一种高冲击地压巷道的均质同性支护圈体补强方法及设备技术

本发明专利技术属于巷道支护技术领域，具体涉及一种高冲击地压巷道的均质同性支护圈体补强方法及设备，包括以下步骤：通过钻车机构进行钻孔施工，在巷道内壁表面进行三喷两锚两网施工，组成强韧多喷层封层，在前后相邻的两排注浆锚杆的中间位置上钻设锚孔并通过弯孔钻头扩深，在底端弯曲的锚孔内安装锚索，将锚索与W钢带相互锁紧固定，采用多层次强韧混凝土封层结构，整体力学性能相对均匀且大幅提高支护性能，锚杆锚索联合支护有效保证巷道支护效果，控制围岩变形，对锚索锚孔的拐弯处理可有效提高锚索的锚固性，W钢带可联合多根锚索，并提供弹性让压力，钻车机构和弯孔钻头可有效提高施工效率。工效率。工效率。

【技术实现步骤摘要】
一种高冲击地压巷道的均质同性支护圈体补强方法及设备


[0001]本专利技术属于巷道支护
，具体涉及一种高冲击地压巷道的均质同性支护圈体补强方法及设备。

技术介绍

[0002]巷道围岩一般是由不同状态下的岩体组成，而岩体是天然条件下赋存的岩石群体，是在漫长的地质年代中经受各种地质作用而形成的地质介质，是典型的不连续介质，这些不连续介质对岩体在静力和动力载荷作用下的力学行为起着主导作用，一般具有非均质层状赋存、非连续体、非线性和受力的各向异性。
[0003]岩体往往为众多的层理、节理和断层等弱面所切割，是一种不连续的介质；另外岩体本身是由固体、液体、气体组成的复合体，且长期处于应力场和温度场、流场等多场的耦合作用下，从而使岩体的力学性质异常复杂。特别是在复杂应力、采动影响、高地压状态下的围岩极易发生破碎、变形、流变，造成巷道剧烈变形，严重煤矿的安全生产。
[0004]对于井下巷道支护稳定来说，巷道周边复杂的破坏高应力首先会选择围岩的弱面突破，进而扩展到整个巷道，所有势能、动能便集中选择此处突破、蔓延。对于围岩支护圈体而言，如果能够将巷道周边围岩构建成物理性能相对均衡的支护圈体，将对巷道支护的稳定起着决定性作用。

