CN108868856B - 抗高冲击大变形吸能锚固托盘组件的吸能锚固方法 - Google Patents
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Abstract
抗高冲击大变形吸能锚固托盘组件，包括自上而下依次设置的普通平锚固托盘、锥形钢管和碟形托盘，锥形钢管呈上细下粗的圆锥筒结构，锥形钢管上端与普通平锚固托盘下表面固定连接，锥形钢管下端与碟形托盘上表面固定连接，普通平锚固托盘上开设有第一锚杆穿孔，碟形托盘上开设有第二锚杆穿孔，第一锚杆穿孔、锥形钢管和第二锚杆穿孔的中心线重合。本发明公开了还抗高冲击大变形吸能锚固托盘组件的吸能锚固方法。本发明具有不易发生变形卸载或断裂、适应变形能力强、能够持续让压、安装方便等优点,降低了矿山深部冲击地压巷道的支护成本,提高了矿山生产工作的安全系数,保证深部巷道围岩锚杆支护系统的有效性和安全性。
Description
技术领域
本发明属于矿用安全生产支护设备技术领域，具体涉及一种抗高冲击大变形吸能锚固托盘组件及其吸能锚固方法。
背景技术
冲击地压和煤与瓦斯突出等矿井动力灾害是在采矿过程中遇到的重大灾害,由此对巷道围岩造成的冲击破坏是影响矿井安全的关键问题之一。因锚杆支护具有巷道断面利用率高、施工方便、成本低廉、回采速度快等优点，已成为矿井巷道安全高效的主要支护方式,在我国矿井巷道中得到大面积推广应用。锚固托盘是锚杆支护系统中的一个重要部件，是锚固系统产生锚固力不可缺少的部件，其作用是，一方面通过压紧托盘给锚杆施加预应力，并使预应力扩散到锚杆周围的煤岩体中，实现锚杆的主动、及时支护，另一方面围岩变形使载荷作用于托盘上，通过托盘将载荷传递到锚杆杆体，锚杆变化的载荷又通过托盘扩散到围岩中，从而改善围岩的应力状态，控制围岩变形与破坏。
随着开采深度的逐渐增加，地质条件越来越复杂，巷道围岩也常常表现出高应力、大变形，甚至是突然的动力破坏，锚杆系统的设计既要提供足够的承载力，又要实现让位让压吸能。而目前矿井使用的锚固托盘，包括平板形托盘、铸铁托盘、碟形托盘等，冲击载荷作用下易发生突然变形卸载或断裂的技术问题。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种抗高冲击大变形吸能锚固托盘组件及其吸能锚固方法，其具有不易发生变形卸载或断裂、适应变形能力强、抗冲击能力强、能够持续让压、结构简单、加工方便、性能安全可靠、安装施工工艺简单等优点，可降低矿山深部冲击地压巷道的支护成本，提高矿山生产工作的安全系数，克服现有技术的缺陷，保证深部巷道围岩锚杆支护系统的有效性和安全性，提高对矿山深部冲击地压巷道围岩锚杆支护系统理论的深入研究水平，确保矿山巷道支护安全可靠。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：抗高冲击大变形吸能锚固托盘组件，包括自上而下依次设置的普通平锚固托盘、锥形钢管和碟形托盘，普通平锚固托盘与碟形托盘平行设置，锥形钢管呈上细下粗的圆锥筒结构，锥形钢管上端与普通平锚固托盘下表面固定连接，锥形钢管下端与碟形托盘上表面固定连接，普通平锚固托盘上开设有第一锚杆穿孔，碟形托盘上开设有第二锚杆穿孔，第一锚杆穿孔、锥形钢管和第二锚杆穿孔的中心线重合。
碟形托盘的中部向下冲压形成向下凸出的球壳，球壳沿垂直方向的中心线与锥形钢管的中心线重合，第二锚杆穿孔开设在球壳底部。
普通平锚固托盘和碟形托盘均由长、宽均为150mm，厚为15mm的钢板制成，第一锚杆穿孔、锥形钢管上端口和第二锚杆穿孔的直径均相等，锥形钢管下端口的直径与球壳上端口的直径一致。
抗高冲击大变形吸能锚固托盘组件的吸能锚固方法，包括以下步骤：
（1）截取呈正方形的普通平锚固托盘和碟形托盘，在普通平锚固托盘的中心处钻出第一锚杆穿孔，在碟形托盘的中心处向下冲压一个球壳，在球壳上底部钻出第二锚杆穿孔；
