CN107355245A - 一种弯曲锚索让压顶梁及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种弯曲锚索让压顶梁，包括索体、横梁、锚索导向盘、摩擦紧固装置及托盘，索体末端分别通过定位孔与横梁相互连接，通过锚索导向盘、摩擦紧固装置与横梁下端面相互连接，横梁上端面与索体间通过托盘与索体相互连接，摩擦紧固装置包括承载底板、压板、导向槽及调压螺栓；其施工方法包括索体锚固，安装槽钢和托盘及分次紧固。本发明一方面可有效的提高对巷道顶部岩层承载定位作业能力，承载能力强，承载力恒定且承载力输出稳定，另一方面可在对巷道岩层提供恒定承载力的同时，有效根据岩层结构变化，自动调整设备的定位结构，从而达到在提高对巷道承载定位能力的同时，有效的提高定位设备运行的稳定性和可靠性。

Description

一种弯曲锚索让压顶梁及施工方法

技术领域

本发明涉及一种弯曲锚索让压顶梁及施工方法，属锚索技术领域。

背景技术

随着开采深度的不断增加，难免遇到大变形巷道，对于围岩变形量大的巷道来说，传统的锚索支护已经不能满足现场的实际需求，究其原因主要是由于锚索延伸率不足，主动让压能力低，在支护过程中常发生锚索破断等，从而导致支护系统的失效，如何实现锚索支护的恒阻让压是目前巷道支护领域的一个研究热点，因此针对这一问题，迫切需要开发一种全新的锚索结构，以提供优良的恒阻让压能力、安装简单、工作安全可靠的特性，并解决因让压能力不足而出现的一系列问题，提高巷道支护的稳定性。

发明内容

本发明目的就在于克服上述不足，提供一种弯曲锚索让压顶梁及施工方法。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：

一种弯曲锚索让压顶梁，包括索体、横梁、锚索导向盘、摩擦紧固装置及托盘，横梁为横截面为“冂”字型的槽状结构，横梁上端面上均布两个定位孔，定位孔以横梁中线对称分布在横梁两端位置，且定位孔轴线与横梁轴线垂直且相交，索体共两个，其末端分别通过定位孔与横梁相互连接，索体长度1/10—1/3部分位于横梁下端面位置处，并通过锚索导向盘、摩擦紧固装置与横梁下端面相互连接，横梁上端面与索体间通过托盘与索体相互连接，托盘为与横梁上端面平行分布的板状结构，托盘上设与托盘同轴分布的导向孔，并通过导向孔与索体相互连接，锚索导向盘为圆心角为90°的扇形板状结构，锚索导向盘圆弧面上设导向槽，导向槽上端位置处设防剪切过渡圆弧槽，并通过导向槽和防剪切过渡圆弧槽与索体相互连接，锚索导向盘上端面与横梁下端面相互连接并平行分布，锚索导向盘后端面与上端面相互垂直分布，并与摩擦紧固装置相互连接，摩擦紧固装置包括承载底板、压板、导向槽及调压螺栓，导向槽嵌于承载底板上表面和压板下表面，并分别与承载底板、压板同轴分布，且当承载底板、压板平行分布时，承载底板、压板上的导向槽构成横截面为闭合的圆形腔体，承载底板、压板末端面通过铰链机构相互铰接，并可环绕铰接轴进行0°—180°旋转，承载底板、压板前端面位置处设两个调节螺孔，且承载底板、压板间的调节螺孔相互同轴分布，调压螺栓通过调节螺孔分别与承载底板和压板相互连接，承载底板、压板分别通过导向槽与索体外表面相互连接。

进一步的，所述的托盘导向孔与索体间通过弹性防护套相互连接，所述的托盘与横梁上表面间通过预紧弹簧相互连接，所述的预紧弹簧包覆在索体外并与索体同轴分布。

进一步的，所述的定位孔均为长孔，且两个定位孔长度为索体直径的1.5—5倍。

进一步的，所述的调节螺孔均为沉头孔，且调节螺孔对应的承载底板、压板上表面均设深度为承载底板、压板厚度1/4—1/3的矩形沉头槽。

进一步的，所述的调压螺栓前段面与承载底板、压板外表面的接触面间通过调平垫片相互连接，所述的调平垫片与承载底板、压板的接触面为圆弧面。

进一步的，所述的承载底板、压板间通过承压弹簧相互连接，且所述的承压弹簧包覆在调压螺栓外。

进一步的，所述的导向槽内表面设摩擦垫片。

进一步的，所述的摩擦紧固装置的两个调压螺栓驱动方向相同或相反，且两个调压螺栓驱动方向相互平行分布。

进一步的，所述的摩擦紧固装置与锚索导向盘为一体式结构或摩擦紧固装置前侧面与锚索导向盘后侧面相抵，且当摩擦紧固装置与锚索导向盘为一体式结构时，摩擦紧固装置的承载底板与锚索导向盘为一体式结构，当摩擦紧固装置前侧面与锚索导向盘后侧面相抵时，接触面高度为锚索导向盘后侧面高度的2/3—4/5。

