一种用于巷道顶板支护的可伸缩型锚索桁架装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种用于巷道顶板支护的可伸缩型锚索桁架装置，其包括：用于分别锚固在巷道顶板两侧钻孔内的两根锚索；与两根锚索的尾部分别连接的紧贴在顶板岩面上的组合梁；其中，组合梁根据巷道顶板岩层水平运动时对其产生的承载作用力的大小，调整其自身长度，以便抑制或适应巷道顶板水平挤压或松扩变形。本发明专利技术的锚索桁架装置，结构简单，使用方便，克服了传统锚梁结构在巷道顶板岩层水平运动时钢梁扭曲撕裂、松脱失效等技术难题；此外，本发明专利技术还提供一种采用上述装置对巷道顶板支护的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于煤矿巷道支护
，特别是涉及一种用于巷道顶板支护的可伸缩型锚索桁架装置及方法。
技术介绍
近年来，随着矿井开采规模、开采强度及开采深度的加大，巷道围岩压力逐渐增加，尤其是地质构造影响区域，不仅表现在垂直应力的增加上，更主要表现在水平应力的增加上。对于水平应力对巷道围岩稳定性的影响，国内外学者进行了相应的研究，指出巷道顶、底板破坏的主要因素是水平应力而不是垂直应力。澳大利亚学者提出了锚杆支护的最大水平应力理论，阐述了巷道掘进方向与最大主应力方向不同时巷道稳定性的差异。有关试验研究表明：随着水平应力的增加，锚(杆)索支护巷道顶板呈现层状整体垮落，当水平应力加大到一定程度，锚固体全部垮落之后，锚固区外亦呈现楔形冒落。目前，锚(杆)索支护在煤矿巷道支护领域已得到广泛应用。在应对矿井高应力、地质条件复杂不稳定等一系列不利于巷道围岩控制的问题上发挥了举足轻重的作用。但对处于高水平应力条件下的大断面巷道以及受采动剧烈影响的沿空巷道，岩层水平运动而造成的巷道顶板挤压-松动扩容大变形往往会沿巷道走向形成破碎带，易诱发冒顶垮落事故，对巷道维护和工作面安全生产极为不利。传统的锚(杆)索支护方式在一定程度上不能适应巷道顶板水平运动而引起的变形破坏，其主要体现在一下几个方面：单体锚(杆)索呈点载荷，支护范围小，护表能力较弱；锚梁结构，例如锚索-W型钢带、锚索-M型钢带、锚索-钢筋梯子梁、锚索-槽钢梁、组合梁等组合加强支护结构在巷道顶板水平运动挤压-松动扩容过程中，容易造成钢带或钢梁扭曲、撕裂、折断等现象，护表作用大大折扣，进而导致组合支护结构永久失效，整体支护强度下降；组合梁在巷道支护中具有明显的优越性，是一种能在巷道顶板的水平和铅垂方向同时提供压应力的预应力支护结构，克服了单体锚索支护不能提供水平张紧力的缺陷，从而使得锚固区内的体处于多维挤压状态，但在巷道顶板岩层水平运动挤压变形过程中，紧贴顶板岩面的组合梁也常发生松脱失效现象，使其对顶板的支护作用骤降且垮冒危险性也更大。巷道顶板水平运动而引起的挤压松扩大变形甚至垮落冒顶事故已严重影响现代化高产高效综采工作面的安全生产。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述问题，提供一种用于巷道顶板支护的可伸缩型锚索桁架装置，其结构简单，使用方便，其组合梁可以根据巷道顶板岩层水平运动时对其所产生的承载作用力的大小，调整其自身长度，达到抑制或适应巷道顶板水平挤压-松扩变形的目的，并确保组合梁不会发生扭曲撕裂、断开失效等现象，防止巷道垮落冒顶事故的发生；此外，本专利技术还提供一种采用上述装置进行支护的方法。