（2）将锥形钢管上端与普通平锚固托盘下表面焊接，锥形钢管下端与碟形托盘上表面焊接，这样就使普通平锚固托盘、锥形钢管和碟形托盘焊接为一体；
（3）将高强度锚杆打入到锚固孔内，高强度锚杆在锚固孔内锚固牢靠后，在高强度锚杆露出围岩的外部套穿上抗高冲击大变形吸能锚固托盘组件，即第一锚杆穿孔、锥形钢管和第二锚杆穿孔穿套到高强度锚杆上，在高强度锚杆上拧上预紧螺母，预紧螺母与球壳顶压配合，普通平锚固托盘与围压顶压配合；锥形钢管为主要吸能部件，锥形钢管通过其内部的圆锥形空心结构使锥形钢管轴裂让位破坏产生大变形来吸收和消耗大量冲击能量,减小深部围岩冲击地压对人员和设备造成的伤害，能够自适应深部高应力地下工程围岩大变形条件。
步骤（3）中拧动预紧螺母的具体方法为，
将普通平锚固托盘推到高强度锚杆的锚固端部并紧贴围岩,使锥形钢管的撕裂预紧段的较小端正对围岩，然后将预紧螺母与高强度锚杆端部螺纹连接,旋拧预紧螺母,预紧螺母压紧球壳，完成初始安装。然后进行预紧安装，继续旋拧预紧螺母,对吸能锚固托盘组件施加预紧力,根据实际要求，达到高强度锚杆所需求的预紧力时，停止旋拧预紧螺母,完成吸能锚固托盘组件的预紧安装,投入使用。
采用上述技术方案，本发明的工作原理如下：
本发明的目的就是在巷道发生岩爆或者遇到冲击荷载的情况下,通过锥形钢管轴裂让位,实现让压吸能，本发明具备持续稳定的让位吸能能力,可有效防止普通平锚固托盘冲击断裂和突然变形失效,与高强度锚杆配合能够实现高冲击倾向围岩的有效支护，在不改变高强度锚杆杆体强度和结构的前提下,能够实现围岩大变形、冲击大变形的吸能让位，最大程度的利用自身结构优势吸收和消耗大量的冲击能量,保证了高强度锚杆体和普通平锚固托盘不至于在承受冲击时轻易损坏,使得整个锚杆支护系统能够承受更大的冲击力,自适应围岩的变形以达到锚杆系统有效支护的目的，完成对围岩的多重安全支护。
本发明结构简单实用、新颖独特，具有不易发生变形卸载或断裂、适应变形能力强、能够持续让压、安装方便等优点,降低了矿山深部冲击地压巷道的支护成本,提高了矿山生产工作的安全系数,克服了现有技术的缺陷，保证深部巷道围岩锚杆支护系统的有效性和安全性，提高对矿山深部冲击地压巷道围岩锚杆支护系统理论的深入研究水平，确保矿山巷道支护安全可靠。
附图说明
图1为本发明的立体结构图。
图2为本发明的轴向方向剖视图。
图3为本发明的碟形托盘的立体结构图。
其中,图中标记及名称为：
1-普通平锚固托盘；2-锥形钢管；3-锥形钢管上端口；4-碟形托盘；5-第一锚杆穿孔；6-锥形钢管下端口；7-球壳上端口；8－圆锥形空心结构；9-高强度锚杆；10-球壳；11-预紧螺母；12-第二锚杆穿孔。
具体实施方式
如图1-图3所示，本发明的抗高冲击大变形吸能锚固托盘组件，包括自上而下依次设置的普通平锚固托盘1、锥形钢管2和碟形托盘4，普通平锚固托盘1与碟形托盘4平行设置，锥形钢管2呈上细下粗的圆锥筒结构，锥形钢管2上端与普通平锚固托盘1下表面固定连接，锥形钢管2下端与碟形托盘4上表面固定连接，普通平锚固托盘1上开设有第一锚杆穿孔5，碟形托盘4上开设有第二锚杆穿孔12，第一锚杆穿孔5、锥形钢管2和第二锚杆穿孔12的中心线重合。
碟形托盘4的中部向下冲压形成向下凸出的球壳10，球壳10沿垂直方向的中心线与锥形钢管2的中心线重合，第二锚杆穿孔12开设在球壳10底部。
普通平锚固托盘1和碟形托盘4均由长、宽均为150mm，厚为15mm的钢板制成，第一锚杆穿孔5、锥形钢管上端口3和第二锚杆穿孔12的直径均相等，锥形钢管下端口6的直径与球壳上端口7的直径一致。
抗高冲击大变形吸能锚固托盘组件的吸能锚固方法，包括以下步骤：
（1）截取呈正方形的普通平锚固托盘1和碟形托盘4，在普通平锚固托盘1的中心处钻出第一锚杆穿孔5，在碟形托盘4的中心处向下冲压一个球壳10，在球壳10上底部钻出第二锚杆穿孔12；
（2）将锥形钢管2上端与普通平锚固托盘1下表面焊接，锥形钢管2下端与碟形托盘4上表面焊接，这样就使普通平锚固托盘1、锥形钢管2和碟形托盘4焊接为一体；