技术实现思路

[0005]为了使软弱岩、煤体的这些特性在复杂应力状态下，能承受岩体的破碎、变形、流变对巷道的支护压力，必须提升支护圈的整体承载能力，使支护圈体的各个部分承载能力及力学性能相对均质同性，扩大支护结构层面，把围岩体构建成具有抗压、抗拉和抗剪强度都得以极大提升的均质、同性、连续的支护圈体，提高围岩的整体承载能力。本专利技术提供了一种高冲击地压巷道的均质同性支护圈体补强方法及设备，采用多层次强韧混凝土封层结构，整体力学性能相对均匀且大幅提高支护性能，锚杆锚索联合支护有效保证巷道支护效果，控制围岩变形，对锚索锚孔的拐弯处理可有效提高锚索的锚固性，W钢带可联合多根锚索，并提供弹性让压力，钻车机构和弯孔钻头可有效提高施工效率。
[0006]本专利技术提供如下技术方案：一种高冲击地压巷道的均质同性支护圈体补强方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、在巷道内壁表面均匀喷覆混凝土形成第一层次混凝土封层，并在第一层次混凝土封层的基础上前后等距、周向等距向巷道内钻设锚孔；S2、在第一层次混凝土封层上钻设的锚孔内安装固定第一层次注浆锚杆，且各个第一层次注浆锚杆在巷道内的安装深度均相同，随后在注浆锚杆的外端悬挂相互连结的钢丝绳并喷施第二层次混凝土；S3、在第二层次混凝土封层的基础上，在周向相邻的第一层次注浆锚杆的中间位置上周向等距向巷道内钻设锚孔；
S4、在第二层次混凝土封层上钻设的锚孔内安装固定第二层次注浆锚杆，且各个第二层次注浆锚杆在巷道内的安装深度均相同，随后在注浆锚杆的外端悬挂相互连结的钢丝绳并喷施第三层次混凝土，组成强韧多喷层封层；S5、在前后相邻的两排注浆锚杆的中间位置上，以第三层次混凝土为基础周向在巷道内钻设深度相同的锚孔，随后将钻杆更换为弯孔钻头（2），继续扩深锚孔使锚孔的底端拐弯具有弧度；S6、在底端弯曲的锚孔内安装锚索，然后沿巷道两帮处的第三层次混凝土的垂直侧面上竖直安装W钢带，并使锚索的头端穿过W钢带上的通孔，再上紧锚索螺母使锚索托盘压紧W钢带。
[0007]一种高冲击地压巷道的均质同性支护圈体补强设备，其特征在于：包括钻车机构和弯孔钻头，所述钻车机构包括车体，所述车体的顶面固定安装有转向电机，所述转向电机驱动连接转动安装在车体顶面的底座，所述底座的顶面固定安装有固定柱和第一油缸，所述第一油缸的顶端固定连接升降柱的内顶面，所述升降柱的顶端固定连接有固定板，所述固定板内侧面的下侧转动连接第二油缸的底端，所述第二油缸的顶端通过销轴一转动连接连接板二的后端，所述连接板二的中端通过销轴二转动连接固定安装在固定板前侧的连接板一，所述连接板二的前端面固定连接工作臂的后端面，所述工作臂的底面固定设有齿条，所述齿条啮合连接与蜗轮同轴安装的齿轮，所述蜗轮转动安装在滑动座的内侧，所述蜗轮下方的滑动座的内部转动安装有蜗杆，所述蜗杆的一端固定连接移动电机的输出轴，所述移动电机固定安装在支撑板的顶面上，所述滑动座的上部开设有转动安装滚轮的槽体，所述滑动座的顶面固定安装有钻机，所述弯孔钻头包括钻杆和钻头，所述钻杆和钻头的一端分别固定安装有外螺纹件一和外螺纹件二，所述外螺纹件一和外螺纹件二螺纹连接弹簧的两端，所述外螺纹件二的一端固定连接有滑杆，所述滑杆滑动插接在外套管一端开设的滑槽的内侧，所述外套管的另一端固定连接有球体。
[0008]其中，所述转向电机的输出轴通过带传动/齿轮传动/链传动驱动底座转动，所述固定柱、升降柱均为方管型结构且升降柱的顶端盲死并固定连接第一油缸的活塞杆顶端，所述第一油缸固定安装在固定柱内侧的底座的顶面上，所述升降柱滑动安装在固定柱的内侧且设置在第一油缸的外侧；转向电机可驱动底座在车体上稳定的转动，底座上安装的第一油缸可带动升降柱垂直升降，进而使钻机能够对巷道的两帮进行便捷快速的单排钻孔工作，大幅降低人员劳动量和工作风险。
[0009]其中，所述固定板为两个左右相邻的方形板体，所述连接板二为V型板结构，所述第二油缸收缩至最小行程时，所述工作臂与固定板之间的夹角为90度，所述第二油缸伸长至最大行程时，所述工作臂与固定板之间的夹角为180度；第二油缸的伸缩可带动工作臂在固定板上进行转动，从而对巷道顶板处进行便捷快速的周向钻孔工作，大幅降低人员劳动量和工作风险。
