CN109184763B - 煤矿复合顶板支护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了煤矿复合顶板支护装置，可以大大的提高锚固支护效果，在使用时，能够保证锚固支护的可靠性，本发明在对复合顶板进行锚固支护时，采用外锚固柱进行大孔段的锚固，采用内锚固杆伸入小孔段进行锚固，而小孔段为在内部稳定岩石层延伸，小孔可以降低内部稳定岩石层的钻孔难度，同时降低对内部稳定岩石层的影响，保证锚固稳定性，而将内锚杆与外锚杆套设在一起，可以节省钻孔，同时，外锚固柱上的卡固组件能够从轴向上对外锚固柱进行固定，锚固效果好，防止复合顶板出现滑移等问题，同时，本发明的预紧结构简单，比直接用螺母驱动预紧更加可靠，而膨胀封堵效果也能够显著提高。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿复合顶板支护装置，属于煤矿支护设备技术领域。
背景技术
就目前状况而言，我国经济发展迅速，各行各业都取得了较大程度上的发展。就煤矿行业而言，近年来不断引进创新新技术、新工艺，也取得了一定的成绩。煤矿复合顶板支护技术便是其中具有代表性的一种新型技术。对于复合顶板煤层而言，其层位之间十分分明，每一层都是都不同的岩性岩层所组成的，同时，岩层与岩层之间存在着较为清晰的分离面。对于复合顶板而言，煤层的有着十分分明的层位，且每一层的岩性岩层都存在着一定程度上的差异，岩层与岩层之间有着较为清晰的分离面，在分离面之中夹有一定的煤线或者薄煤层软弱岩层，一般情况下，复合顶板都较易发生下沉位移、断裂以及冒落等现象；就下沉速度而言，软硬岩石表现出不同步性。对于复合顶板支护来说，它主要是一种结构体系，因此它需要符合稳定以及变形的相关要求。进行对于复合顶板支护的设计，首先要做的就是优化选择有效的复合顶板支护型式。
目前在支护时，一般采用锚杆以及锚索进行支护，这种方式可以有效的实现对复合顶板的支护，但是，锚杆在支护时，但是，锚索的紧固力难以达到锚杆的效果，而且锚杆在锚固时，难以实现伸入煤层内部稳定岩石层，影响顶板支护效果。
本发明针对以上问题，提供煤矿复合顶板支护装置，提高锚杆支护效果。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：煤矿复合顶板支护装置，其包括多组支护锚固组件，所述支护锚固组件的外端预紧固设在巷道的巷道壁上，所述支护锚固组件的内端至少穿过煤层、煤页岩伸入延伸至内部稳定岩石层内，所述支护锚固组件包括外锚固柱、内锚杆、预紧组件、封堵组件和轴向卡固组件，其中，所述外锚固柱为具有中心通孔的中空结构，所述内锚杆套设在所述外锚固柱的中心通孔内，所述外锚固柱上沿着轴向设置有注浆孔和卡固槽，所述内锚杆上沿着其轴向方向固定设置有多个所述轴向卡固组件，所述轴向卡固组件能够伸出所述卡固槽，在对复合顶板支护时，先对支护锚固孔进行钻孔，且钻孔包括大孔段和小孔段，所述大孔段至少延伸至内部稳定岩石层，所述小孔段从所述内部稳定岩石层向内延伸，且所述小孔段的深度至少为所述大孔段深度的五分之一，所述外锚固柱锚固设置在所述大孔段的内端，所述内锚杆延伸至所述小孔段的内端，所述外锚固柱的外端与钻孔内壁之间设置有封堵组件，所述外锚固柱的外端连接设置有预紧组件，所述外锚固柱的内外均注有锚固浆。
进一步，作为优选，所述外锚固柱上的各个卡固槽分别与所述轴向卡固组件位置对应，且所述卡固槽的大小允许所述卡固组件顺利通过，所述卡固组件包括固定套和卡固弹性片，所述卡固弹性片为条形片，且所述卡固弹性片在所述内锚杆的轴向方向上为弯曲的弧形以便于方便顺利的从所述外锚固柱的中心通孔内伸入，所述固定套固定套设在所述内锚杆上，在将所述内锚杆和卡固弹性片伸入所述外锚固柱时，只需将内锚杆上的卡固弹性片与卡固槽位置错开，先将内锚杆伸入至合适位置，再转动和轴向微动使得卡固弹性片从所述卡固槽上释放弹性力而伸出卡固槽。
进一步，作为优选，所述外锚固柱的直径为所述锚固杆直径的3-5倍。
进一步，作为优选，所述卡固弹性片从所述卡固槽上释放弹性力而伸出卡固槽后，所述卡固弹性片的前端紧贴钻孔的内壁设置。
