适用沿空留巷的新型工字钢抗侧压力棚腿和支护系统

技术领域

本发明涉及一种适用沿空留巷的新型工字钢抗侧压力棚腿和支护系统，属于巷道支护技术领域。

背景技术

由于国内现有矿区每年存在留设煤柱，大量浪费煤炭资源问题，由此各矿区均进行沿空留巷工程，此项工程可以减少甚至避免煤炭资源浪费现象的发生。

煤层切顶沿空留巷更换棚腿后，棚腿受到侧压力的影响，易出现弯曲变形的问题。棚腿变形后巷道断面变小，顶板下沉，鼓帮严重，支护强度下降，安全性降低，需及时更换新的棚腿。但更换新的棚腿时存在劳动强度大，增加材料成本，且存在安全隐患的问题。亟待一种适用沿空留巷的新型工字钢抗侧压力棚腿和支护系统，煤层切顶沿空留巷更换棚腿后，棚腿易弯曲变形的问题。

发明内容

根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题是：为解决上述问题之一，提供一种适用沿空留巷的新型工字钢抗侧压力棚腿和支护系统。

为解决上述问题之一，本发明所述的适用沿空留巷的新型工字钢抗侧压力棚腿，其特征在于：包括棚腿本体，所述棚腿本体的一侧设置有抗侧压机构，避免棚腿因侧面压导致过量变形而失去支护作用，所述棚腿本体包括竖直向支撑，在所述竖直向支撑的顶端设置有岔口，在所述竖直向支撑的底端设置有下挡板。增加了抗侧压的措施，抗侧压结构稳定有效，且结构简单，便于实施改造，改变目前市场产品抗侧压不足的问题。

优选地，所述抗侧压机构至少具有一个受力斜面。水平方向的侧压力作用在抗侧压机构的受力斜面上，侧压力方向方向改变为垂直顶底板的竖向力直接作用在棚腿的顶部和底部，从而减小侧压力对棚腿水平作用力，将横向载荷改变为径向载荷，大大提高了整体承载力；或者水平方向的侧压力作用在抗侧压机构的受力斜面上，通过抗侧压机构将棚腿的受力点从棚腿中部转移到棚腿的上部和或下部，避免中部受力导致的过度变形。

优选地，所述让压机构包括分力撑、下挡块和上挡块，上挡块焊接在竖直向支撑外壁的上部，下挡块焊接在竖直向支撑外壁的下部，工字钢分力撑为V型结构，具有两个受力斜面，工字钢分力撑的开口朝向竖直向支撑，工字钢分力撑具有两条支腿，两条支腿的端部分别抵接在下挡块和上挡块上。水平方向的侧压力作用在抗侧压机构的受力斜面上，侧压力方向方向改变为垂直顶底板的竖向力直接作用在棚腿的顶部和底部，从而减小侧压力对棚腿水平作用力，将横向载荷改变为径向载荷，大大提高了整体承载力。

优选地，所述分力撑的背面还设置有背板架。利用背板架调整巷道与棚腿之间的间隙，稳定分力撑的位置。

优选地，所述竖直向支撑采用U型钢、钢轨、工字钢或型钢加工而成，竖直向支撑采用工字钢时，下挡块和上挡块均焊接在竖直向支撑的同一侧翼板上，下挡块和上挡块均采用U型钢、钢轨、工字钢或型钢制作。工字钢是巷道支护中很常见的一种材料，是一种断面力学性能更为优良的经济型断面钢材，在目前生活中，使用率相当的高，取材方便，使用成本低。

优选地，所述工字钢分力撑采用U型钢、钢轨、工字钢或型钢折弯而成。采用折弯机折弯，加工方便，且加工后的工件同样具备良好的综合力学性能。

优选地，所述分力撑的折弯角度为大于90度小于180度的钝角。缩短分力撑的总长，相当于减少钢材的使用量。

优选地，所述让压机构包括分力撑、下挡块和上挡块，上挡块焊接在竖直向支撑外壁的上部，下挡块焊接在竖直向支撑外壁的下部，工字钢分力撑为V型结构，具有两个受力斜面和一个平面，工字钢分力撑的开口朝向竖直向支撑，工字钢分力撑具有两条支腿，两条支腿的端部分别焊接在下挡块和上挡块上。水平方向的侧压力作用在抗侧压机构的受力斜面上，通过抗侧压机构将棚腿的受力点从棚腿中部转移到棚腿的上部和下部。

