体系。

背景技术

[0002] 在沿空巷道形成时，为防止采空区碎石涌入留巷中，对采煤工序产生影响，需要对采空区碎石进行挡矸支护。目前常用的挡矸支护措施主要是U型钢支架和金属网沿边墙侧对碎石进行初步的挡设，然后在U型钢和金属网的外侧采用切顶护帮支架、素混凝土柱等轴压承载装置对巷顶进行支护。

[0003] 该种支护方案下，需要钢筋网、U型钢以及轴压承载装置的依次架设和安装。对于常用的切顶护帮支架，重量大，且成本高，需要定制，加工周期长；对于素混凝土柱，需要支模、灌注和养护等过程，施工繁琐，劳动强度大，且无法回收。其他传统的轴压承载装置各有其缺点。

[0004] 基于以上问题，沿空巷道挡矸支护施工亟需一种施工成本低、施工效率快的新型支护方式。

发明内容

[0005] 本发明为了解决上述问题，提出了一种适用于沿空巷道挡矸支护的以约束混凝土支顶柱为核心的支护体系，以及符合可拆卸回收、重复利用的特点，提出了纵向连接装置、不同形式的侧向护帮装置，以及一种优选的可实现约束混凝土支顶柱快速安装和拆卸的自动升降装置。本发明可降低施工成本、提高施工效率。

[0006] 本发明采用下述技术方案：沿空巷道约束混凝土支顶护帮体系包括约束混凝土支顶柱、纵向连接装置和侧向护帮装置，所述约束混凝土支顶柱的底端设有自动升降装置。

[0007] 所述约束混凝土支顶柱的顶端用于巷道顶部的支护，所述自动升降装置用于调节约束混凝土支顶柱顶端面与巷道顶部的距离。

[0008] 相邻约束混凝土支顶柱之间安装有多个纵向连接装置，所述纵向连接装置内具有设定间隙，所述设定间隙中安装有侧向护帮装置，所述侧向护帮装置的两竖直端分别与约束混凝土支柱连接。

[0009] 进一步，所述约束混凝土支顶柱的顶端设有柱帽，所述柱帽在使用时与巷道顶部接触，所述约束混凝土支顶柱的侧面固定设有把手。

[0010] 进一步，所述自动升降装置包括底座，所述底座上端固定设有油缸，所述油缸的外表面环套设有套筒，所述套筒中设有隔断，所述隔断的下端设有所述油缸，隔断上方的套筒安装有所述约束混凝土支顶柱。

[0011] 进一步，所述纵向连接装置包括两条对称设置的钢带，钢带的两端部分别设有矩形凸起，两条钢条对扣安装，两条钢带的矩形凸起合围形成的断面形状与约束混凝土支顶柱的横截面形状吻合，矩形凸起的外侧设置螺栓孔，两钢带通过螺栓连接与约束混凝土支顶柱进行固定；两个所述钢带之间具有所述设定间隙。

[0012] 进一步，所述的纵向连接装置包括两个钢筋，所述钢筋包括靠近采空区的外侧连接筋和靠近留巷侧的内侧连接筋，钢筋的两端分别与约束混凝土支顶柱连接，两个钢筋之间具有所述设定间隙；

[0013] 进一步，所述侧向护帮装置为护帮钢板或钢筋网。

[0014] 进一步，所述侧向护帮装置包括护帮钢板框架，所述护帮钢板框架的两竖直端分别与约束混凝土支顶柱连接，护帮钢板框架的中部设有钢筋网。

[0015] 进一步，所述侧向护帮装置为整体式结构。

[0016] 进一步，所述侧向护帮装置为分离式结构，所述侧向护帮装置包括左护帮和有护帮，所述左护帮和右护帮分别与约束混凝土支顶柱转动连接，左护帮与右护帮中部通过销轴结构固定连接。

[0017] 以上作为沿空巷道约束混凝土支顶护帮体系的一种方案，另一种方案采用“约束混凝土立柱+钢筋网+纵向连接筋”的形式，钢筋网紧贴碎石帮，约束混凝土立柱在留巷侧紧贴钢筋网，并在相邻立柱间设置纵向连接筋。

