CN107461215A - 一种顶梁式锚索恒阻结构及其安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种顶梁式锚索恒阻结构，包括索体、工字钢顶梁、导向盘、方管安装底座、恒阻结构、破切索具、柔性防尘罩，导向盘固定在工字钢顶梁两端，索体端部锚固于围岩内部，外露部分经导向盘躺卧于工字钢顶梁底部，并穿过恒阻结构与破切索具相连，恒阻结构通过方管安装底座固定在工字钢顶梁底部，破切索具卡嵌于恒阻结构末端，柔性防尘罩夹在导向盘的锚索槽外侧，将锚索包裹其内部，其施工方法包括索体锚固，安装工字钢顶梁，安装恒阻结构及安装破切索具等四步。本发明能够较好地实现恒阻让压，工作稳定可靠，支护效果良好，工序相对简单，具有较好的兜吊作用，提高支护的安全可靠，同时施工相对简单，施工周期短。
Description
技术领域
本发明为一种顶梁式锚索恒阻结构及其安装方法，属于大变形巷道支护领域。
背景技术
大变形巷道支护问题一直以来都是制约煤矿高效生产的重要因素之一，究其原因主要是由于巷道变形量大，对于传统的锚索支护来说，由于锚索延伸率不足，不能主动让压，经常发生索体破断、锚固失效等形式的破坏，从而导致支护系统的失效，目前煤矿技术人员常采用加大支护强度和密度以改善支护效果，这种方法不仅没有有效地改善支护效果，反而严重增加了巷道支护的成本，甚至在某些地段会加大巷道冒顶的可能性，因此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问题。针对上述锚索支护系统的不足之处，本发明提出了一种顶梁式锚索恒阻结构及其安装方法，它能够实现恒阻让压，工作持续稳定，能解决上述因让压能力低而导致的一系列问题，保证了巷道支护的安全可靠。
发明内容
鉴于锚索支护系统的让压能力低，支护效果差，本发明的目的是提供一种顶梁式锚索恒阻结构及其安装方法，该方法具有较好的恒阻让压能力，能够有效的解决因让压能力不足而产生的一系列问题。
为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：
一种顶梁式锚索恒阻结构，包括索体、工字钢顶梁、导向盘、方管安装底座、恒阻结构、破切索具、柔性防尘罩，顶梁式恒阻锚索结构整体呈梯形布置，工字钢顶梁与巷道顶板直接接触，并将两侧的索体连接起来，构成外斜式凹型兜吊结构，导向盘固定在工字钢顶梁两端，索体端部锚固于围岩内部，外露部分经导向盘躺卧于工字钢顶梁底部，且经导向转向后的索体部分和工字钢顶梁轴线平行，并穿过恒阻结构与破切索具相连，恒阻结构通过方管安装底座固定在工字钢顶梁底部，破切索具卡嵌于恒阻结构末端，柔性防尘罩夹在导向盘的锚索槽外侧，将锚索包裹其内部。
进一步的，所述的恒阻结构由破断管和开槽方钢组成，所述的开槽方钢、破断管和破切索具三者尺寸相匹配，所述的开槽方钢固定在方管安装底座上，并与导向盘相抵，所述的破断管卡嵌于开槽方钢内部，安装之初破切索具卡在破断管端部，并在索体的张拉作用下，破切索具向工字钢顶梁端部方向移动，并沿开槽面切削破断管壁，对巷道顶板变形进行恒阻让压，切削过程中，切削力大小恒定，切削力为索体破断力的75%—99%。
