可預加載的支架的制作方法
【專利摘要】本發明涉及載荷支架（1），所述載荷支架包括由柔性材料制成的容器（2），所述容器具有至少一個側壁（4）、頂板（3）、底板（5）以及填充物孔（13）。所述側壁（4）具有預定的高度，所述預定的高度選定為比所述支架（1）的安裝高度高，以當使用填充物材料填充容器（2）時允許所述容器（2）的頂部豎向膨脹而接觸上頂。
【專利說明】可預加載的支架
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及載荷支架，特別是涉及地下礦井支架、結構性支架和敞開腔室支架。
【背景技術】
[0002]對于承載于必須防止或控制承載表面閉合到下方基部上的區域之上的表面的載荷而言，支架通常是必需的。在地下采礦場合中和在地震區域執行的緊急救援操作場合中就是這種情況，其中在地震區域中，諸如建筑物、橋梁和一些地質構造之類的結構變得不穩固，必須至少暫時支撐以允許上述操作安全地執行。在地下礦井支架的情形下，還永久性地需要支架。
[0003]這類情況中的一個問題是通常載荷可能偏移并且可能進一步威脅困于這樣的區域的人員或參加這類現場的緊急救援人員的生命。在采礦工業中，這類情況的發生不是突發事件而是采礦操作的結果。然而，如果處理不當，可能導致巨大危險和生命損失。
[0004]特別地，在地下采礦操作期間，大量的巖石被移走，其留下同等大小的敞開空間，所述敞開空間需要被支撐以防止被周圍的巖石將所述空間突然和意外閉合。
[0005]由巖石移走形成的空間由頂盤和底盤限定，其中頂盤為空間的“上頂”，底盤為空間的“下底”。支架用于保持頂盤和底盤分離。這些支架通常包括臨時支架、短期支架和永久性支架。
[0006]臨時支架包括可延伸金屬支架，其在緊接工作面前方用于頂盤和底盤之間。臨時支架在爆破和清理區域之后且在工作面上的進一步工作(例如鉆井)開始之前盡快地安裝。還可以使用永久性木質桿或短期支架，隨后支撐袋可以插入所述桿之間以提供永久性支架。
[0007]隨著時間的流逝，臨時支架可以由短期支架代替，然后隨后用永久性支架代替。這些永久性支架包括，例如，木質支架包。木質支架包的問題包括它們的成本、它們的重量和體積、以及載荷能力要求。
[0008]作為永久性支架的木質支架包的一種備選是土工織物袋。這些土工織物袋可以采用回填袋、溝道包等的形式。
[0009]通常所述袋的滲透與漿料混合并不平衡，這導致收縮并且隨后引起與頂盤接觸的問題。
[0010]地下礦井支架需要在能夠安裝和適當地與頂盤接觸之前經受特定的載荷。所述載荷是指預加載，其用于對容器充分加壓以排出多余的流體并且使容器加載至其最佳屈服強度且在支架預期接收滿載之前增加接觸的程度。
[0011]用于地下礦井支架的現有容器的一個問題是它們不以均勻分布的方式接觸頂盤并且在安裝期間經歷收縮，這導致與頂盤接觸不充分或沒接觸。所述與頂盤不均勻或不充分的接觸導致在硬化或安裝期間載荷分布不均勻和載荷不一致。這使得支架的預加載不均勻，導致支架在載荷下性能表現不統一或不充分。
[0012]在另一解決方案中，使用不滲透容器，所述容器填充有諸如膠結填充物之類的填充物，其中填充物在壓力下隨時間過去而硬化。對于所述容器重要的是壓力在整個容器均勻分布以確保均勻的預加載和硬化。
[0013]在本文中，短語“采場設計高度”是指特定礦井中的特定采場所設計要開發的高度。這通常是由采礦工程師考慮例如下述因素完成的:采場礦柱和采場壁或采場支架的勝任能力、相鄰礦柱的長細比、礦體傾角、礦體厚度、鉆孔機的孔深度能力、礦石的破碎特征以及現有礦井的高度間隔。
[0014]在本文中，短語“腔室高度”是指在需要支承在腔室的上頂或頂部上的載荷的支架的區域中，腔室的下底和上頂之間或頂部和底部之間的距離，而無論腔室是臨時的或永久性的。腔室可以自然形成，可以人工形成，例如，諸如橋梁、建筑物、路堤等之類的結構下方的腔室，并且還包括在由于諸如地震、山崩、下陷洞之類的自然現象造成的區域中所形成的腔室。
