CN110486069B - 一种基于柔性加固的大采高煤壁片帮控制结构及施工设备 - Google Patents

一种基于柔性加固的大采高煤壁片帮控制结构及施工设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及片帮技术领域，本发明相邻的支护锚座之间采用锚接钢索进行张紧连接；每个支护锚座上至少连接有从四个不同方向进行张紧延伸的锚接钢索，使得各个锚接钢索构设网状结构，锚接钢索处的内柔性护网与外支护网之间形成与所述支护锚座的厚度相应的柔性间隙，不仅可以使得支护锚座很好的对锚杆进行拉紧，可使得整个区域内的锚杆形成一个整体，如果某一位置出现滑移现象，则整个区域会对该滑移位置提高拉力或者支撑力，同时配合柔性间隙，可以防止微小滑移对支护顶板或者巷帮板的局部不利影响，提高支护能力与均匀性，保证长时间支护后出现滑移后的支护的自适应能力。

Description

一种基于柔性加固的大采高煤壁片帮控制结构及施工设备
技术领域
本发明涉及片帮技术领域，具体是一种基于柔性加固的大采高煤壁片帮控制结构以及施工设备。
背景技术
大采高工作随着煤矿采高的增加，煤壁的稳定性就会降低，相应的煤壁片帮的几率就会增加，在开采过程中，煤壁片帮、冒顶的现象经常发生，会影响工作的安全生产，则需要在大采高煤壁片帮时，需要对煤壁片帮进行加固，防止意外的发生。
目前一般采用锚杆与锚索相结合的方式来实现对巷帮的支护以及顶护，这种支护方式如图1所示，其利用锚杆和锚索并配合锚固浆将锚固支护网或者支护顶板、巷帮支板支护于巷道壁上，实现对巷道的支护，防止出现坍塌或者煤岩脱落等问题。
但是，目前这种顶护一般是进行纯刚性支护，在支护一定时间后，随着后期的不断开采，上层的岩层，尤其是松软的岩层较多时，很容易使得顶部支护出现不平衡现象，这主要是因为一旦某一位置岩层出现松动或者滑移，则由于刚性支护的整体受力的平衡性受到破坏，由于刚性支护难以实现自适应调节，即使微小形变也会导致该区域或者导致其他区域的支护力骤升，出现某些部位支护能力变弱，轻则使得某些部位出现鼓苞，重则出现局部支护板的断裂，甚至锚杆失效等问题。
因此，本领域技术人员提供了一种基于柔性加固的大采高煤壁片帮控制施工设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于柔性加固的大采高煤壁片帮控制施工设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于柔性加固的大采高煤壁片帮控制施工设备，包括内柔性护网、支护锚座、锚接钢索和外支护网，其中，所述支护锚座固定在锚杆的外端部且对所述锚杆进行预紧，其特征在于，所述支护锚座的内侧与待支护的巷岩壁之间设置有所述内柔性护网，且所述支护锚座的外侧设置有所述外支护网，所述外支护网采用支护顶板、巷帮支护板或者凝固锚固浆层进行支护；
相邻的所述支护锚座之间采用所述锚接钢索进行张紧连接；且
每个所述支护锚座上至少连接有从四个不同方向进行张紧延伸的所述锚接钢索，以便使得各个所述锚接钢索构设网状结构；且所述锚接钢索处的内柔性护网与外支护网之间形成与所述支护锚座的厚度相应的柔性间隙。
进一步，作为优选，每个与所述支护锚座直接连接的锚接钢索均为不平行的设置。
进一步，作为优选，所述支护锚座包括预紧头和锚接座，其中，所述预紧头上设置有与锚杆的外端固定连接的连接孔，所述预紧头的相对的两端还均连接设置有所述锚接座，所述锚接座内设置有至少两个相互连通的锚接孔，所述锚接钢索的端部能够伸入所述锚接孔内并与所述锚接座进行锚固连接。
进一步，作为优选，所述锚接座的远离所述预紧头的一端的中心还设置有锚接注浆孔，所述锚接注浆孔与所述锚接孔连通。
进一步，作为优选，所述锚接钢索的端部伸入所述锚接孔内，并利用注浆锚固剂进行注浆锚固于所述锚接孔内。