一种弯曲锚索让压顶梁的施工方法，其特征在于：所述的弯曲锚索让压顶梁的施工方法包括以下步骤：

第一步：索体锚固，在巷道顶板进行打孔作业，钻孔方向与顶板呈90°～150°夹角，然后依次将锚索插进左右两侧的锚索孔进行锚固作业，相邻横梁间间距为0.7—1.5米；

第二步：安装槽钢和托盘，先将托盘套于外漏索体，并将索体穿过槽钢的槽口，然后将槽钢固定在巷道顶板，并将索体沿导向盘推弯；

第三步：分次紧固，首先对摩擦紧固装置进行初步紧固，使的摩擦紧固装置所提供的摩擦力达到相应围压条件下锚索规定的预紧力，完成索体的张拉，然后进行二次紧固，使的摩擦紧固装置所提供的摩擦力达到弯曲锚索让压顶梁安装要求，完成紧固后摩擦紧固装置完成对索体的摩擦力为索体破断力的80%—99%，横梁对巷道顶板支撑力为索体自身最大垂直方向受力的1~2倍。

本发明结构简单，使用灵活方便，承载定位能力强，施工作业成本低廉，工作效率高，劳动强度低，一方面可有效的提高对巷道顶部岩层承载定位作业能力，承载能力强，承载力恒定且承载力输出稳定，另一方面可在对巷道岩层提供恒定承载力的同时，有效根据岩层结构变化，自动调整设备的定位结构，从而达到在提高对巷道承载定位能力的同时，有效的提高定位设备运行的稳定性和可靠性，并极大的延长了锚索设备的使用寿命。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为横梁结构示意图；

图3为锚索导向盘结构示意图；

图4为摩擦紧固装置结构示意图；

图5为调平垫片结构示意图；

图6为预紧弹簧结构示意图；

图7为摩擦紧固装置与锚索导向盘为一体式结构示意图；

图8为摩擦紧固装置与锚索导向盘后表面相抵结构示意图；

图9为本发明施工方法流程图。

具体实施方式

如图1—8所示，一种弯曲锚索让压顶梁，包括索体1、横梁2、锚索导向盘3、摩擦紧固装置4及托盘5，横梁2为横截面为“冂”字型的槽状结构，横梁2上端面上均布两个定位孔6，定位孔6以横梁2中线对称分布在横梁2两端位置，且定位孔6轴线与横梁2轴线垂直且相交，索体1共两个，其末端分别通过定位孔6与横梁2相互连接，索体1长度1/10—1/3部分位于横梁2下端面位置处，并通过锚索导向盘3、摩擦紧固装置4与横梁2下端面相互连接，横梁2上端面与索体1间通过托盘5与索体1相互连接，托盘5为与横梁2上端面平行分布的板状结构，托盘5上设与托盘5同轴分布的导向孔7，并通过导向孔7与索体1相互连接，锚索导向盘3为圆心角为90°的扇形板状结构，锚索导向盘3圆弧面上设导向槽8，导向槽8上端位置处设防剪切过渡圆弧槽10，并通过导向槽8和防剪切过渡圆弧槽10与索体1相互连接，锚索导向盘3上端面与横梁2下端面相互连接并平行分布，锚索导向盘3后端面与上端面相互垂直分布，与摩擦紧固装置4相互连接。

本实施例中，所述的摩擦紧固装置4包括承载底板41、压板42、导向槽43及调压螺栓44，导向槽43嵌于承载底板41上表面和压板42下表面，并分别与承载底板41、压板42同轴分布，且当承载底板41、压板42平行分布时，承载底板41、压板42上的导向槽43构成横截面为闭合的圆形腔体，承载底板41、压板42末端面通过铰链机构45相互铰接，并可环绕铰接轴进行0°—180°旋转，承载底板41、压板42前端面位置处设两个调节螺孔46，且承载底板41、压板42间的调节螺孔46相互同轴分布，调压螺栓44通过调节螺孔46分别与承载底板41和压板42相互连接，承载底板41、压板42分别通过导向槽43与索体1外表面相互连接。