优选地，所述分力撑的制造方法，包括如下步骤：

步骤1：清锈：选取待加工的工字钢后，使用钢丝刷进行人工除锈；

步骤2：测量计算：根据工字钢折弯的角度计算出整根工字钢折弯所需的尺度，量取所需工字钢的尺寸长度后并使用切割机对其进行截断；

步骤3：模具安装：将折弯模具安装在液压折弯机上，打开液压液压折弯机的电源，然后启动液压；

步骤4：角度调整：在折弯模具上划出定位线，设定折弯角度后，根据折弯角度，增加限位块；

步骤5：标记：对工字钢需要折弯部位使用标记笔进行标记确定；

步骤6：润滑处理：对折弯模具进行清洗，然后使用润滑剂涂抹在折弯模具弯折的部位；

步骤7：折弯处理：将工字钢对好定位线放置在折弯模具中，进行夹紧，然后启动液压折弯机进行折弯；

步骤8：取料：将折弯好的工字钢从液压折弯机中取出，目视检查折弯好的工字钢是否有明显褶皱，如若无明显褶皱，即为合格，即完成了分力撑的折弯工艺。该设计结构简单，加工工艺与一般煤矿用支架的加工工艺相同，能够充分利用矿机企业现有的设备进行生产。

为解决上述问题之二，本发明还提供一种支护系统，包括上述的适用沿空留巷的新型工字钢抗侧压力棚腿和横梁，棚腿及横梁使用11#矿用工字钢，采用12#普通槽钢作为卡扣，每两排棚腿之间以拉杆连接，拉杆采用20#圆钢。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明所述的适用沿空留巷的新型工字钢抗侧压力棚腿，所述棚腿本体的一侧设置有抗侧压机构，避免棚腿因侧面压导致过量变形而失去支护作用，所述棚腿本体包括竖直向支撑，在所述竖直向支撑的顶端设置有岔口，在所述竖直向支撑的底端设置有下挡板。增加了抗侧压的措施，抗侧压结构稳定有效，且结构简单，便于实施改造，改变目前市场产品抗侧压不足的问题。

2、本发明所述的适用沿空留巷的新型工字钢抗侧压力棚腿，工字钢分力撑为V型结构，具有两个受力斜面，工字钢分力撑的开口朝向竖直向支撑，工字钢分力撑具有两条支腿，两条支腿的端部分别抵接在下挡块和上挡块上，水平方向的侧压力作用在抗侧压机构的受力斜面上，侧压力方向方向改变为垂直顶底板的竖向力直接作用在棚腿的顶部和底部，从而减小侧压力对棚腿水平作用力，将横向载荷改变为径向载荷，大大提高了整体承载力。

3、本发明所述的适用沿空留巷的新型工字钢抗侧压力棚腿，工字钢分力撑为V型结构，具有两个受力斜面和一个平面，工字钢分力撑的开口朝向竖直向支撑，工字钢分力撑具有两条支腿，两条支腿的端部分别焊接在下挡块和上挡块上，水平方向的侧压力作用在抗侧压机构的受力斜面上，通过抗侧压机构将棚腿的受力点从棚腿中部转移到棚腿的上部和或下部，避免中部受力导致的过度变形。

4、本发明所述的适用沿空留巷的新型工字钢抗侧压力棚腿，采用工字钢制作，工字钢是巷道支护中很常见的一种材料，是一种断面力学性能更为优良的经济型断面钢材，在目前生活中，使用率相当的高，取材方便，使用成本低。

5、本发明所述的适用沿空留巷的新型工字钢抗侧压力棚腿，所述分力撑的折弯角度为大于90度小于180度的钝角，缩短分力撑的总长，相当于减少钢材的使用量。

6、本发明所述的适用沿空留巷的新型工字钢抗侧压力棚腿，所述工字钢分力撑采用U型钢、钢轨、工字钢或型钢折弯而成。采用折弯机折弯，加工方便，且加工后的工件同样具备良好的综合力学性能。

7、本发明所述的适用沿空留巷的新型工字钢抗侧压力棚腿，该设计结构简单，加工工艺与一般煤矿用支架的加工工艺相同，能够充分利用矿机企业现有的设备进行生产。

8、本发明所述的支护系统，使用上述适用沿空留巷的新型工字钢抗侧压力棚腿后，巷道断面相对变化小，帮部和棚腿基本不变形，减少了维护工作量和材料消耗，安全性高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明实施例一的结构示意图；

图2为本发明实施例二的结构示意图；

图中：1、竖直向支撑 2、分力撑 3、岔口 4、背板架 5、下挡块 6、下挡板 7、上挡块 。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述：

以下通过具体实施例对本发明作进一步说明，但不用以限制本发明，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