进一步，作为优选，所述预紧头和锚接座之间的连接处还设置有锥形的连接段，所述锥形连接段上设置有松紧控制螺母，通过拧动所述松紧控制螺母，实现对所述连接段的内部紧动与锁紧控制。
进一步，作为优选，该设备用于对本发明所述的一种基于柔性加固的大采高煤壁片帮控制结构进行施工，以便将所述锚接钢索的端部伸入所述支护锚座的锚接孔内，其包括：
连接座，所述连接座的一端设置有定位座，所述定位座与所述连接座上设置有相对的供所述锚接钢索穿过的通孔；
送进机构，所述送进机构能够对所述锚接钢索夹持，并沿着所述连接座的方向移动，以便将锚接钢索的端部送入支护锚座的锚接孔内；
定位锁紧机构，所述定位锁紧机构能够将所述连接座定位并锁紧配合于所述支护锚座的锚接座上，以便使得所述定位座上的通孔与所述锚接座上的锚接孔相对接；
注浆锚接机构，所述注浆锚接机构能够对所述锚接孔进行注入锚接速凝混合浆剂。
进一步，作为优选，所述送进机构包括送进气缸、导向滑座和夹持机械手，其中，所述送进气缸固定在所述连接座的内侧，所述送进气缸的活塞端连接所述导向滑座，所述导向滑座与所述连接座的内侧壁导向滑动配合，所述导向滑座上还设置有朝向所述锚接钢索的夹持机械手，所述夹持机械手能够对锚接钢索夹持/松开设置。
进一步，作为优选，所述定位锁紧机构包括锁紧气缸和锁紧限位抓头，所述锁紧限位抓头为L型结构，且所述锁紧限位抓头能够限位锁紧于所述锚接座的端角上，所述锁紧限位抓头采用锁紧气缸连接于所述连接座的端部，当所述连接座连接锁紧定位于所述锚接座上时，所述锁紧气缸驱动所述锁紧限位抓头实现锁紧与松开动作。
进一步，作为优选，所述注浆锚接机构包括注浆泵和注浆头，所述注浆头位于所述连接座的中心位置，所述锚接座上的锚接注浆孔能够与所述注浆头定位套设连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明相邻的支护锚座之间采用锚接钢索进行张紧连接；每个支护锚座上至少连接有从四个不同方向进行张紧延伸的锚接钢索，使得各个锚接钢索构设网状结构，这样，锚接钢索处的内柔性护网与外支护网之间形成与所述支护锚座的厚度相应的柔性间隙，不仅可以使得支护锚座很好的对锚杆进行拉紧，而且，可以使得整个区域内的锚杆形成一个整体，如果某一位置出现滑移现象，则整个区域会对该滑移位置提高拉力或者支撑力，同时配合柔性间隙，可以防止微小滑移对支护顶板或者巷帮板的局部不利影响，提高支护能力与均匀性，保证长时间支护后出现滑移后的支护的自适应能力。
2、本发明的支护锚座上至少连接有从四个不同方向进行张紧延伸的所述锚接钢索，可以使得支护锚座的受力能更加均匀，稳定，提高支护的平稳性；
3、本发明还设置了一种基于柔性加固的大采高煤壁片帮控制结构进行施工的施工设备，以便将所述锚接钢索的端部伸入所述支护锚座的锚接孔内，该施工设备可以实现自动对锚接钢索进行锚接固定与连接，提高施工的方便性和可靠性，保证大采高煤壁片帮的加固能力。
附图说明
图1为现有技术中大采高煤壁片帮支护的结构示意图；
图2为本发明的一种基于柔性加固的大采高煤壁片帮控制结构中的支护锚座与锚接钢索的连接布置展开结构示意图；
图3为一种基于柔性加固的大采高煤壁片帮控制结构的顶部局部结构示意图；
图4为一种基于柔性加固的大采高煤壁片帮控制结构的支护锚座结构示意图；
图5为一种基于柔性加固的大采高煤壁片帮控制施工设备的结构示意图；
图6为一种基于柔性加固的大采高煤壁片帮控制施工设备施工时的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1～6，本发明实施例中，一种基于柔性加固的大采高煤壁片帮控制施工设备，包括内柔性护网4、支护锚座5、锚接钢索6和外支护网3，其中，所述支护锚座5固定在锚杆1的外端部且对所述锚杆1进行预紧，其特征在于，所述支护锚座的内侧与待支护的巷岩壁2之间设置有所述内柔性护网4，且所述支护锚座5的外侧设置有所述外支护网3，所述外支护网3采用支护顶板、巷帮支护板或者凝固锚固浆层进行支护；相邻的所述支护锚座5之间采用所述锚接钢索6进行张紧连接；且