[0010]其中，所述齿条的数量为两个，左右对称安装在工作臂的底面上，所述齿轮的数量为两个，分别安装在蜗轮的左右两侧，所述蜗轮的转轴两端转动连接滑动座的左右内壁，所述蜗轮啮合连接蜗杆，所述支撑板固定连接滑动座的底部；移动电机可通过蜗轮、蜗杆驱动齿轮转动，进而使滑动座在底座上前后移动，带动钻机进行钻孔工作，蜗轮、蜗杆和齿轮、齿条两组传动机构均具较大的承载力，且蜗轮、蜗杆具有的自锁性可有效保证钻车机构的工
作安全性。
[0011]其中，所述滚轮的数量为多个，左右对称两两为一组、前后相邻转动安装在滑动座上部的后端，所述滚轮的底部滚动连接工作臂的顶面；滚轮可降低滑动座与工作臂之间的摩擦力，且提高滑动座在工作臂上移动的稳定性。
[0012]其中，所述钻杆、外螺纹件一、弹簧、外螺纹件二、外套管、滑杆的轴线共线，所述钻杆朝向钻头的端面开设有转动安装球体的球形槽，所述外螺纹件一设置在球体外侧的钻杆的端面上，所述钻杆外径不大于钻头的外径，所述弹簧外径不大于钻杆的外径；在使用标准的钻杆钻设平直的锚孔后，更换弯孔钻头并加大进给力使弹簧在孔内均匀弯曲并有弹性形变，进而带动钻头在孔内转向运动，使锚孔底端具有圆滑的弧度，大幅提高锚索的锚固性，而在弹簧弯曲时以球体为转动中心转动的外套管的侧面在接触到外螺纹件一的内侧后可限制弯孔钻头的最大转弯角度，避免锚孔的弯曲弧度过大而无法将锚索完全插入锚孔内。
[0013]其中，所述滑杆为圆柱体结构，所述滑槽贯通外套管远离球体的一端端面，所述滑槽为圆柱形槽结构，所述滑槽与滑杆为间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高冲击地压巷道的均质同性支护圈体补强方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、在巷道内壁表面均匀喷覆混凝土形成第一层次混凝土封层，并在第一层次混凝土封层的基础上前后等距、周向等距向巷道内钻设锚孔；S2、在第一层次混凝土封层上钻设的锚孔内安装固定第一层次注浆锚杆，且各个第一层次注浆锚杆在巷道内的安装深度均相同，随后在注浆锚杆的外端悬挂相互连结的钢丝绳并喷施第二层次混凝土；S3、在第二层次混凝土封层的基础上，在周向相邻的第一层次注浆锚杆的中间位置上周向等距向巷道内钻设锚孔；S4、在第二层次混凝土封层上钻设的锚孔内安装固定第二层次注浆锚杆，且各个第二层次注浆锚杆在巷道内的安装深度均相同，随后在注浆锚杆的外端悬挂相互连结的钢丝绳并喷施第三层次混凝土，组成强韧多喷层封层；S5、在前后相邻的两排注浆锚杆的中间位置上，以第三层次混凝土为基础周向在巷道内钻设深度相同的锚孔，随后将钻杆更换为弯孔钻头，继续扩深锚孔使锚孔的底端拐弯具有弧度；S6、在底端弯曲的锚孔内安装锚索，然后沿巷道两帮处的第三层次混凝土的垂直侧面上竖直安装W钢带，并使锚索的头端穿过W钢带上的通孔，再上紧锚索螺母使锚索托盘压紧W钢带。2.一种高冲击地压巷道的均质同性支护圈体补强设备，其特征在于：包括钻车机构和弯孔钻头，所述钻车机构包括车体，所述车体的顶面固定安装有转向电机，所述转向电机驱动连接转动安装在车体顶面的底座，所述底座的顶面固定安装有固定柱和第一油缸，所述第一油缸的顶端固定连接升降柱的内顶面，所述升降柱的顶端固定连接有固定板，所述固定板内侧面的下侧转动连接第二油缸的底端，所述第二油缸的顶端通过销轴一转动连接连接板二的后端，所述连接板二的中端通过销轴二转动连接固定安装在固定板前侧的连接板一，所述连接板二的前端面固定连接工作臂的后端面，所述工作臂的底面固定设有齿条，所述齿条啮合连接与蜗轮同轴安装的齿轮，所述蜗轮转动安装在滑动座的内侧，所述蜗轮下方的滑动座的内部转动安装有蜗杆，所述蜗杆的一端固定连接移动电机的输出轴，所述移动电机固定安装在支撑板的顶面上，所述滑动座的上部开设有转动安装滚轮的槽体，所述滑动座的顶面固定安装有钻机，所述弯孔钻头包括钻杆和钻头，所述钻杆和...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明远，张建国，曹淑良，王满，刘宏军，郑庆学，张景玉，乔晓纯，
申请(专利权)人：淮北市平远软岩支护工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：