一种防治顶板滑移破坏的全锚索支护结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种防治顶板滑移破坏的全锚索支护结构，包括顶板，顶板上设置有多根短锚索，短锚索外端安装有托盘和锁具；顶板中间位置和肩角部位设有长锚索，肩角部位长锚索外端安装有垫板、弹性垫圈、锁具，垫板由梯形钢和环绕外侧的柔性缓冲层构成，垫板背向岩壁一侧的外斜面上联接有弹性垫圈，垫板和弹性垫圈上设有供锚索穿过的圆孔；两帮设置有锚杆，锚杆外端安装有托盘和螺母。该支护结构根据顶板滑移破坏特点，采用长短锚索结合的方法维护顶板，提高了顶板煤岩抗滑移破坏的能力，避免肩角围岩发生错位、嵌入、台阶下沉等现象，可保证支护结构在顶板滑移运动过程中的持续有效，施工简单、方便，效果好，具有广泛的实用性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种防治顶板滑移破坏的全锚索支护结构，属于矿山的支护领域。
技术介绍
在煤矿巷道支护领域，由于锚杆、锚索具有材料重量轻、安装简单、施工方便、支护速度快等优点，锚杆(索)支护已成为煤矿巷道最为常用的支护形式，并成功解决了大量巷道支护难题。该支护结构的作用原理是通过锚杆索高抗拉性能，将浅部离层煤岩体悬吊至深部稳定岩层上，防止顶板表面岩层下沉量过大。然而，大量工程实践已经表明，受强烈水平构造应力和采掘工程扰动影响，巷道顶板不但会沿铅垂方向发生下沉运动，还会沿水平方向发生滑移运动，有时水平方向滑移运动异常强烈。顶板发生滑移运动过程中，由于自顶板表面至深部各个层位岩层水平位移的差异性，相邻岩层间不可避免地发生不协调的错动变形，并造成岩体膨胀、破坏形成剪切裂缝和滑移块体，尤其是肩角部位直接顶与煤帮间极易发生错位、嵌入、台阶下沉现象，最终导致顶板浅部煤岩大范围破碎带。此外，顶板岩层滑移运动过程，岩层间剪应力迅速增大，抗剪强度较低的锚杆和锚索将会发生扭弯、剪断等支护失效问题，进而导致变形破坏进一步加剧。顶板肩角部位补打倾斜锚杆(索)是控制顶板滑移运动的有效措施。然而，由于安装角度较大，锚杆(索)张拉过程困难；且因锚杆(索)的杆件结构倾斜穿过托盘和围岩，在预紧力施加过程中，其与围岩、托盘间为折弯结构，极易造成应力集中而引发杆件破断，亦不利于锚杆(索)预应力扩散。因此，根据顶板岩层滑移运动特点，亟需寻找一种合理的支护结构，既能有效控制顶板尤其是肩角部位滑移破坏，又能保证支护结构在运动过程中的持续有效。
技术实现思路
为克服顶板滑移运动过程中发生的错位、嵌入、台阶下沉及锚杆索扭弯、剪断等破坏现象，本技术提出了一种防治顶板滑移破坏的全锚索支护结构，该支护结构可大幅提高顶板岩层抗滑移破坏能力，并能保证支护结构对顶板岩层控制的持续性和有效性，施工简单、方便，支护效果好，具有广泛的实用性。为达到上述目的，本技术采用以下技术方案：一种防治顶板滑移破坏的全锚索支护结构，包括顶板，顶板上设置有多根短锚索，短锚索外端安装有托盘和锁具；顶板中间位置和肩角部位设置有长锚索，肩角部位长锚索外端安装有垫板、弹性垫圈和锁具；两帮设置有螺纹钢锚杆，螺纹钢锚杆外端安装有托盘和螺母。进一步的，作为一种具体的结构形式，本技术所述短锚索为长度4000～6000mm，直径15～18mm的1×7结构的普通锚索，长锚索为长度6000～9000mm，直径20～22mm的1×19结构的大直径锚索。进一步的，作为一种具体的结构形式，本技术所述垫板由梯形钢和环绕外侧的柔性缓冲层构成。进一步的，作为一种具体的结构形式，本技术所述垫板背向岩壁一侧的外斜面上联接有弹性垫圈；垫板和弹性垫圈设有供锚索穿过的圆孔，圆孔垂直于外斜面。