每个所述支护锚座5上至少连接有从四个不同方向进行张紧延伸的所述锚接钢索6，以便使得各个所述锚接钢索6构设网状结构；且所述锚接钢索处的内柔性护网与外支护网之间形成与所述支护锚座的厚度相应的柔性间隙。
在本实施例中，每个与所述支护锚座5直接连接的锚接钢索6均为不平行的设置。
作为较佳的实施例，所述支护锚座5包括预紧头51和锚接座52，其中，所述预紧头51上设置有与锚杆的外端固定连接的连接孔，所述预紧头的相对的两端还均连接设置有所述锚接座52，所述锚接座52内设置有至少两个相互连通的锚接孔53，所述锚接钢索6的端部能够伸入所述锚接孔内并与所述锚接座52进行锚固连接。
其中，所述锚接座52的远离所述预紧头的一端的中心还设置有锚接注浆孔54，所述锚接注浆孔与所述锚接孔53连通。所述锚接钢索6的端部伸入所述锚接孔内，并利用注浆锚固剂进行注浆锚固于所述锚接孔内。
所述预紧头51和锚接座52之间的连接处还设置有锥形的连接段，所述锥形连接段上设置有松紧控制螺母55，通过拧动所述松紧控制螺母55，实现对所述连接段的内部紧动与锁紧控制。
此外，本发明还提供了一种用于基于柔性加固的大采高煤壁片帮控制结构的施工设备，其特征在于，该设备用于对本发明的基于柔性加固的大采高煤壁片帮控制结构进行施工，以便将所述锚接钢索6的端部伸入所述支护锚座5的锚接孔内，其包括：
连接座11，所述连接座的一端设置有定位座15，所述定位座与所述连接座上设置有相对的供所述锚接钢索6穿过的通孔；
送进机构，所述送进机构能够对所述锚接钢索6夹持，并沿着所述连接座的方向移动，以便将锚接钢索6的端部送入支护锚座5的锚接孔内；
定位锁紧机构，所述定位锁紧机构能够将所述连接座定位并锁紧配合于所述支护锚座5的锚接座52上，以便使得所述定位座上的通孔与所述锚接座52上的锚接孔相对接；
注浆锚接机构14，所述注浆锚接机构14能够对所述锚接孔进行注入锚接速凝混合浆剂。
其中，所述送进机构包括送进气缸13、导向滑座7和夹持机械手12，其中，所述送进气缸13固定在所述连接座的内侧，所述送进气缸的活塞端连接所述导向滑座，所述导向滑座7与所述连接座的内侧壁导向滑动配合，所述导向滑座上还设置有朝向所述锚接钢索的夹持机械手12，所述夹持机械手能够对锚接钢索夹持/松开设置。
所述定位锁紧机构包括锁紧气缸9和锁紧限位抓头8，所述锁紧限位抓头为L型结构，且所述锁紧限位抓头能够限位锁紧于所述锚接座52的端角上，所述锁紧限位抓头8采用锁紧气缸连接于所述连接座的端部，当所述连接座连接锁紧定位于所述锚接座上时，所述锁紧气缸9驱动所述锁紧限位抓头8实现锁紧与松开动作。
所述注浆锚接机构14包括注浆泵和注浆头，所述注浆头位于所述连接座的中心位置，所述锚接座上的锚接注浆孔54能够与所述注浆头定位套设连接。
本发明相邻的支护锚座之间采用锚接钢索进行张紧连接；每个支护锚座上至少连接有从四个不同方向进行张紧延伸的锚接钢索，使得各个锚接钢索构设网状结构，这样，锚接钢索处的内柔性护网与外支护网之间形成与所述支护锚座的厚度相应的柔性间隙，不仅可以使得支护锚座很好的对锚杆进行拉紧，而且，可以使得整个区域内的锚杆形成一个整体，如果某一位置出现滑移现象，则整个区域会对该滑移位置提高拉力或者支撑力，同时配合柔性间隙，可以防止微小滑移对支护顶板或者巷帮板的局部不利影响，提高支护能力与均匀性，保证长时间支护后出现滑移后的支护的自适应能力。本发明的支护锚座上至少连接有从四个不同方向进行张紧延伸的所述锚接钢索，可以使得支护锚座的受力能更加均匀，稳定，提高支护的平稳性；本发明还设置了一种基于柔性加固的大采高煤壁片帮控制结构进行施工的施工设备，以便将所述锚接钢索的端部伸入所述支护锚座的锚接孔内，该施工设备可以实现自动对锚接钢索进行锚接固定与连接，提高施工的方便性和可靠性，保证大采高煤壁片帮的加固能力。