进一步的，所述的破切索具由加紧夹片和方形锁套组成，所述的方形锁套侧面上设破切台、前端设倒角，安装时破切台方向对着开槽方钢的开槽面，所述的破切索具在加紧夹片的挤压作用下锁紧在索体外端，当索体上的拉力逐渐增大并大于切削力时，破切索具将以破断管为运行轨道向工字钢顶梁端部移动，在移动的过程中，其上的破切台不断地向着开槽方向挤压破断管壁直至撕裂管壁，当索体上的拉力小于切削力时，该过程终止。
进一步的，所述的导向盘包括锚索槽、防剪断结构、卡盘，导向盘呈板状结构，其上侧面和左侧面均为平面，右侧面为曲面，下侧面和卡盘为一体结构，其中上侧面和左侧面相互垂直，曲面上开挖有锚索槽，所述的锚索槽的截面形状为圆弧形，锚索槽的直径大于索体的直径，锚索槽内涂抹有润滑剂，在外力作用下，外漏索体沿锚索槽发生弯曲，并平行于工字钢顶梁的轴线方向。
进一步的，所述的卡盘由承载底板、夹紧板及卡爪组成，承载底板和导向盘的下侧面为一体结构，夹紧板一侧通过销钉与承载底板连接，另一侧安装有卡爪，可将两板扣紧在一起，夹紧板中间也开挖有锚索槽，当两板合拢时，两个锚索槽形成一个锚索孔，所述卡盘将发生弯曲后的索体方向固定。
进一步的，所述的防剪断结构位于导向盘曲面的上端部，它通过一段圆滑的凹形槽光滑过渡。
进一步的，所述的柔性防尘罩夹在导向盘锚索槽外侧，将索体包裹于其内部。
一种顶梁式锚索恒阻结构的安装方法，包括以下步骤：
第一步，索体锚固，在巷道两帮角处进行打孔作业，钻孔方向与巷帮呈90°～160°夹角，之后填充锚固剂，将索体插进锚索孔进行锚固作业；
第二步，安装工字钢顶梁，首先将导向盘、方管安装底座、开槽方钢组装到工字钢顶梁的相应位置，然后将已组装好的工字钢顶梁临时固定于巷道顶板，并依次将两侧索体的外漏部分放进导向盘的锚索槽中，使索体沿导向盘转向躺卧于已安装好的的开槽方钢内部，最后扣紧卡盘的卡爪，将其固定；
第三步，安装恒阻结构，将破断管套于索体外侧，并沿开槽方钢轴线方向穿插到开槽方钢内部，直至顶住端部的导向盘。
第四步，安装破切索具，首先对两侧的索体施加预紧力，紧接着将方形索套卡嵌在破断管端部，其中破切台朝着开槽方向，并将加紧夹片插入索套的锥形孔中，使的顶梁式锚索恒阻结构的受力状态达到巷道支护的要求，即完成紧固.
本发明的有益效果：
1.本发明所述的顶梁式锚索恒阻结构能够较好地实现恒阻让压，工作稳定可靠，支护效果良好，工序相对简单。
2.本发明所述的顶梁式锚索恒阻结构整体构成了外斜式凹型兜吊结构，其在水平和铅垂方向提供有效支护力，具有较好的兜吊作用，可以较大程度的阻止围岩体的松动，保证其完整性，从而提高支护的安全可靠。
3.本发明所述的顶梁式锚索恒阻结构施工相对简单，无需端部扩孔等复杂的施工步骤过程，施工周期短。
附图说明
图1：顶梁式恒阻锚索结构的总体示意图；
图2：恒阻结构示意图；
图3：破切索具示意图；
图4：破切索具左视图；
图5：导向盘示意图；
图6：施工方法示意图。
具体实施方式
如图1—5所示，一种顶梁式锚索恒阻结构，包括索体7、工字钢顶梁1、导向盘6、方管安装底座2、恒阻结构4、破切索具3、柔性防尘罩5，顶梁式恒阻锚索结构整体呈梯形布置，工字钢顶梁1与巷道顶板直接接触，并将两侧的索体7连接起来，构成外斜式凹型兜吊结构，导向盘6固定在工字钢顶梁1两端，索体7端部锚固于围岩内部，外露部分经导向盘6躺卧于工字钢顶梁1底部，且经导向转向后的索体7部分和工字钢顶梁1轴线平行，并穿过恒阻结构4与破切索具3相连，恒阻结构4通过方管安装底座2固定在工字钢顶梁1底部，破切索具3卡嵌于恒阻结构4末端，柔性防尘罩5夹在导向盘6的锚索槽602外侧，将锚索7包裹其内部。