[0015]在本文中，短語“安裝高度”是指兩個豎向間隔開的表面(通常稱為下底和上頂)之間的平均豎向高度，在它們之間將安裝根據本發明的支架，并且所述“安裝高度”包括如上限定的采場設計高度和腔室高度。

【發明內容】

[0016]發明目的
[0017]本發明的一個目的為提供一種載荷支架，該載荷支架至少部分地克服上述問題。
[0018]根據本發明，提供了一種填充有填充物材料的地下礦井支架，所述支架包括容器，所述容器由柔性材料制成，具有至少一個側壁、頂板和底板、以及填充物孔；其中所述側壁具有預定的高度，該預定的高度選擇為基本上與待安裝所述支架的礦井采場中的采場設計高度相同，并且所述容器包括上板，所述上板在所述側壁的上邊緣和所述頂板之間延伸，以當填充以填充物材料時允許所述容器豎向膨脹。
[0019]進一步地，所述上板固定至所述頂板的邊緣和所述側壁的上邊緣。
[0020]進一步地，所述上板具有比所述側壁的高度低的高度，優選地，具有比所述側壁的高度的一半低的高度，最為優選地，具有比所述側壁的高度的20%低的高度；備選地，所述上板具有大約50cm的高度。
[0021]進一步地，所述上板由與所述容器的剩余部分相同的材料制成，備選地，由具有比制成所述容器的剩余部分的材料高的滲透速率的不同材料制成。
[0022]進一步地，所述容器具有帶有四個側壁的平行六面體形狀，并且優選地，所述容器為立方體形狀，并且進一步優選地，所述側壁包括靠近所述側壁的拐角的外部支撐連結桿。
[0023]根據本發明的一個備選特征，所述容器具有正圓柱形狀，優選地正圓柱形狀。
[0024]進一步地，所述填充物孔為可閉合的并且穿過所述頂板、穿過所述側壁之一、或穿過一個側壁的靠近其上邊緣的上板延伸。
[0025]進一步地，所述容器由液體可滲透的土工織物纖維制成，任選地，包括位于所述容器內的一組空間可分離的網格加強板，優選地，包括間隔裝置，所述間隔裝置在使用中用于將所述板豎向地間隔開，進一步優選地，所述間隔裝置包括至少一個連結桿，所述至少一個連結桿從上網格板延伸到底網格板，并且以預定的長度連接至各網格板從而以預定的間隔將相鄰的網格板彼此間隔開。[0026]進一步地,所述連結桿從所述側壁的上邊緣向下延伸。
[0027]進一步地，所述網格板容納在可位于所述支架容器內的密封容器中，所述連結桿從所述網格板至少延伸至密封網格容器的頂部表面的內側，所述密封網格容器的頂部固定至所述支架容器的頂部，優選地通過連結桿來實現。
[0028]進一步地，來自所述網格板的連結桿穿過網格容器的頂部延伸并且在它們的自由端與所述支架容器的頂部連接。
[0029]進一步地，所述支架具有以下尺寸:大約1.5m的寬度，大約1.0m的深度，和大約1.1m的高度，或根據其他預定特定采礦采場設計高度制造的尺寸。
[0030]根據本發明的另一個方面，所述支架包括單個圓柱形側壁，所述加強板包括互補形狀的圓形網格板，所述支架包括從所述側壁的上邊緣向下延伸的多個等距間隔開的支撐連結桿，其中各連結桿在距所述頂部預定距離處固定至各網格板以將所述板豎向間隔開。
[0031]本發明的這些和其他特征將在下面更為詳細地描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]本發明的優選實施方式僅作為示例并參考附圖進行描述，其中:
[0033]圖1是根據本發明的地下礦井支架的第一實施方式的截面圖，其包括位于其中的一組空間可分離的網格加強板，安裝在頂盤和底盤之間；
[0034]圖2示出了頂盤和底盤之間使用的地下礦井支架的典型設計工作高度的截面圖；
[0035]圖3示出了圖1中支架的截面圖，參考了這樣的支架的典型設計工作高度；
[0036]圖4示出了圖1中支架的透視圖，其頂部移走；以及