进一步，作为优选，所述封堵组件包括固定座、限位盘、膨胀封堵件，其中，所述固定座固定套设在所述外锚固柱的外端侧，所述固定座的两端固定设置有限位盘，所述限位盘的径向外侧伸出所述固定座的径向外侧，以便使得所述限位盘与所述固定座之间构成膨胀安装槽，所述膨胀安装槽内设置有膨胀封堵组件，所述膨胀封堵组件在遇水时能够自动膨胀，并能够在所述外锚固柱的径向方向施加径向膨胀力，以便将外锚固柱固定封堵在所述钻孔内。
进一步，作为优选，所述膨胀封堵件包括封堵环包一、隔板和封堵环包二，其中，所述固定座的外周上设置有定位卡固齿，所述封堵环包一和封堵环包二结构相同，且其内周壁设置有与所述定位卡固齿配合的卡固槽，所述封堵环包一和封堵环包二套设固定在所述固定座的外端，且所述封堵环包一和封堵环包二之间设置有所述隔板，所述封堵环包一和封堵环包二的端部抵靠设置在所述限位盘上，所述封堵环包一和封堵环包二内均装填有膨胀剂，所述封堵环包一和封堵环包二上设置有触发膨胀剂的触发孔。
进一步，作为优选，所述预紧组件包括锚固板、定位座、预紧螺母、连接座和预紧座，其中，所述锚固板紧贴所述巷道壁设置，所述锚固板上对应钻孔的位置设置有向外延伸的定位座，所述定位座上设置有与所述钻孔连通的孔，所述定位座的外周设置有外螺纹，所述外锚固柱的外端通过限位盘连接固定在所述连接座上，所述连接座的外端固定套设连接在所述预紧座上，所述预紧座的外周面为锥形结构，所述预紧螺母螺纹连接在所述定位座上，所述预紧螺母的外周设置有与所述预紧座的锥形结构配合的锥形面，以便通过转动预紧螺母，进而使得预紧座对外锚固柱进行轴向预紧。
进一步，作为优选，所述内锚杆的外端设置有对其进行转动驱动的转动驱动座。
进一步，作为优选，还包括注浆管，所述注浆管从所述连接座和固定座上向钻孔内伸入。
进一步，作为优选，所述卡固弹性片为圆周阵列设置在所述固定套上的多个
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明本发明的煤矿复合顶板支护装置，可以大大的提高锚固支护效果，在使用时，能够保证锚固支护的可靠性，本发明在对复合顶板进行锚固支护时，采用外锚固柱进行大孔段的锚固，采用内锚固杆伸入小孔段进行锚固，而小孔段为在内部稳定岩石层延伸，小孔可以降低内部稳定岩石层的钻孔难度，同时降低对内部稳定岩石层的影响，保证锚固稳定性，而将内锚杆与外锚杆套设在一起，可以节省钻孔，同时，外锚固柱上的卡固组件能够从轴向上对外锚固柱进行固定，锚固效果好，防止复合顶板出现滑移等问题，同时，本发明的预紧结构简单，比直接用螺母驱动预紧更加可靠，而膨胀封堵效果也能够显著提高。
附图说明
图1是本发明煤矿复合顶板支护装置的支护结构示意图；
图2是本发明煤矿复合顶板支护装置的支护锚固组件的内锚杆伸入外锚固柱时的结构示意图；
图3是本发明煤矿复合顶板支护装置的支护锚固组件的内锚杆伸入外锚固柱后的结构示意图；
图4是本发明煤矿复合顶板支护装置的卡固组件结构示意图；
图5是本发明煤矿复合顶板支护装置的预紧组件结构示意图；
图6是本发明煤矿复合顶板支护装置的预紧组件的封堵组件结构示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：煤矿复合顶板支护装置，其包括多组支护锚固组件，所述支护锚固组件的外端预紧固设在巷道1的巷道壁上，所述支护锚固组件5的内端6至少穿过煤层2、煤页岩4伸入延伸至内部稳定岩石层3内，所述支护锚固组件5包括外锚固柱19、内锚杆18、预紧组件7、封堵组件11和轴向卡固组件，其中，所述外锚固柱19为具有中心通孔的中空结构，所述内锚杆18套设在所述外锚固柱19的中心通孔内，所述外锚固柱19上沿着轴向设置有注浆孔16和卡固槽14，所述内锚杆18上沿着其轴向方向固定设置有多个所述轴向卡固组件，所述轴向卡固组件能够伸出所述卡固槽14，在对复合顶板支护时，先对支护锚固孔进行钻孔，且钻孔包括大孔段17和小孔段21，所述大孔段17至少延伸至内部稳定岩石层3，所述小孔段21从所述内部稳定岩石层向内延伸，且所述小孔段21的深度至少为所述大孔段深度的五分之一，所述外锚固柱19锚固设置在所述大孔段的内端，所述内锚杆18延伸至所述小孔段的内端，所述外锚固柱19的外端与钻孔内壁之间设置有封堵组件11，所述外锚固柱19的外端连接设置有预紧组件7，所述外锚固柱19的内外均注有锚固浆。