本实施例中，所述的恒阻结构4由破断管401和开槽方钢402组成，所述的开槽方钢401、破断管402和破切索具3三者尺寸相匹配，所述的开槽方钢402固定在方管安装底座2上，并与导向盘6相抵，所述的破断管401卡嵌于开槽方钢402内部，安装之初破切索具3卡在破断管401端部，并在索体7的张拉作用下，破切索具3向工字钢顶梁1端部方向移动，并沿开槽面切削破断管401壁，对巷道顶板变形进行恒阻让压，切削过程中，切削力大小恒定，切削力为索体7破断力的75%—99%。
本实施例中，所述的破切索具3由加紧夹片303和方形锁套302组成，所述的方形锁套302侧面上设破切台301、前端设倒角，安装时破切台301方向对着开槽方钢402的开槽面，所述的破切索具3在加紧夹片303的挤压作用下锁紧在索体7外端，当索体7上的拉力逐渐增大并大于切削力时，破切索具3将以破断管401为运行轨道向工字钢顶梁1端部移动，在移动的过程中，其上的破切台301不断地向着开槽方向挤压破断管401壁直至撕裂管壁，当索体7上的拉力小于切削力时，该过程终止。
本实施例中，所述的导向盘6包括锚索槽602、防剪断结构601、卡盘603，导向盘6呈板状结构，其上侧面和左侧面均为平面，右侧面为曲面，下侧面和卡盘603为一体结构，其中上侧面和左侧面相互垂直，曲面上开挖有锚索槽602，所述的锚索槽602的截面形状为圆弧形，锚索槽602的直径大于索体7的直径，锚索槽602内涂抹有润滑剂，在外力作用下，外漏索体7沿锚索槽602发生弯曲，并平行于工字钢顶梁1的轴线方向。
本实施例中，所述的卡盘603由承载底板605、夹紧板606及卡爪604组成，承载底板605和导向盘6的下侧面为一体结构，夹紧板606一侧通过销钉605与承载底板605连接，另一侧安装有卡爪604，可将两板扣紧在一起，夹紧板606中间也开挖有锚索槽602，当两板合拢时，两个锚索槽602形成一个锚索孔，所述卡盘603将发生弯曲后的索体7方向固定。
本实施例中，所述的防剪断结构601位于导向盘6曲面的上端部，它通过一段圆滑的凹形槽光滑过渡。
本实施例中，所述的柔性防尘罩5夹在导向盘6锚索槽602外侧，将索体7包裹于其内部。
如图6所示，一种顶梁式锚索恒阻结构的安装方法，包括以下步骤：
第一步，索体锚固，在巷道两帮角处进行打孔作业，钻孔方向与巷帮呈90°～160°夹角，之后填充锚固剂，将索体插进锚索孔进行锚固作业；
第二步，安装工字钢顶梁，首先将导向盘、方管安装底座、开槽方钢组装到工字钢顶梁的相应位置，然后将已组装好的工字钢顶梁临时固定于巷道顶板，并依次将两侧索体的外漏部分放进导向盘的锚索槽中，使索体沿导向盘转向躺卧于已安装好的的开槽方钢内部，最后扣紧卡盘的卡爪，将其固定；
第三步，安装恒阻结构，将破断管套于索体外侧，并沿开槽方钢轴线方向穿插到开槽方钢内部，直至顶住端部的导向盘。
第四步，安装破切索具，首先对两侧的索体施加预紧力，紧接着将方形索套卡嵌在破断管端部，其中破切台朝着开槽方向，并将加紧夹片插入索套的锥形孔中，使的顶梁式锚索恒阻结构的受力状态达到巷道支护的要求，即完成紧固.