本技术的有益效果是：(1)采用长、短锚索相互配合的支护结构对顶板进行支护，通过施加高预应力，改善了围岩受力状态，极大提高顶板岩层刚度和抗剪切破坏能力；(2)采用大直径长锚索配合垫板、弹性垫圈对顶板肩角部位进行加固，锚索高锚固力可极大提高肩角煤岩体稳定性，并能沿水平方向削弱顶板岩层中的剪应力，避免了围岩错位、嵌入、台阶下沉等破坏现象；(3)锚索索体自身抗剪切强度要远大于锚杆，采用全锚索支护结构极大提高支护系统抗剪切破坏能力，可避免锚杆扭弯、剪短等破坏现象；(4)肩角锚索增设的垫板结构，可保证锚索索体与托板、围岩间无折弯现象，避免锚索受力集中而破断，且锚索索体垂直于托板外侧斜面，张拉方便且利于预应力扩散。附图说明下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。图1为实施本技术的平面示意图。图2为肩角长锚索安装示意图。图中1.巷道，2.短锚索，3.托盘，4.锚索锁具，5.长锚索，6.垫板，7.弹性垫圈，8.螺纹钢锚杆，9.锚杆托盘，10.螺母，11.梯形钢，12.柔性缓冲层，13.垫板外斜面，14.圆孔。具体实施方式下面结合附图对本技术的一个实施例作进一步的描述：一种防治顶板滑移破坏的全锚索支护结构，包括步骤：A、巷道1掘出后，在巷道顶板施工短锚索钻孔，短锚索孔应能延伸至坚硬顶板上0.5～1m，安装短锚索2，短锚索2的自由端依次穿过托盘3和锁具4，并通过张拉设备对锚索施加高预应力，完成初步支护。短锚索2为长度4000～6000mm，直径15～18mm的1×7结构的普通锚索，具体参数应结合顶板岩层特征及施工条件综合确定。B、在巷道顶板中间位置施工长锚索钻孔，长锚索孔应能延伸至坚硬顶板上2～4m，安装长锚索5，长锚索5自由端依次穿过托盘3和锁具4，并通过张拉设备对锚索施加高预应力；同时，采用同样步骤在顶板肩角部位安装锚索5，长锚索5的自由端依次穿过垫板6(由柔性缓冲层12和梯形钢11构成)、弹性垫圈7和锁具4，并通过张拉设备施加高预应力。肩角长锚索安装过程如图2所示，其中，垫板中圆孔14开设位置应根据锚索安装角度而确定，应保证锚索与外斜面13保持垂直，以便于张拉设备施加高预紧力；柔性缓冲层由塑料制成，可以消除垫板与围岩间的应力集中；弹性垫圈位于锁具和垫板间，可减缓摩擦，极大降低预应力损失。长锚索为长度6000～9000mm，直径20～22mm的1×19结构的大直径锚索，具体参数应结合顶板岩层特征及施工条件综合确定。C、在顶板短锚索支护完成后，对两帮采用螺纹钢锚杆8配合托盘9、螺母10进行加固。本技术所述的一种防治顶板滑移破坏的全锚索支护方结构，该支护结构可大幅提高顶板岩层抗滑移破坏能力，并能保证支护结构对顶板岩层控制的持续性和有效性，施工简单、方便，支护效果好，具有广泛的实用性。需要说明的是，上述说明并非是对本技术的限制，本技术也并不仅限于上述实例，本领域的普通技术人员在本技术的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，都应涵盖于本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防治顶板滑移破坏的全锚索支护结构，包括顶板，其特征在于：所述顶板上设置有多根短锚索(2)，短锚索(2)外端安装有托盘(3)和锁具(4)；顶板中间位置和肩角部位设置有长锚索(5)，肩角部位长锚索(5)外端安装有垫板(6)、弹性垫圈(7)、锁具(4)；两帮设置有螺纹钢锚杆(8)，螺纹钢锚杆(8)外端安装有托盘(9)和螺母(10)。

【技术特征摘要】
1.一种防治顶板滑移破坏的全锚索支护结构，包括顶板，其特征在于：所述顶板上设置有多根短锚索(2)，短锚索(2)外端安装有托盘(3)和锁具(4)；顶板中间位置和肩角部位设置有长锚索(5)，肩角部位长锚索(5)外端安装有垫板(6)、弹性垫圈(7)、锁具(4)；两帮设置有螺纹钢锚杆(8)，螺纹钢锚杆(8)外端安装有托盘(9)和螺母(10)。
2.根据权利要求1所述的一种防治顶板滑移破坏的全锚索支护结构，其特征在于：所述的短锚索(2)为长度4000～6000mm，直径15～18mm的1×7结构的普通...

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