本实施例中，所述的托盘5导向孔7与索体1间通过弹性防护套12相互连接，所述的托盘5与横梁2上表面间通过预紧弹簧9相互连接，所述的预紧弹簧9包覆在索体1外并与索体1同轴分布。

本实施例中，所述的定位孔6均为长孔，且两个定位孔6长度为索体1直径的1.5—5倍。

本实施例中，所述的调节螺孔46均为沉头孔，且调节螺孔46对应的承载底板41、压板42上表面均设深度为承载底板41、压板42厚度1/4—1/3的矩形沉头槽。

本实施例中，所述的调压螺栓44前段面与承载底板41、压板42外表面的接触面间通过调平垫片47相互连接，所述的调平垫片47与承载底板41、压板42的接触面为圆弧面。

本实施例中，所述的承载底板41、压板42间通过承压弹簧11相互连接，且所述的承压弹簧11包覆在调压螺栓44外。

本实施例中，所述的导向槽42内表面设摩擦垫片48。

本实施例中，所述的摩擦紧固装置4的两个调压螺栓44驱动方向相同或相反，且两个调压螺栓44驱动方向相互平行分布。

本实施例中，所述的摩擦紧固装置4与锚索导向盘3为一体式结构或摩擦紧固装置4前侧面与锚索导向盘3后侧面相抵，且当摩擦紧固装置4与锚索导向盘3为一体式结构时，摩擦紧固装置4的承载底板41与锚索导向盘3为一体式结构，当摩擦紧固装置4前侧面与锚索导向盘3后侧面相抵时，接触面高度为锚索导向盘3后侧面高度的2/3—4/5。

如图9所示，一种弯曲锚索让压顶梁的施工方法，包括以下步骤：

第一步：索体锚固，在巷道顶板进行打孔作业，钻孔方向与顶板呈90°～150°夹角，然后依次将锚索插进左右两侧的锚索孔进行锚固作业，相邻横梁间间距为0.7—1.5米；

第二步：安装槽钢和托盘，先将托盘套于外漏索体，并将索体穿过槽钢的槽口，然后将槽钢固定在巷道顶板，并将索体沿导向盘推弯；

第三步：分次紧固，首先对摩擦紧固装置进行初步紧固，使的摩擦紧固装置所提供的摩擦力达到相应围压条件下锚索规定的预紧力，完成索体的张拉，然后进行二次紧固，使的摩擦紧固装置所提供的摩擦力达到弯曲锚索让压顶梁安装要求，完成紧固后摩擦紧固装置完成对索体的摩擦力为索体破断力的80%—99%，横梁对巷道顶板支撑力为索体自身最大垂直方向受力的1~2倍。

本发明在运行过程中，当在矿井运行过程中，由于矿井巷道顶部岩层结构膨胀变化时，首先岩层膨胀时的形变作用力直接作用在横梁上，并对横梁产生挤压作用力，横梁在岩层的挤压作用力驱动作用下，沿索体向下发生位移，当横梁向下发生位移时，由索体和横梁共同对岩层进行承载，并在承载过程中，当岩层的挤压作用力大于索体和横梁的承载力时，索体沿摩擦紧固装置的导向槽进行滑动松脱，并由摩擦紧固装置对锁体的恒定摩擦力对索体进行定位和限位，达到在岩层作用力发生变化时，锚索定位机构主动进行让压避让的效果，从而有效的提高锚索对巷道顶部岩层定位承载能力。