[0037]圖5示出了安裝在頂盤和底盤之間的根據本發明的地下礦井支架的第二實施方式的透視圖，本實施方式不包括一組空間可分離的網格加強板。
【具體實施方式】
[0038]以下舉例對地下礦井支架的一個實施方式進行描述。在這樣的環境中確定支架成功的原理同樣適用于需要載荷支架的其他環境，例如在緊急救援操作期間。因而，盡管本實施例涉及地下礦井支架，但本實施例不意在限制本發明的范圍，而僅用于解釋本發明。
[0039]如圖1、圖3和圖4所示，根據本發明的地下礦井支架(I)的第一實施方式包括由柔性材料制造的容器(2)，在本例為土工織物材料。容器(2)具有平行六面體形狀，具有四個基本為矩形的側壁(4)，頂板(3)和底板(5)，以及在側壁之一中的填充物孔(13)。
[0040]側壁(4)具有預定的高度，所述預定的高度選定為與待安裝支架的礦井中區域
(12)中頂盤(6)和底盤(7)之間的采場設計高度基本相同。
[0041]側壁(4)包括主板(4)和上板(14)。上板(15)在主板(4)的上邊緣(15)和頂板
(3)之間延伸以當填充容器時允許容器(2)豎向膨脹，從而適應不平的頂盤(6)表面。
[0042]支架(I)進一步包括位于其中的一組空間可分離的網格加強板(8)，所述加強板通過在它們之間延伸的預定長度的連結桿(9)彼此支撐。各連結桿(9)連接至側壁(4)的上邊緣。在沿其長度的預定位置處，連結桿連接至各連續的網格板(8)。連結桿(9)位于靠近網格板(8)的拐角處。當容器(2)在填充前在頂盤(6)和底盤(7)之間豎立時，網格板(8)落入位置并且由連結桿(9)以空間分離的方式吊掛。[0043]支架(I)設計為工作在具有采場設計高度的地下礦井中。所述高度在圖2中示出為尺寸“A”。包括其加強網格層(8)的容器(2)通常設計為精確地填充此高度，或對于不平的爆破頂至少盡可能精確地填充。網格層(8)必須考慮到此高度“A”而間隔開，從而容器的總高度不能小于此高度“A”。
[0044]支架(I)是通過向其填充漿料形式的固液流體而安裝。所述漿料通過其填充孔
(13)泵送入容器(2)，并且所述漿料中的液體成分隨后通過制成容器的土工織物材料的孔隙排出。這留下了在容器(2)中硬化的固體成分從而形成強度合適的支架(I)。
[0045]為了使支架(I)具有最佳性能，需要容器(2 )上的壓力，所述壓力通常是通過頂盤(6 )閉合到容器(2 )上而施加，這實際上是對支架(I)的預加載。
[0046]然而，如圖1所示，礦井中的頂盤(6)相當不平。這意味著在一些區域(10)，實際的高度可能比采場設計高度“A”小一些，如圖1所示，而在其他區域(11)，可能比采場設計高度“A”大。這意味著隨著頂盤(6)的閉合，將會在支架(I)上設置不均勻的壓力，這導致預加載不均勻從而導致支架(I)各處上的屈服強度不均勻。
[0047]所述不均勻的壓力在容器(2)上不均勻地分布，如果容器(2)僅含有液體就是這樣的情形。由于存在固體和網格板，一旦支架安裝，局部壓力差可能會導致支架(I)中的局部強度差。可能的是，液體可能被截留于低預加載(低壓力)的區域，導致支架(I)中產生永久性弱化的局部位置。
[0048]高度大于采場設計高度“A”的區域(11)最終會向下閉合到支架(I)上以充分接觸它，但到那時，由于缺少較早的閉合(即缺少預加載)，可能已經導致支架(I)預加載不均勻和液體截流。
[0049]如圖3所示，根據本發明的支架(I)具有包括“B”和“C”的總和的高度。高度“B”是容器(I)的常規高度，并對應于采場設計高度“A”。高度“B”也是容器(2)的主板(4)的高度。加強網格層(8)延伸不超過剛好低于“B”，這意味著容器(2)將仍會適配進實際高度
(10)比采場設計高度“A”略小一些的礦井采場中。
[0050]高度“C”為上板(14)的高度，加到正常容器高度“B”之上，這允許容器(2)被填充以填充物直至其均勻接觸頂盤(6)。無論頂盤(6)形狀如何，容器(2)的頂板(3)在容器(2)填充的情形下會上升以匹配頂盤。頂板(3)閉合上板(14)的上邊緣。