本发明的有益效果：
1.本发明所述的顶梁式锚索恒阻结构能够较好地实现恒阻让压，工作稳定可靠，支护效果良好，工序相对简单。
2.本发明所述的顶梁式锚索恒阻结构整体构成了外斜式凹型兜吊结构，其在水平和铅垂方向提供有效支护力，具有较好的兜吊作用，可以较大程度的阻止围岩体的松动，保证其完整性，从而提高支护的安全可靠。
3.本发明所述的顶梁式锚索恒阻结构施工相对简单，无需端部扩孔等复杂的施工步骤过程，施工周期短。
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 (8)
1.一种顶梁式锚索恒阻结构，包括索体、工字钢顶梁、导向盘、方管安装底座、恒阻结构、破切索具、柔性防尘罩，其特征在于：所述的顶梁式恒阻锚索结构整体呈梯形布置，所述的工字钢顶梁与巷道顶板直接接触，并将两侧的索体连接起来，构成外斜式凹型兜吊结构，所述的导向盘固定在工字钢顶梁两端，所述的索体端部锚固于围岩内部，外露部分经导向盘躺卧于工字钢顶梁底部，且经导向转向后的索体部分和工字钢顶梁轴线平行，并穿过恒阻结构与破切索具相连，所述的恒阻结构通过方管安装底座固定在工字钢顶梁底部，所述的破切索具卡嵌于恒阻结构末端，所述的柔性防尘罩夹在导向盘的锚索槽外侧，将锚索包裹其内部。
2.根据权利要求1所述的一种顶梁式锚索恒阻结构，其特征在于，所述的恒阻结构由破断管和开槽方钢组成，所述的开槽方钢、破断管和破切索具三者尺寸相匹配，所述的开槽方钢固定在方管安装底座上，并与导向盘相抵，所述的破断管卡嵌于开槽方钢内部，安装之初破切索具卡在破断管端部，并在索体的张拉作用下，破切索具向工字钢顶梁端部方向移动，并沿开槽面切削破断管壁，对巷道顶板变形进行恒阻让压，切削过程中，切削力大小恒定，切削力为索体破断力的75%—99%。
3.根据权利要求1所述的一种顶梁式锚索恒阻结构，其特征在于，所述的破切索具由加紧夹片和方形锁套组成，所述的方形锁套侧面上设破切台、前端设倒角，安装时破切台方向对着开槽方钢的开槽面，所述的破切索具在加紧夹片的挤压作用下锁紧在索体外端，当索体上的拉力逐渐增大并大于切削力时，破切索具将以破断管为运行轨道向工字钢顶梁端部移动，在移动的过程中，其上的破切台不断地向着开槽方向挤压破断管壁直至撕裂管壁，当索体上的拉力小于切削力时，该过程终止。
4.根据权利要求1所述的一种顶梁式锚索恒阻结构，其特征在于，所述的导向盘包括锚索槽、防剪断结构、卡盘，导向盘呈板状结构，其上侧面和左侧面均为平面，右侧面为曲面，下侧面和卡盘为一体结构，其中上侧面和左侧面相互垂直，曲面上开挖有锚索槽，所述的锚索槽的截面形状为圆弧形，锚索槽的直径大于索体的直径，锚索槽内涂抹有润滑剂，在外力作用下，外漏索体沿锚索槽发生弯曲，并平行于工字钢顶梁的轴线方向。
5.根据权利要求4所述的一种顶梁式锚索恒阻结构，其特征在于，所述的卡盘由承载底板、夹紧板及卡爪组成，承载底板和导向盘的下侧面为一体结构，夹紧板一侧通过销钉与承载底板连接，另一侧安装有卡爪，可将两板扣紧在一起，夹紧板中间也开挖有锚索槽，当两板合拢时，两个锚索槽形成一个锚索孔，所述卡盘将发生弯曲后的索体方向固定。
6.根据权利要求4所述的一种顶梁式锚索恒阻结构，其特征在于，所述的防剪断结构位于导向盘曲面的上端部，它通过一段圆滑的凹形槽光滑过渡。
7.根据权利要求1所述的一种顶梁式锚索恒阻结构，其特征在于，所述的柔性防尘罩夹在导向盘锚索槽外侧，将索体包裹于其内部。
8.一种顶梁式锚索恒阻结构的安装方法，其特征在于：所述的顶梁式锚索恒阻结构安装方法包括：
第一步，索体锚固，在巷道两帮角处进行打孔作业，钻孔方向与巷帮呈90°～160°夹角，之后填充锚固剂，将索体插进锚索孔进行锚固作业；
第二步，安装工字钢顶梁，首先将导向盘、方管安装底座、开槽方钢组装到工字钢顶梁的相应位置，然后将已组装好的工字钢顶梁临时固定于巷道顶板，并依次将两侧索体的外漏部分放进导向盘的锚索槽中，使索体沿导向盘转向躺卧于已安装好的的开槽方钢内部，最后扣紧卡盘的卡爪，将其固定；
第三步，安装恒阻结构，将破断管套于索体外侧，并沿开槽方钢轴线方向穿插到开槽方钢内部，直至顶住端部的导向盘；
第四步，安装破切索具，首先对两侧的索体施加预紧力，紧接着将方形索套卡嵌在破断管端部，其中破切台朝着开槽方向，并将加紧夹片插入索套的锥形孔中，使的顶梁式锚索恒阻结构的受力状态达到巷道支护的要求，即完成紧固。
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