为实现本专利技术的上述目的，本专利技术的一种用于巷道顶板支护的可伸缩型锚索桁架装置包括：用于分别锚固在巷道顶板两侧钻孔内的两根锚索；与两根锚索的尾部分别连接的紧贴在顶板岩面上的组合梁；其中，所述组合梁根据巷道顶板岩层水平运动时对其产生的承载作用力的大小，调整其自身长度，以便抑制或适应巷道顶板水平挤压或松扩变形。其中，所述组合梁包括：主梁；其一端与主梁一端搭接在一起的副梁；安装在主梁与副梁搭接段的连接组件，用于将主梁和副梁的搭接段夹紧固定在一起。其中，所述主梁与所述副梁相远离的端部分别设置有用于供所述锚索穿过的锚索孔。其中，所述主梁包括主槽钢和分别设置在主槽钢横截面两侧的一对主附耳；所述副梁包括副槽钢和分别设置在副槽钢横截面两侧的一对副附耳；其中，所述副槽钢的一端套入所述主槽钢一端，所述副槽钢一端的一对副附耳分别搭放在所述主槽钢一端的一对主附耳上；其中，所述副槽钢的外表面与所述主槽钢的内表面相吻合。其中，所述连接组件包括：安置在所述主槽钢一端外部的外夹板，具有分别贴附在所述一对主附耳外部并伸出于一对主附耳的一对外夹板附耳；安置在所述副槽钢一端内部的内夹板，具有分别贴附在所述一对副附耳内部并伸出于一对副附耳的一对内夹板附耳；用于将伸出于副附耳的内夹板附耳部分和伸出于主附耳的外夹板附耳部分固定连接为一体的螺栓。此外，本专利技术还提供一种采用如上所述的装置支护巷道顶板的方法，其包括如下步骤：利用凿岩机，在巷道的位于同一断面的顶板两侧分别钻凿出一个钻孔；利用锚索搅拌器、凿岩机和树脂药卷，将两根锚索分别锚固在两个钻孔内；将组合梁与两根锚索的尾部分别连接，以便组合梁紧贴在顶板的岩面上；利用张拉机具和锚索紧固组件对两根锚索分别进行张拉预紧处理，以便两根锚索被组合梁连接固定；其特征在于，所述组合梁根据巷道顶板岩层水平运动时对其产生的承载作用力的大小，调整其自身长度，以便抑制或适应巷道顶板岩层水平挤压或松扩变形。其中，所述组合梁包括：主梁；其一端与主梁一端搭接在一起的副梁；安装在主梁和副梁搭接段的连接组件，用于将主梁和副梁的搭接段夹紧固定在一起。其中，所述组合梁调节其自身长度包括如下步骤：当巷道顶板岩层水平运动导致所述主梁和所述副梁沿其长度方向承载的作用力小于或等于所述连接组件夹紧所述主梁和副梁搭接段时产生的静摩擦力阻力时，所述主梁和所述副梁搭接段不进行自身长度的调整；当巷道顶板岩层水平运动导致所述主梁和所述副梁沿其长度方向承载的作用力大于所述连接组件夹紧所述主梁和副梁的搭接段时产生的静摩擦力阻力时，所述主梁和所述副梁搭接段的长度增加或减小，以便所述主梁和所述副梁的总长度减小或增加。其中，形成具有所述搭接段的组合梁包括如下步骤：将所述副梁副槽钢的一端套入所述主梁主槽钢一端；将所述副槽钢一端的一对副附耳分别搭放在所述主槽钢一端的一对主附耳上；其中，所述副槽钢的外表面与所述主槽钢的内表面相吻合。优选的，将连接组件安装在组合梁搭接段包括如下步骤：将连接组件的外夹板安置在所述主槽钢一端的外部，使外夹板的一对外夹板附耳分别贴附在所述一对主附耳外部并伸出于一对主附耳；将连接组件的内夹板安置在所述副槽钢一端的内部，使内夹板的一对内夹板附耳分别贴附在所述一对副附耳内部并伸出于一对副附耳；通过螺栓，分别将伸出于副附耳的内夹板附耳部分和伸出于主附耳的外夹板附耳部分固定连接为一体。