[0051]這在其閉合時允許頂盤(6)對容器(2)的頂部施加均勻的壓力，從而均勻地預加載支架(I)。
[0052]支架(I)的安裝需要盡可能多地排出漿料中含有的水，防止一旦安裝后在支架(O的內側形成弱化區域。當水被截留于容器(2)內時，會發生所述的弱化區域的形成。
[0053]為了優化從容器(2)排出水，需要保持頂板(3)和頂盤(6)之間的接觸。通過持續泵送漿料進入容器(2 )來進一步增加壓力。
[0054]容器(2 )內的壓力通過保持與頂盤(6 )的接觸進一步增加。在深礦井中，頂盤(6 )閉合到底盤(7)上的情況持續發生。所述閉合進一步對容器(2)加壓，這還有助于排出水且提高安裝速率和支架(I)的質量。這些方面的結合因此確保最大量的水在安裝期間從容器
(2)排出，并且與不保持頂板和頂盤(6)接觸時相比更短的時間排出。
[0055]在容器(2)是由液體可滲透的土工織物材料制成的情形下，液體從容器的排出將會以正常的方式進行并且容器(2)可被填充至頂部以充分接觸頂盤(6)，從而允許它在從頂盤(6)閉合的情形下更快地安裝。在具有深工作深度的礦井中是這樣的情況，在這些地方由于工作深度而更快閉合。
[0056]由于需要閉合以由支架獲取足夠的強度，上板(14)的添加有助于加快填充容器安裝成完全功能的支架所花費的時間。
[0057]在在較低深度作業的礦井中，閉合不夠快因而不能確保在這些容器上適當預加載。這些容器從而被填充以與其自身不一致地硬化的填充物，例如膠結填充物。然而，對于這樣的容器，也必須確保容器的頂部和頂盤適當匹配，尤其是由于頂盤的閉合速率較低意味著在與設計工作高度有大偏離的地方可能未形成接觸。
[0058]在一些例子中，容器內的一組空間可分離的網格加強板可以不是必需的。地下礦井支架(20)的這樣的一個實施方式在圖5中示出。除了沒有所述一組空間可分離的網格加強板之外，所述容器與圖1、圖3和圖4所示的相同。
[0059]應理解，本文描述的實施方式僅作為示例給出并且不意于限制本發明的范圍。
[0060]例如，可以對滲透和非滲透容器使用這些設計，并且這些設計可以包括加強網格層或不包括加強網格層，并且它們可以填充包括自硬化成分或不包括自硬化成分的填充物。
[0061]還可以在支架容器內在密封容器中提供網格加強板，其中連結桿從容器的頂部延伸至各網格板上的連接點。隨后內部網格袋將被固定至支架容器的頂部，以便被提升從而使網格板能夠采用它們的由連接連結桿確定的空間布置。
【權利要求】
1.一種載荷支架，包括容器，該容器由柔性材料制成，具有至少一個側壁、頂板、底板、和填充物孔；其中所述側壁具有預定的高度，所述預定的高度選定為比所述支架的安裝高度高，以當使用填充物材料填充容器時允許所述容器的頂部豎向膨脹而與上頂接觸。
2.如權利要求1所述的支架，其中所述側壁包括兩個部分，即主板和上板，其中主板具有選定為與所述安裝高度基本相同的預定高度，所述上板圍繞所述容器在所述側壁的第一部分的上邊緣和所述頂板之間延伸。
3.如權利要求2所述的支架，其中所述上板在所述側壁的主板的上邊緣和所述頂板的邊緣之間延伸。
4.如權利要求3所述的支架，其中所述上板具有比所述主板的高度低的高度。
5.如權利要求3所述的支架，其中所述上板具有比所述主板的高度的一半低的高度。
6.如權利要求3所述的支架，其中所述上板具有比所述主板的高度的20%低的高度。
7.如權利要求3或4所述的支架，其中所述上板具有大約50cm的高度。
8.如上述任一項權利要求所述的支架，其中所述容器由液體可滲透的土工織物纖維制成。
9.如權利要求8所述的支架，其中所述纖維為編織聚丙烯。
10.如權利要求9所述的支架，其中所述主板和所述上板由不同的編織聚丙烯纖維制成。