在本实施例中，所述外锚固柱19上的各个卡固槽14分别与所述轴向卡固组件位置对应，且所述卡固槽14的大小允许所述卡固组件顺利通过，所述卡固组件包括固定套22和卡固弹性片15，所述卡固弹性片15为条形片，且所述卡固弹性片15在所述内锚杆的轴向方向上为弯曲的弧形以便于方便顺利的从所述外锚固柱的中心通孔内伸入，所述固定套22固定套设在所述内锚杆上，在将所述内锚杆和卡固弹性片伸入所述外锚固柱时，只需将内锚杆上的卡固弹性片与卡固槽位置错开，先将内锚杆伸入至合适位置，再转动和轴向微动使得卡固弹性片从所述卡固槽上释放弹性力而伸出卡固槽。
其中，所述外锚固柱的直径为所述锚固杆直径的3-5倍。所述卡固弹性片15从所述卡固槽上释放弹性力而伸出卡固槽后，所述卡固弹性片的前端紧贴钻孔的内壁设置。
在本实施例中，所述封堵组件11包括固定座25、限位盘12、膨胀封堵件，其中，所述固定座固定套设在所述外锚固柱的外端侧，所述固定座25的两端固定设置有限位盘12，所述限位盘12的径向外侧伸出所述固定座的径向外侧，以便使得所述限位盘与所述固定座之间构成膨胀安装槽，所述膨胀安装槽内设置有膨胀封堵组件，所述膨胀封堵组件在遇水时能够自动膨胀，并能够在所述外锚固柱的径向方向施加径向膨胀力，以便将外锚固柱固定封堵在所述钻孔内。
作为较佳的实施例，所述膨胀封堵件包括封堵环包一26、隔板28和封堵环包二27，其中，所述固定座25的外周上设置有定位卡固齿29，所述封堵环包一和封堵环包二结构相同，且其内周壁设置有与所述定位卡固齿配合的卡固槽31，所述封堵环包一26和封堵环包二27套设固定在所述固定座的外端，且所述封堵环包一26和封堵环包二27之间设置有所述隔板，所述封堵环包一和封堵环包二的端部抵靠设置在所述限位盘12上，所述封堵环包一和封堵环包二内均装填有膨胀剂30，所述封堵环包一和封堵环包二上设置有触发膨胀剂的触发孔。
作为更佳的实施例，所述预紧组件包括锚固板10、定位座9、预紧螺母8、连接座24和预紧座7，其中，所述锚固板10紧贴所述巷道壁设置，所述锚固板10上对应钻孔的位置设置有向外延伸的定位座9，所述定位座9上设置有与所述钻孔连通的孔，所述定位座9的外周设置有外螺纹，所述外锚固柱的外端通过限位盘连接固定在所述连接座24上，所述连接座24的外端固定套设连接在所述预紧座7上，所述预紧座7的外周面为锥形结构，所述预紧螺母螺纹连接在所述定位座9上，所述预紧螺母8的外周设置有与所述预紧座7的锥形结构配合的锥形面，以便通过转动预紧螺母8，进而使得预紧座对外锚固柱进行轴向预紧。
此外，在本实施例中，所述内锚杆的外端设置有对其进行转动驱动的转动驱动座23。本发明还包括注浆管13，所述注浆管13从所述连接座和固定座上向钻孔内伸入。所述卡固弹性片为圆周阵列设置在所述固定套上的多个。
本发明的煤矿复合顶板支护装置，可以大大的提高锚固支护效果，在使用时，能够保证锚固支护的可靠性，本发明在对复合顶板进行锚固支护时，采用外锚固柱进行大孔段的锚固，采用内锚固杆伸入小孔段进行锚固，而小孔段为在内部稳定岩石层延伸，小孔可以降低内部稳定岩石层的钻孔难度，同时降低对内部稳定岩石层的影响，保证锚固稳定性，而将内锚杆与外锚杆套设在一起，可以节省钻孔，同时，外锚固柱上的卡固组件能够从轴向上对外锚固柱进行固定，锚固效果好，防止复合顶板出现滑移等问题，同时，本发明的预紧结构简单，比直接用螺母驱动预紧更加可靠，而膨胀封堵效果也能够显著提高。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.