[发明专利]一种用于矿井巷道钢筋砼支柱的制作方法

权利要求书

1.一种用于矿井巷道钢筋砼支柱的制作方法，其所述制作方法是按下列步骤进行的：

（一）根据巷道设计净断面高度X，确定出用于矿井巷道钢筋砼支柱的总装高度Y，使支柱的总装高度Y等于巷道设计净断面高度X；

（二）所述总装高度Y是由一支柱底座[1]、一支柱过渡段[2]、若干节支柱主承载段[3]和一支柱主承载接顶段[4]构成；

（三）根据普氏冒落拱理论计算出每棵支柱需承受的顶板载荷：

式中：L为巷道跨度，单位m；M为巷道高度，单位m；φ为顶板岩层内摩擦角，单位度； f为巷道顶板岩层的坚固性系数；b为在巷道中布置时相邻两柱中心距，单位m，一般小于4m；γ为顶板岩层的容重，单位kN/m³；λ为支柱强度设计安全系数，一般取3～4；

（四）选定钢筋砼支柱加工所需混凝土标号和钢筋配比参数，根据上述步骤（三）所得钢筋砼支柱承受载荷，由钢筋砼支柱强度验算公式反算钢筋砼支柱的支柱主承载段[3]及支柱主承载接顶段[4]的支柱横截面核心区直径d_cor；

式中：N为支柱承受荷载，单位N；f_c为混凝土轴心抗压强度设计值，N/mm²；d_cor为支柱横截面核心区直径，单位mm； 纵筋抗压强度设计值，单位N/mm²；f_y纵筋抗拉强度设计值，单位N/mm²；为纵筋总面积，单位mm²；为箍筋横截面面积，单位mm²；S为箍筋间距，单位mm；

（五）由上述步骤（四）所得支柱主承载段[3]及支柱主承载接顶段[4]的支柱核心区直径d_cor，计算出支柱主承载段[3]及支柱主承载接顶段[4]的支柱直径D：

式中：a为支柱保护外皮厚度，一般取25mm～30mm；

（六）根据巷道底板岩层比压与上述步骤（三）中所得钢筋砼支柱承受载荷计算出支柱底座[1]的直径d_C：

式中：d_C为支柱底座直径，单位mm²；Q为支柱载荷，单位N；q_c为巷道底板比压，单位MPa；

（七）当上述步骤（六）计算所得支柱底座[1]横截面直径与上述步骤（五）计算所得支柱主承载段[3]横截面直径差值不小于200mm时，在支柱底座[1]与支柱主承载段[3]之间设置支柱过渡段[2]，支柱过渡段[2]的支柱直径d_G：

 ；

（八）钢筋砼支柱制作时，在支柱底座[1]、支柱过渡段[2]和支柱主承载段[3]上截面中心位置埋设长为55mm的钢管作为母管[5]，在过渡段[2]、主承载段[3]和主承载接顶段[4]下截面中心位置埋设一长度为150mm的钢管作为子管[6]，子套管外露长度50mm，埋入混凝土内长度100mm；

所述母管内径与子管外径差值不大于4mm；钢质子母套管壁厚不小于3mm；

（九）将预制的支柱底座[1]、支柱过渡段[2]、支柱主承载段[3]和支柱主承载接顶段[4]运送到矿井巷道中，根据设计布设，由支柱底座[1]、支柱过渡段[2]、支柱主承载段[3]和支柱主承载接顶段[4]依次插接安装，构成整体矿井巷道钢筋砼支柱。

2.如权利要求1所述的制作方法，所述支柱底座（1）的高是200～250mm；所述支柱过渡段[2]的高是200～250mm；所述支柱主承载段[3]的高是300～350mm；所述支柱主承载接顶段[4]的高是100mm、150mm或是200mm。

3.如权利要求1所述的制作方法，所述支柱主承载段[3]分节预制的重量≤80kg。

4.如权利要求1所述的制作方法，所述钢筋砼支柱的横截面是圆形、矩形和方形中的一种。