[0018] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0019] (1)本发明提出了沿空巷道约束混凝土支顶护帮体系，实现了巷道挡矸支护的低成本、高效率施工，且可回收重复利用。该体系及相关关键技术具有显著的经济效益。

[0020] (2)本发明提出的一种可用于约束混凝土支顶柱升降的装置，可实现约束混凝土支顶柱的便捷安装和二次回收利用，方便快捷，施工效率高。

[0021] (3)本发明提出的不同形式的侧向护帮装置，可根据巷道不同工况选择不同的组合形式，配合纵向连接装置可实现侧向护帮装置的有效安装和拆卸。

附图说明

[0022] 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

[0023] 图1为本发明中约束混凝土支顶柱示意图；

[0024] 图2为本发明一种形式纵向连接装置与约束混凝土支顶柱的连接示意图；

[0025] 图3为本发明第二种形式纵向连接装置与约束混凝土支顶柱的连接示意图；

[0026] 图4为本发明一种形式的侧向护帮装置与其他结构的连接示意图；

[0027] 图5为本发明第二种形式的侧向护帮装置与其他结构的连接示意图；

[0028] 图6为本发明第三种形式的侧向护帮装置与其他结构的连接示意图；

[0029] 图7为本发明中自动升降装置的结构示意图；

[0030] 图8为本发明另外一种形式的支顶护帮体系示意图；

[0031] 图9为本发明另外一种形式支顶护帮体系的柱帽示意图。

[0032] 图中：1、约束混凝土支顶柱；2、把手；3、自动升降装置；4、柱帽；5、侧向护帮装置；6、钢带；7、螺栓；8、轴套结构；9、内侧连接筋；10、外侧连接筋；11、钢筋轴套；12、销轴结构；
13、钢筋网；14、套筒；15、油缸；16、底座；17、隔断；18、钢筋网。

具体实施方式

[0033] 应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

[0034] 本发明中左、右、前、后等指示方位的词语是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了描述本发明和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或部件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，不能理解为对本发明的限制。

[0035] 本申请的一种典型实施方式，如图1-7所示，应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

[0036] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

[0037] 正如背景技术所介绍的，对采空区碎石进行挡矸支护，目前常采用U型钢支架和金属网沿边墙侧布设，然后采用切顶护帮支架进行支护。该支护方式中，切顶护帮支架重量大，成本高，需要定制，加工周期长，且对U型钢及钢筋网13等支护构件无法回收进行二次利用。基于以上问题，巷道挡矸支护施工亟需一种施工成本低、施工效率快的新型支护方式。

[0038] 本申请的一种典型的沿空巷道约束混凝土支顶护帮体系中，其体系核心构件为约束混凝土支顶柱1，如图1-7所示。另外，包括自动升降装置3、纵向连接装置和侧向护帮装置5等关键部件组成。

[0039] 约束混凝土支顶护帮体系各部分的具体构造及形式如下：

[0040] 如图1所示，所述的约束混凝土支顶柱1，与之相应的配套构件有施工把手2和柱帽4，以及一种优选的可自由调节约束混凝土支顶柱1高度的自动升降装置3。

[0041] 具体的，约束混凝土支顶柱1的截面形式一般为矩形，也可为圆形和方形等其它形状，内部填充普通和轻质等不同类别，以及不同强度等级的混凝土。

[0042] 具体的，所述的施工把手2焊设于约束混凝土支顶柱1的表面，以便于工人抬设立柱，可根据约束混凝土支顶柱1的重量和人员操作方便性，将不同数量的把手2设置于不同位置。

[0043] 具体的，所述的约束混凝土支顶柱1对巷顶进行支护，在约束混凝土支顶柱1的下端面和上端面设置楔子、橡胶或者不同的组合垫块，从而调节约束混凝土支顶柱1的高度，实现约束混凝土支顶柱1的完全安装和合理受力。