煤矿复合顶板支护装置，其特征在于，其包括多组支护锚固组件，所述支护锚固组件的外端预紧固设在巷道的巷道壁上，所述支护锚固组件的内端至少穿过煤层、煤页岩伸入延伸至内部稳定岩石层内，所述支护锚固组件包括外锚固柱、内锚杆、预紧组件、封堵组件和轴向卡固组件，其中，所述外锚固柱为具有中心通孔的中空结构，所述内锚杆套设在所述外锚固柱的中心通孔内，所述外锚固柱上沿着轴向设置有注浆孔和卡固槽，所述内锚杆上沿着其轴向方向固定设置有多个所述轴向卡固组件，所述轴向卡固组件能够伸出所述卡固槽，在对复合顶板支护时，先对支护锚固孔进行钻孔，且钻孔包括大孔段和小孔段，所述大孔段至少延伸至内部稳定岩石层，所述小孔段从所述内部稳定岩石层向内延伸，且所述小孔段的深度至少为所述大孔段深度的五分之一，所述外锚固柱锚固设置在所述大孔段的内端，所述内锚杆延伸至所述小孔段的内端，所述外锚固柱的外端与钻孔内壁之间设置有封堵组件，所述外锚固柱的外端连接设置有预紧组件，所述外锚固柱的内外均注有锚固浆；
所述外锚固柱上的各个卡固槽分别与所述轴向卡固组件位置对应，且所述卡固槽的大小允许所述卡固组件顺利通过，所述卡固组件包括固定套和卡固弹性片，所述卡固弹性片为条形片，且所述卡固弹性片在所述内锚杆的轴向方向上为弯曲的弧形以便于方便顺利的从所述外锚固柱的中心通孔内伸入，所述固定套固定套设在所述内锚杆上，在将所述内锚杆和卡固弹性片伸入所述外锚固柱时，只需将内锚杆上的卡固弹性片与卡固槽位置错开，先将内锚杆伸入至合适位置，再转动和轴向微动使得卡固弹性片从所述卡固槽上释放弹性力而伸出卡固槽。
2.根据权利要求1所述的煤矿复合顶板支护装置，其特征在于：所述外锚固柱的直径为所述内锚杆直径的3-5倍。
3.根据权利要求1所述的煤矿复合顶板支护装置，其特征在于：所述卡固弹性片从所述卡固槽上释放弹性力而伸出卡固槽后，所述卡固弹性片的前端紧贴钻孔的内壁设置。
4.根据权利要求1所述的煤矿复合顶板支护装置，其特征在于：所述封堵组件包括固定座、限位盘、膨胀封堵组件，其中，所述固定座固定套设在所述外锚固柱的外端侧，所述固定座的两端固定设置有限位盘，所述限位盘的径向外侧伸出所述固定座的径向外侧，以便使得所述限位盘与所述固定座之间构成膨胀安装槽，所述膨胀安装槽内设置有膨胀封堵组件，所述膨胀封堵组件在遇水时能够自动膨胀，并能够在所述外锚固柱的径向方向施加径向膨胀力，以便将外锚固柱固定封堵在所述钻孔内。
5.根据权利要求4所述的煤矿复合顶板支护装置，其特征在于：所述膨胀封堵组件包括封堵环包一、隔板和封堵环包二，其中，所述固定座的外周上设置有定位卡固齿，所述封堵环包一和封堵环包二结构相同，且其内周壁设置有与所述定位卡固齿配合的卡固槽，所述封堵环包一和封堵环包二套设固定在所述固定座的外端，且所述封堵环包一和封堵环包二之间设置有所述隔板，所述封堵环包一和封堵环包二的端部抵靠设置在所述限位盘上，所述封堵环包一和封堵环包二内均装填有膨胀剂，所述封堵环包一和封堵环包二上设置有触发膨胀剂的触发孔。
6.根据权利要求5所述的煤矿复合顶板支护装置，其特征在于：所述预紧组件包括锚固板、定位座、预紧螺母、连接座和预紧座，其中，所述锚固板紧贴所述巷道壁设置，所述锚固板上对应钻孔的位置设置有向外延伸的定位座，所述定位座上设置有与所述钻孔连通的孔，所述定位座的外周设置有外螺纹，所述外锚固柱的外端通过限位盘连接固定在所述连接座上，所述连接座的外端固定套设连接在所述预紧座上，所述预紧座的外周面为锥形结构，所述预紧螺母螺纹连接在所述定位座上，所述预紧螺母的内周设置有与所述预紧座的锥形结构配合的锥形面，以便通过转动预紧螺母，进而使得预紧座对外锚固柱进行轴向预紧。
7.根据权利要求1所述的煤矿复合顶板支护装置，其特征在于：所述内锚杆的外端设置有对其进行转动驱动的转动驱动座。
8.根据权利要求6所述的煤矿复合顶板支护装置，其特征在于：还包括注浆管，所述注浆管从所述连接座和固定座上向钻孔内伸入。
9.根据权利要求1所述的煤矿复合顶板支护装置，其特征在于：所述卡固弹性片为圆周阵列设置在所述固定套上的多个。
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2018
- 2018-11-12 CN CN201811341238.5A patent/CN109184763B/zh active Active
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