一种用于大断面沿空留巷的钢管混凝土巷旁支护系统及支护方法

摘要

本发明提供一种用于大断面沿空留巷的钢管混凝土巷旁支护系统及支护方法，该系统包括紧贴顶板的Π型钢梁、支撑顶板Π型钢梁的钢管混凝土立柱、套在钢管混凝土立柱下部的椭圆环底座、以椭圆环底座为铰接支点的倾斜液压千斤顶，其端头支撑充填墙体表面的Π型钢梁和金属网。由钢管混凝土立柱形成的桁架结构对顶板起主要支护作用，与充填墙体协同控制顶板的下沉变形，在此过程中钢管混凝土立柱可适度扎底让压，增加钢管混凝土立柱在垂直方向的稳定性，那么倾斜布置的液压千斤顶以椭圆环底座为铰接支点，可提供较大的作用力支撑充填墙体表面的Π型钢梁压金属网。

主权项

一种用于大断面沿空留巷的钢管混凝土巷旁支护系统，其特征在于，该系统主要包括紧贴顶板的Π型钢梁、支撑顶板Π型钢梁的钢管混凝土立柱、套在钢管混凝土立柱下部的椭圆环底座、以椭圆环底座为铰接支点的倾斜液压千斤顶，该倾斜液压千斤顶端头支撑在充填墙体表面的竖向Π型钢梁和金属网上；所述钢管混凝土立柱包括等长的8寸钢管和5寸钢管，5寸钢管套在8寸钢管内，两钢管轴心相同；在钢管两端分别焊接约2～3根横钢筋固定两根钢管，横钢筋一端焊接在8寸钢管内壁，另一端焊接在5寸钢管外壁，以固定两根钢管；在8寸钢管外表面固定有多个环式管卡；在距离钢管一端0.3m的5寸钢管内安装橡皮塞，该橡皮塞直径与5寸钢管内径匹配，用于堵塞5寸钢管，然后在另一端5寸钢管内及8寸钢管和5寸钢管之间填充混凝土，确保内部密实；所述钢管混凝土立柱上端头安装有垂直液压千斤顶，其顶盖与顶板Π型钢梁接触，用于支撑顶板Π型钢梁，其柱筒插入钢管混凝土立柱5寸钢管内无注浆段，该柱筒外径与5寸钢管内径相匹配，并保证柱筒插入5寸钢管内无注浆段后不会摇摆晃动；所述钢管混凝土立柱在靠近充填墙体一侧沿巷道走向布置为两排，间排距根据具体情况调整，优选为700×500mm，交错迈步式布置；最靠近充填墙体侧的一排立柱距离充填墙体250mm，布置在该排立柱上的顶板Π型钢梁呈“丁”字形，相邻两立柱上端垂直液压千斤顶顶盖支撑在“丁”字形顶板Π型钢梁两端，其第三端与充填墙体的竖向Π型钢梁上端头铰接；距离充填墙体最远的一排立柱上顶板均布置“一”字型Π型钢梁；所述钢管混凝土立柱之间均采用支撑杆连接固定，所述环式管卡为圆环状钢板，其边缘设置有4个附耳，附耳上均钻有圆孔，用于螺栓穿过，圆环状钢板边缘的附耳可嵌入所述支撑杆两端的卡槽，并安装螺栓固定，从而将两根钢管混凝土立柱连接在一起；其中，所述充填墙体表面整体铺设有金属网，再沿充填墙体长度方向每间隔一定间距竖向布置一根Π型钢梁，充填墙体上的上端头与顶板的Π型钢梁铰接，竖向Π型钢梁间距与钢管混凝土立柱间距相同，竖向Π型钢梁长度与充填墙体高度一致，并紧压在充填墙体表面金属网上；所述椭圆环底座套在距离充填墙体较远的该排钢管混凝土立柱底部，并与巷道底板接触；所述椭圆环底座包括椭圆环底盘、管状端头、附耳及螺栓；椭圆环底盘外轮廓为椭圆形状，内轮廓为圆形并偏心布置于椭圆长轴一侧，其直径与8寸钢管外径匹配；管状端头为短钢管，其内径与8寸钢管外径匹配，管状端头与椭圆环底盘上内轮廓对齐，并焊接在椭圆环底盘上，用于套入钢管混凝土立柱；所述管状端头焊接有一对附耳，该附耳沿椭圆长轴延伸到该长轴另一侧，附耳上均设置有孔，所述倾斜液压千斤顶底部嵌入该对附耳中间，所述螺栓穿过该孔与该对附耳固定，形成铰接结构，所述倾斜液压千斤顶另一端倾斜支撑在所述充填墙体表面的竖向Π型钢梁上，当顶板压力过大时，所述充填墙体向下压缩变形，倾斜液压千斤顶端部能够向下旋转，以保证对充填墙体有足够的支撑力，防止充填墙体压裂片落或向巷内移近。