11.如權利要求10所述的支架，其中所述上板的液體滲透速率與所述主板的液體滲透速率不同。
12.如權利要求10所述的支架，其中所述上板的液體滲透速率比所述主板的液體滲透速率高。
13.如權利要求9所述的支架，其中所述主板和所述上板由相同的編織聚丙烯纖維制成，并且具有相同的液體滲透速率。
14.如權利要求1至13中任一項所述的支架，其中所述容器具有帶有四個側壁的平行六面體形狀。
15.如權利要求14所述的支架，其中所述支架為立方體形狀。
16.如權利要求14或15所述的支架，其中所述側壁包括靠近所述側壁的拐角的外部支撐連結桿。
17.如權利要求1至13中任一項所述的支架，其中所述容器具有圓柱體形狀。
18.如權利要求17所述的支架，其中所述支架具有正圓柱體形狀。
19.如上述任一項權利要求所述的支架，其中所述填充物孔為可閉合的并且穿過所述頂板、穿過一個側壁或穿過一個側壁的靠近其上邊緣的上板延伸。
20.如上述任一項權利要求所述的支架，其中所述容器包括位于該容器內的一組空間可分離的網格加強板和將所述網格板豎向地間隔開的間隔裝置。
21.如權利要求20所述的支架，其中所述間隔裝置包括至少一個連結桿，所述至少一個連結桿從上網格板延伸到底網格板，并且以預定的長度連接至各網格板以將相鄰的網格板以預定的間隔彼此間隔開。
22.如權利要求22所述的支架，其中所述支架包括連結桿，所述連結桿在矩形網格板的相鄰的空間可分離的拐角之間延伸，并且連接至各個所述拐角以在使用中用于以預定的豎向間隔來將所述網格板豎向間隔開。
23.如權利要求21或22所述的支架，其中所述連結桿從所述側壁的主板的上邊緣向下延伸。
24.如權利要求21或22所述的支架，其中所述網格板容納在能位于支架容器內的密封網格容器中，所述連結桿從所述網格板至少延伸至網格容器的頂表面的內側，并且所述網格容器的頂部固定至所述支架容器的頂部，優選地通過連結桿來實現。
25.如權利要求24所述的支架，其中來自所述網格板的連結桿穿過所述網格容器的頂部延伸并且在所述連結桿的自由端與所述支架容器的頂部連接。
26.如結合權利要求1至16閱讀時權利要求19至25中任一項所述的支架，其中所述支架具有寬度大約1.5m、深度大約1.0m并且高度大約1.1m的尺寸或根據采場設計高度制成的尺寸。
27.如結合權利要求17或18閱讀時權利要求19至25中任一項所述的支架，其中所述支架具有直徑大約1.5m而高度大約1.1m的尺寸或根據采場設計高度制成的尺寸。
28.如權利要求17至25中任一項所述的支架，其中所述加強板包括互補形狀的圓形網格板，所述支架包括從所述側壁的上邊緣向下延伸的多個等距間隔開的支撐連結桿，其中各連結桿在距頂部預定距離處固定至各個網格板以將所述網格板豎向間隔開。
29.如權利要求22或28所述的支架，其中所述網格板等距地間隔開。
30.一種基本如本文所述并且參考附圖的支架。
31.一種在上頂和下底之間安裝載荷支架的方法，其中所述上頂和下底共同在它們之間限定安裝高度，所述方法包括:將從如權利要求1至30中任一項所述的支架延伸的至少一個連結桿固定到所述上頂以將空支架吊掛于上頂，向所述容器填充填充物材料，允許所述填充物材料中的液體成分穿過所述側壁從所述容器排出，以及持續穿過所述填充物孔填充所述容器直至所述容器的頂板抵接所述上頂并且液體穿過所述側壁的上板從所述容器的頂部排出。
32.如權利要求31所述的方法，其中所述容器填充以下組中的一種或多種:膠結物、漿料、結合劑、和金屬碎片。
33.一種基本如本文所述并且參考附圖的方法。
【文檔編號】E21D15/48GK103562497SQ201280019005
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2012年2月24日 優先權日:2011年2月24日
【發明者】納塔利·基拉塞 申請人:納塔利·基拉塞