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一种大型地下工程强力刚性支架可调节收敛约束装置及方法

复杂地质条件下深井、软岩和动压巷道岩体呈现强流变特性，围岩的长期稳定性控制极其困难。现阶段，以钢管混凝土为主体的强力刚性支架支护形式在一定程度上缓解了原有U型钢支护强度不足、阻力过小、成本过高及让压受制等问题，钢管混凝土强力刚性支架是由钢管和混凝土组成的组合支护结构。现有的支护体系为U型钢或者单纯的钢性支护体系，无法吸收额外转移的能量，巷道围岩变形能量无法得到释放，而现有强力刚性支架支护系统由于支架与围岩接触面较小，容易导致钢管表面的应力集中，深部巷道刚性支架偏压现象明显，刚性支护让压能力欠缺，过高的强度要求导致支护成本上升。专利优势： (1) 本发明通过弹性件的设置，解决了现有钢管混凝土强力刚性支护支护刚度有余而柔性不足的问题，通过装置内置的弹性可调节弹簧，利用较小的恒阻或变阻结构，实现支护体系在一定阻力条件下与围岩协调变形，达到缩小截面面积换取较小支护刚度，从而保证大变形巷道的长期稳定。 (2) 本发明通过无线压力传感器的设置，可对弹性件与让压节点部件之间的力进行检测，便于支架与围岩岩体之间发生协调变形时，对弹性件回弹力的调整。 (3) 本发明整个装置为拆卸式结构，可重复利用，节约资源。 (4) 本发明整个结构使得支护体系具有吸收额外转移能量的能力，以保证巷道围岩变形能量得到释放，支护系统所具有的这种让压能力可以释放不可控制的变形，提高支护系统的有效性和完整性。

山东科技大学 2024-07-26