本发明结构简单，使用灵活方便，承载定位能力强，施工作业成本低廉，工作效率高，劳动强度低，一方面可有效的提高对巷道顶部岩层承载定位作业能力，承载能力强，承载力恒定且承载力输出稳定，另一方面可在对巷道岩层提供恒定承载力的同时，有效根据岩层结构变化，自动调整设备的定位结构，从而达到在提高对巷道承载定位能力的同时，有效的提高定位设备运行的稳定性和可靠性，并极大的延长了锚索设备的使用寿命。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种弯曲锚索让压顶梁，其特征在于，所述的弯曲锚索让压顶梁包括索体、横梁、锚索导向盘、摩擦紧固装置及托盘，所述的横梁为横截面为“冂”字型的槽状结构，所述的横梁上端面上均布两个定位孔，所述的定位孔以横梁中线对称分布在横梁两端位置，且定位孔轴线与横梁轴线垂直且相交，所述的索体共两个，其末端分别通过定位孔与横梁相互连接，所述的索体长度1/10—1/3部分位于横梁下端面位置处，并通过锚索导向盘、摩擦紧固装置与横梁下端面相互连接，所述的横梁上端面与索体间通过托盘与索体相互连接，所述的托盘为与横梁上端面平行分布的板状结构，托盘上设与托盘同轴分布的导向孔，并通过导向孔与索体相互连接，所述的锚索导向盘为圆心角为90°的扇形板状结构，所述的锚索导向盘圆弧面上设导向槽，导向槽上端位置处设防剪切过渡圆弧槽，并通过导向槽和防剪切过渡圆弧槽与索体相互连接，所述的锚索导向盘上端面与横梁下端面相互连接并平行分布，所述的锚索导向盘后端面与上端面相互垂直分布，并与摩擦紧固装置相互连接，所述的摩擦紧固装置包括承载底板、压板、导向槽及调压螺栓，所述的导向槽嵌于承载底板上表面和压板下表面，并分别与承载底板、压板同轴分布，且当承载底板、压板平行分布时，承载底板、压板上的导向槽构成横截面为闭合的圆形腔体，所述的承载底板、压板末端面通过铰链机构相互铰接，并可环绕铰接轴进行0°—180°旋转，所述的承载底板、压板前端面位置处设两个调节螺孔，且承载底板、压板间的调节螺孔相互同轴分布，所述的调压螺栓通过调节螺孔分别与承载底板和压板相互连接，所述的承载底板、压板分别通过导向槽与索体外表面相互连接。

2.根据权利要求1所述的一种弯曲锚索让压顶梁，其特征在于：所述的托盘导向孔与索体间通过弹性防护套相互连接，所述的托盘与横梁上表面间通过预紧弹簧相互连接，所述的预紧弹簧包覆在索体外并与索体同轴分布。

3.根据权利要求1所述的一种弯曲锚索让压顶梁，其特征在于：所述的定位孔均为长孔，且两个定位孔长度为索体直径的1.5—5倍。

4.根据权利要求1所述的一种弯曲锚索让压顶梁，其特征在于：所述的调节螺孔均为沉头孔，且调节螺孔对应的承载底板、压板上表面均设深度为承载底板、压板厚度1/4—1/3的矩形沉头槽。

5.根据权利要求1所述的一种弯曲锚索让压顶梁，其特征在于：所述的调压螺栓前段面与承载底板、压板外表面的接触面间通过调平垫片相互连接，所述的调平垫片与承载底板、压板的接触面为圆弧面。

6.根据权利要求1所述的一种弯曲锚索让压顶梁，其特征在于：所述的承载底板、压板间通过承压弹簧相互连接，且所述的承压弹簧包覆在调压螺栓外。

7.根据权利要求1所述的一种弯曲锚索让压顶梁，其特征在于：所述的导向槽内表面设摩擦垫片。

8.根据权利要求1所述的一种弯曲锚索让压顶梁，其特征在于：所述的摩擦紧固装置的两个调压螺栓驱动方向相同或相反，且两个调压螺栓驱动方向相互平行分布。

9.根据权利要求1所述的一种弯曲锚索让压顶梁，其特征在于：所述的摩擦紧固装置与锚索导向盘为一体式结构或摩擦紧固装置前侧面与锚索导向盘后侧面相抵，且当摩擦紧固装置与锚索导向盘为一体式结构时，摩擦紧固装置的承载底板与锚索导向盘为一体式结构，当摩擦紧固装置前侧面与锚索导向盘后侧面相抵时，接触面高度为锚索导向盘后侧面高度的2/3—4/5。

10.一种弯曲锚索让压顶梁的施工方法，其特征在于：所述的弯曲锚索让压顶梁的施工方法包括以下步骤：

第一步：索体锚固，在巷道顶板进行打孔作业，钻孔方向与顶板呈90°～150°夹角，然后依次将锚索插进左右两侧的锚索孔进行锚固作业，相邻横梁间间距为0.7—1.5米；

第二步：安装槽钢和托盘，先将托盘套于外漏索体，并将索体穿过槽钢的槽口，然后将槽钢固定在巷道顶板，并将索体沿导向盘推弯；

第三步：分次紧固，首先对摩擦紧固装置进行初步紧固，使的摩擦紧固装置所提供的摩擦力达到相应围压条件下锚索规定的预紧力，完成索体的张拉，然后进行二次紧固，使的摩擦紧固装置所提供的摩擦力达到弯曲锚索让压顶梁安装要求，完成紧固后摩擦紧固装置完成对索体的摩擦力为索体破断力的80%—99%，横梁对巷道顶板支撑力为索体自身最大垂直方向受力的1~2倍。