实施例一

如图1所示，所述适用沿空留巷的新型工字钢抗侧压力棚腿，包括棚腿本体，所述棚腿本体的一侧设置有抗侧压机构，避免棚腿因侧面压导致过量变形而失去支护作用，所述棚腿本体包括竖直向支撑1，在所述竖直向支撑1的顶端设置有岔口3，在所述竖直向支撑1的底端设置有下挡板6，增加了抗侧压的措施，抗侧压结构稳定有效，且结构简单，便于实施改造，改变目前市场产品抗侧压不足的问题。

本实施例中，所述抗侧压机构至少具有一个受力斜面，水平方向的侧压力作用在抗侧压机构的受力斜面上，侧压力方向方向改变为垂直顶底板的竖向力直接作用在棚腿的顶部和底部，从而减小侧压力对棚腿水平作用力，将横向载荷改变为径向载荷，大大提高了整体承载力；或者水平方向的侧压力作用在抗侧压机构的受力斜面上，通过抗侧压机构将棚腿的受力点从棚腿中部转移到棚腿的上部和或下部；所述让压机构包括分力撑2、下挡块5和上挡块7，上挡块7焊接在竖直向支撑1外壁的上部，下挡块5焊接在竖直向支撑1外壁的下部，工字钢分力撑2为V型结构，具有两个受力斜面，工字钢分力撑2的开口朝向竖直向支撑1，工字钢分力撑2具有两条支腿，两条支腿的端部分别抵接在下挡块5和上挡块7上，水平方向的侧压力作用在抗侧压机构的受力斜面上，侧压力方向方向改变为垂直顶底板的竖向力直接作用在棚腿的顶部和底部，从而减小侧压力对棚腿水平作用力，将横向载荷改变为径向载荷，大大提高了整体承载力；所述分力撑2的背面还设置有背板架4，利用背板架4调整巷道与棚腿之间的间隙，稳定分力撑2的位置；所述竖直向支撑1采用工字钢加工而成，竖直向支撑1采用工字钢时，下挡块5和上挡块7均焊接在竖直向支撑1的同一侧翼板上，下挡块5和上挡块7均采用工字钢制作，工字钢是巷道支护中很常见的一种材料，是一种断面力学性能更为优良的经济型断面钢材，在目前生活中，使用率相当的高，取材方便，使用成本低；所述工字钢分力撑2采用工字钢折弯而成，采用折弯机折弯，加工方便，且加工后的工件同样具备良好的综合力学性能；所述分力撑2的折弯角度为大于90度小于180度的钝角，缩短分力撑2的总长，相当于减少钢材的使用量。

所述分力撑2的制造方法，包括如下步骤：步骤1：清锈：选取待加工的工字钢后，使用钢丝刷进行人工除锈；步骤2：测量计算：根据工字钢折弯的角度计算出整根工字钢折弯所需的尺度，量取所需工字钢的尺寸长度后并使用切割机对其进行截断；步骤3：模具安装：将折弯模具安装在液压折弯机上，打开液压液压折弯机的电源，然后启动液压；步骤4：角度调整：在折弯模具上划出定位线，设定折弯角度后，根据折弯角度，增加限位块；步骤5：标记：对工字钢需要折弯部位使用标记笔进行标记确定；步骤6：润滑处理：对折弯模具进行清洗，然后使用润滑剂涂抹在折弯模具弯折的部位；步骤7：折弯处理：将工字钢对好定位线放置在折弯模具中，进行夹紧，然后启动液压折弯机进行折弯；步骤9：取料：将折弯好的工字钢从液压折弯机中取出，目视检查折弯好的工字钢是否有明显褶皱，如若无明显褶皱，即为合格，即完成了分力撑2的折弯工艺。

实施例二

参照图2，与实施例一不同之处在于，所述让压机构包括分力撑2、下挡块5和上挡块7，上挡块7焊接在竖直向支撑1外壁的上部，下挡块5焊接在竖直向支撑1外壁的下部，工字钢分力撑2为V型结构，具有两个受力斜面和一个平面，工字钢分力撑2的开口朝向竖直向支撑1，工字钢分力撑2具有两条支腿，两条支腿的端部分别焊接在下挡块5和上挡块7上，水平方向的侧压力作用在抗侧压机构的受力斜面上，通过抗侧压机构将棚腿的受力点从棚腿中部转移到棚腿的上部和下部。

实施例三

一种支护系统，包括如权利1-9任一项所述的适用沿空留巷的新型工字钢抗侧压力棚腿和横梁，棚腿及横梁使用11#矿用工字钢加工而成，采用12#普通槽钢作为卡扣，每两排棚腿之间以拉杆连接，拉杆采用20#圆钢。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。