[发明专利]一种棚式支架预应力施加装置

说明书

技术领域

本发明属于隧道工程、地下工程支护技术领域，尤其涉及采矿工程支护结构预应力施加装置，具体涉及一种棚式支架预应力施加装置。

背景技术

煤炭作为我国的主体能源，在国民经济中占有重要的战略地位。未来几十年内，以煤炭为主的能源结构将难以改变。随着煤炭开采程度的加剧，浅部资源渐趋枯竭，煤炭开发加速向深部、复杂地质条件转移，出现了千米深井高地应力巷道、极破碎围岩巷道、特大断面巷道、强烈采动影响巷道及沿空留巷等复杂困难巷道。鉴于地质条件越来越复杂，提高巷道支护质量、有效保持围岩稳定就成为一个突出问题。

现有支护方式主要有锚杆（索）系列支护技术、U型钢等棚式支架系列支护技术，以及两者组合的系列支护技术。锚杆支护技术已得到大面积推广应用。锚杆支护作为主动支护方式，可以对围岩施加较高的预紧力，可以有效限制围岩变形，防止围岩松动范围进一步扩大，成为煤矿巷道首选的、安全高效的支护方式。但是，随着煤矿开采强度的大幅度增加，部分矿区锚杆支护巷道围岩变形强烈，支护效果差，巷道安全得不到保证，对巷道支护技术提出了更高、更苛刻的要求。

U型钢等棚式支架是一种巷道被动支护方式，它不同于锚杆支护，难以对围岩施加一定的预紧力，同时由于巷道表面不平整等原因，造成支架与围岩之间存在间隙、空洞，引起应力传递滞后和支架结构受力不均、局部应力集中而承载能力大幅度降低，此时常采用背板等方式来实现支架与围岩之间的应力传递。虽然增加背板等应力传递介质，但相当多的情况下仍是只有当围岩变形达到一定程度时棚式支架的支护作用才能发挥，在巷道开挖后至围岩变形的最初阶段，岩体内部裂隙仍然不断扩展及损伤破坏，促使棚式支护效果大打折扣，甚至出现支架整体失稳现象，在深部复杂巷道及松软煤层巷道支护中更加明显。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有棚式支架被动支护状态的缺陷，提供了一种棚式支架预应力施加装置，所述装置具有简单便捷、操作方便、预应力施加效果好、支护效果有效改善、大大降低工人劳动强度的优点。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

一种棚式支架预应力施加装置，所述装置包括基本框架结构和集成液压油泵；所述基本框架结构包括上部框架结构和下部腿式支撑结构，所述上部框架结构包括焊接成框架结构的顶面钢架、底面钢架、左侧钢架、右侧钢架；所述顶面钢架、底面钢架各连接两个多级液压油缸；所述左侧钢架、右侧钢架各连接一个多级液压油缸；所述下部腿式支撑结构由四条可伸缩钢管组成，所述可伸缩钢管由内侧钢管和外侧钢管组成，基本框架结构中所有多级液压油缸的尾部均连接至所述集成液压油泵。

与现有棚式支架架设技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明所述装置可以有效克服传统棚式支架无法对围岩施加预紧力、处于纯粹被动支护状态，同时支架架设过程中由于巷道表面不平整等原因，造成的支架与围岩之间存在间隙、空洞，引起应力传递滞后和支架结构受力不均、局部应力集中而承载能力大幅度降低等缺陷；该装置可以在棚式支架架设完毕即可对围岩施加一定的预紧力，实现支架与围岩表面的紧密接触，从而阻止岩体内部裂隙扩展及围岩松动范围的进一步扩大，实现棚式支架主动支护的目的。同时该装置在支架架设过程中可以代替工人实现支架的搬运作用，大大降低工人劳动强度。该预应力棚式支架与锚杆（索）联合支护可提供较高的支护强度，将为复杂条件巷道支护提供新的思路和方法。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1为本发明所述棚式支架预应力施加装置的结构示意图。

图2为本发明所述棚式支架预应力施加装置的基本框架结构示意图。

图3为本发明所述棚式支架预应力施加装置的基本框架结构中上部框架结构的顶面钢架结构示意图。

图4为本发明所述棚式支架预应力施加装置的基本框架结构的顶面钢架结构与多级液压油缸连接位置结构示意图。其中a为齿形凹槽的结构图，b为U型组合结构的结构图。

图5为本发明所述棚式支架预应力施加装置的多级液压油缸与基本框架结构连接位置结构示意图。其中，a为齿状连接杆的结构图；b为柱状连接杆的结构图。

图6为本发明所述棚式支架预应力施加装置的基本框架结构中上部框架结构的左侧钢架结构示意图。

图7为本发明所述棚式支架预应力施加装置的基本框架结构中左侧钢架结构与多级液压油缸连接位置结构示意图。其中，a为齿形凹槽的结构图，b为U型组合结构的结构图。