[0044] 如图2所示，所述的纵向连接装置的一种形式为可实现自由调节高度的钢带6式纵向连接装置，所述纵向连接装置包括两条对称设置的钢带6，钢带6的两端部分别设有矩形凸起，两条钢条对扣安装，两条钢带6的矩形凸起合围形成的断面形状与约束混凝土支顶柱1的横截面形状吻合，矩形凸起的外侧设置螺栓7孔，两钢带6通过螺栓7连接与约束混凝土支顶柱1进行固定；所述的两条钢条对扣安装，两条钢条在相邻两约束混凝土支顶柱1的中间部位留有一定的相对空隙(即设定间隙)，空隙内安装侧向护帮装置5，空隙宽度可根据侧向护帮装置5的厚度进行确定。

[0045] 如图3所示，另一种纵向连接装置的形式为钢筋式纵向连接装置，主体构件为不同直径的钢筋，根据钢筋靠近采空区侧和留巷侧的位置，分为外侧连接筋10和内侧连接筋9。

[0046] 具体的，所述的不同直径钢筋的两端部弯折，与焊接在立柱上的钢筋轴套11进行卡合固定，从而实现连接筋的固定。

[0047] 如图4所示，所述的侧向护帮装置5设置于相邻约束混凝土支顶柱1之间，其长度和高度分别为约束混凝土支顶柱1的间距和高度。侧向护帮装置5位于可调节高度的钢带6式纵向连接装置在相邻两约束混凝土支顶柱1中间部位的设定间隙内；对于钢筋式纵向定位装置，侧向护帮装置5设置于外侧连接筋10和内侧连接筋9的中间位置。

[0048] 具体的，所述的侧向护帮装置5可以分为护帮钢板和钢筋网13，根据现场实际情况分为图4所示整体式结构和图5所示的分离式结构，也可采用图6所示的护帮钢板和钢筋网13相结合的方式，即：矩形侧向护帮装置5的四个边缘区域采用护帮钢板形式，中间区域采用钢筋网13，两者通过焊接形成完整的侧向护帮装置5。

[0049] 具体的，所述的侧向护帮装置5是通过轴套结构8与约束混凝土支顶柱1进行连接，即轴套结构8焊接于约束混凝土支顶柱1的表面，销轴焊接于侧向护帮装置5的边侧。

[0050] 具体的，所述的整体式侧向护帮装置5为一整块单体结构，直接在侧向护帮装置5的两侧边上焊接轴套结构8与约束混凝土支顶柱1进行连接，实现侧向护帮装置5整体施工。

[0051] 具体的，所述的分离式侧向护帮装置5分为对称的两部分(即左护帮与右护帮)，左护帮与一侧的约束混凝土支顶柱1连接安装，右护帮与另一侧的约束混凝土支顶柱1连接安装，通过侧向护帮装置5与约束混凝土支顶柱1间的轴套结构8可实现分离式侧向护帮装置5的对开对合。侧向护帮装置5的两部分可通过销轴结构12进行卡合固定。

[0052] 如图7所示，所述的自动升降装置3在空间位置从上至下依次包括套筒14、油缸15及底座16等部件，上部套筒14和下部底座16之间有护帮钢板隔断17，油缸15通过对隔断17加力，从而实现约束混凝土支顶柱1的抬升。

[0053] 具体的，所述的套筒14为中空的一定壁厚的钢管，所述的底座16为焊接结构，是将套筒14结构与底面板结构进行组合焊接。

[0054] 具体的，套筒14和底座16的钢管截面形式与约束混凝土支顶柱1的截面形式保持一致，套筒14的壁厚及长度可根据实际情况进行选择。

[0055] 具体的，所述的油缸15放置于底座16的套筒14内，上升油缸15可使约束混凝土支顶柱1上端与巷道顶部进行接触固定，下降油缸15可将约束混凝土支顶柱1进行拆卸，从而实现约束混凝土支顶柱1的回收重复利用。

[0056] 除上述方案外，如图8所示另一种方案采用“约束混凝土立柱1+钢筋网18+纵向连接筋8”的形式，钢筋网18紧贴碎石帮，约束混凝土立柱1在留巷侧紧贴钢筋网18，并在相邻立柱间设置纵向连接筋8。其中，如图9所示的约束混凝土立柱1顶部柱帽钢板4靠近碎石帮侧与立柱边缘齐平，其他三边超出立柱截面一定长度。

[0057] 以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。