与现有技术相比，本专利技术的一种用于巷道顶板支护的可伸缩型锚索桁架装置及其方法具有如下有益效果：1)当巷道顶板岩层水平运动导致组合梁沿其长度方向承载的作用力小于或等于连接组件夹紧产生的静摩擦阻力时，组合梁结构稳定，能够起到抑制巷道顶板水平挤压-松扩变形的作用；当组合梁承载的作用力大于连接组件夹紧产生的静摩擦阻力时，组合梁的长度能够适度加长或减小，以适应巷道顶板水平挤压-松动扩容变形，确保组合梁不会发生扭曲撕裂、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于巷道顶板支护的可伸缩型锚索桁架装置，其特征在于，包括：用于分别锚固在巷道顶板两侧钻孔内的两根锚索；与两根锚索的尾部分别连接的紧贴在顶板岩面上的组合梁；其中，所述组合梁根据巷道顶板岩层水平运动时对其产生的承载作用力的大小，调整其自身长度，以便抑制或适应巷道顶板岩层水平挤压或松扩变形。

【技术特征摘要】
1.一种用于巷道顶板支护的可伸缩型锚索桁架装置，其特征在于，包括：
用于分别锚固在巷道顶板两侧钻孔内的两根锚索；
与两根锚索的尾部分别连接的紧贴在顶板岩面上的组合梁；
其中，所述组合梁根据巷道顶板岩层水平运动时对其产生的承载作用力的大小，调整其自身
长度，以便抑制或适应巷道顶板岩层水平挤压或松扩变形。
2.根据权利要求1所述的可伸缩型锚索桁架装置，其特征在于，所述组合梁包括：
主梁；
其一端与主梁一端搭接在一起的副梁；
安装在主梁与副梁搭接段的连接组件，用于将主梁和副梁的搭接段夹紧固定在一起。
3.根据权利要求2所述的可伸缩型锚索桁架装置，其特征在于，所述主梁与所述副梁相远
离的端部分别设置有用于供所述锚索穿过的锚索孔。
4.根据权利要求2所述的可伸缩型锚索桁架装置，其特征在于：
所述主梁包括主槽钢和分别设置在主槽钢两侧的一对主附耳；
所述副梁包括副槽钢和分别设置在副槽钢两侧的一对副附耳；
其中，所述副槽钢的一端套入所述主槽钢一端，所述副槽钢一端的一对副附耳分别搭放在所
述主槽钢一端的一对主附耳上；
其中，所述副槽钢的外表面与所述主槽钢的内表面相吻合。
5.根据权利要求4所述的可伸缩型锚索桁架装置，其特征在于，所述连接组件包括：
安置在所述主槽钢一端外部的外夹板，具有分别贴附在所述一对主附耳外部并伸出于一对主
附耳的一对外夹板附耳；
安置在所述副槽钢一端内部的内夹板，具有分别贴附在所述一对副附耳内部并伸出于一对副
附耳的一对内夹板附耳；
用于将伸出于副附耳的内夹板附耳部分和伸出于主附耳的外夹板附耳部分固定连接为一体
的螺栓。
6.一种采用如权利要求1-5任一项所述的装置支护巷道顶板的方法，其特征在于，包括如
下步骤：
利用凿岩机，在巷道的位于同一断面的顶板两侧分别钻凿出一个钻孔；
利用锚索搅拌器、凿岩机和树脂药卷，将两根锚索分别锚固在两个钻孔内；
将组合梁与两根锚索的尾部分别连接，以便组合梁紧贴在顶板的岩面上；...

【专利技术属性】
技术研发人员：何富连，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11