（3）将高强度锚杆9打入到锚固孔内，高强度锚杆9在锚固孔内锚固牢靠后，在高强度锚杆9露出围岩的外部套穿上抗高冲击大变形吸能锚固托盘组件，即第一锚杆穿孔5、锥形钢管2和第二锚杆穿孔12穿套到高强度锚杆9上，在高强度锚杆9上拧上预紧螺母11，预紧螺母11与球壳10顶压配合，普通平锚固托盘1与围压顶压配合；锥形钢管2为主要吸能部件，锥形钢管2通过其内部的圆锥形空心结构8使锥形钢管2轴裂让位破坏产生大变形来吸收和消耗大量冲击能量,减小深部围岩冲击地压对人员和设备造成的伤害，能够自适应深部高应力地下工程围岩大变形条件。
步骤（3）中拧动预紧螺母11的具体方法为，
将普通平锚固托盘1推到高强度锚杆9的锚固端部并紧贴围岩,使锥形钢管2的撕裂预紧段的较小端正对围岩，然后将预紧螺母11与高强度锚杆9端部螺纹连接,旋拧预紧螺母11,预紧螺母11压紧球壳10，完成初始安装。然后进行预紧安装，继续旋拧预紧螺母11,对吸能锚固托盘组件施加预紧力,根据实际要求，达到高强度锚杆9所需求的预紧力时，停止旋拧预紧螺母11,完成吸能锚固托盘组件的预紧安装,投入使用。
本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (2)
1.抗高冲击大变形吸能锚固托盘组件的吸能锚固方法，其特征在于：
所述的抗高冲击大变形吸能锚固托盘组件包括自上而下依次设置的普通平锚固托盘、锥形钢管和碟形托盘，普通平锚固托盘与碟形托盘平行设置，锥形钢管呈上细下粗的圆锥筒结构，锥形钢管上端与普通平锚固托盘下表面固定连接，锥形钢管下端与碟形托盘上表面固定连接，普通平锚固托盘上开设有第一锚杆穿孔，碟形托盘上开设有第二锚杆穿孔，第一锚杆穿孔、锥形钢管和第二锚杆穿孔的中心线重合；
碟形托盘的中部向下冲压形成向下凸出的球壳，球壳沿垂直方向的中心线与锥形钢管的中心线重合，第二锚杆穿孔开设在球壳底部；
普通平锚固托盘和碟形托盘均由长、宽均为150mm，厚为15mm的钢板制成，第一锚杆穿孔、锥形钢管上端口和第二锚杆穿孔的直径均相等，锥形钢管下端口的直径与球壳上端口的直径一致；
所述的吸能锚固方法包括以下步骤：
（1）截取呈正方形的普通平锚固托盘和碟形托盘，在普通平锚固托盘的中心处钻出第一锚杆穿孔，在碟形托盘的中心处向下冲压一个球壳，在球壳上底部钻出第二锚杆穿孔；
（2）将锥形钢管上端与普通平锚固托盘下表面焊接，锥形钢管下端与碟形托盘上表面焊接，这样就使普通平锚固托盘、锥形钢管和碟形托盘焊接为一体；
（3）将高强度锚杆打入到锚固孔内，高强度锚杆在锚固孔内锚固牢靠后，在高强度锚杆露出围岩的外部套穿上抗高冲击大变形吸能锚固托盘组件，即第一锚杆穿孔、锥形钢管和第二锚杆穿孔穿套到高强度锚杆上，在高强度锚杆上拧上预紧螺母，预紧螺母与球壳顶压配合，普通平锚固托盘与围压顶压配合；锥形钢管为主要吸能部件，锥形钢管通过其内部的圆锥形空心结构使锥形钢管轴裂让位破坏产生大变形来吸收和消耗大量冲击能量,减小深部围岩冲击地压对人员和设备造成的伤害，能够自适应深部高应力地下工程围岩大变形条件。
2.根据权利要求1所述的抗高冲击大变形吸能锚固托盘组件的吸能锚固方法，其特征在于：步骤（3）中拧动预紧螺母的具体方法为：将普通平锚固托盘推到高强度锚杆的锚固端部并紧贴围岩,使锥形钢管的撕裂预紧段的较小端正对围岩，然后将预紧螺母与高强度锚杆端部螺纹连接,旋拧预紧螺母,预紧螺母压紧球壳，完成初始安装；然后进行预紧安装，继续旋拧预紧螺母,对吸能锚固托盘组件施加预紧力,根据实际要求，达到高强度锚杆所需求的预紧力时，停止旋拧预紧螺母,完成吸能锚固托盘组件的预紧安装,投入使用。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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