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于柔性加固的大采高煤壁片帮控制结构，包括内柔性护网(4)、支护锚座(5)、锚接钢索(6)和外支护网(3)，其中，所述支护锚座(5)固定在锚杆(1)的外端部且对所述锚杆(1)进行预紧，其特征在于，所述支护锚座的内侧与待支护的巷岩壁(2)之间设置有所述内柔性护网(4)，且所述支护锚座(5)的外侧设置有所述外支护网(3)，所述外支护网(3)采用支护顶板、巷帮支护板或者凝固锚固浆层进行支护；
相邻的所述支护锚座(5)之间采用所述锚接钢索(6)进行张紧连接；且
每个所述支护锚座(5)上至少连接有从四个不同方向进行张紧延伸的所述锚接钢索(6)，以便使得各个所述锚接钢索(6)构设网状结构；
且所述锚接钢索处的内柔性护网与外支护网之间形成与所述支护锚座的厚度相应的柔性间隙；
还包括施工设备，所述设备用于对基于柔性加固的大采高煤壁片帮控制结构进行施工，以便将所述锚接钢索(6)的端部伸入所述支护锚座(5)的锚接孔内，其包括：
连接座(11)，所述连接座的一端设置有定位座(15)，所述定位座与所述连接座上设置有相对的供所述锚接钢索(6)穿过的通孔；
送进机构，所述送进机构能够对所述锚接钢索(6)夹持，并沿着所述连接座的方向移动，以便将锚接钢索(6)的端部送入支护锚座(5)的锚接孔内；
定位锁紧机构，所述定位锁紧机构能够将所述连接座定位并锁紧配合于所述支护锚座(5)的锚接座(52)上，以便使得所述定位座上的通孔与所述锚接座(52)上的锚接孔相对接；
注浆锚接机构(14)，所述注浆锚接机构(14)能够对所述锚接孔进行注入锚接速凝混合浆剂。
2.根据权利要求1所述的一种基于柔性加固的大采高煤壁片帮控制结构，其特征在于，每个与所述支护锚座(5)直接连接的锚接钢索(6)均为不平行的设置。
3.根据权利要求1所述的一种基于柔性加固的大采高煤壁片帮控制结构，其特征在于，所述支护锚座(5)包括预紧头(51)和锚接座(52)，其中，所述预紧头(51)上设置有与锚杆的外端固定连接的连接孔，所述预紧头的相对的两端还均连接设置有所述锚接座(52)，所述锚接座(52)内设置有至少两个相互连通的锚接孔(53)，所述锚接钢索(6)的端部能够伸入所述锚接孔内并与所述锚接座(52)进行锚固连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于柔性加固的大采高煤壁片帮控制结构，其特征在于，所述锚接座(52)的远离所述预紧头的一端的中心还设置有锚接注浆孔(54)，所述锚接注浆孔与所述锚接孔(53)连通。
5.根据权利要求4所述的一种基于柔性加固的大采高煤壁片帮控制结构，其特征在于，所述锚接钢索(6)的端部伸入所述锚接孔内，并利用注浆锚固剂进行注浆锚固于所述锚接孔内。
6.根据权利要求4所述的一种基于柔性加固的大采高煤壁片帮控制结构，其特征在于，所述预紧头(51)和锚接座(52)之间的连接处还设置有锥形的连接段，所述连接段上设置有松紧控制螺母(55)，通过拧动所述松紧控制螺母(55)，实现对所述连接段的内部紧动与锁紧控制。
7.根据权利要求1所述的一种基于柔性加固的大采高煤壁片帮控制结构，其特征在于，所述送进机构包括送进气缸(13)、导向滑座(7)和夹持机械手(12)，其中，所述送进气缸(13)固定在所述连接座的内侧，所述送进气缸的活塞端连接所述导向滑座，所述导向滑座(7)与所述连接座的内侧壁导向滑动配合，所述导向滑座上还设置有朝向所述锚接钢索的夹持机械手(12)，所述夹持机械手能够对锚接钢索夹持/松开设置。
8.根据权利要求1所述的一种基于柔性加固的大采高煤壁片帮控制结构，其特征在于，所述定位锁紧机构包括锁紧气缸(9)和锁紧限位抓头(8)，所述锁紧限位抓头为L型结构，且所述锁紧限位抓头能够限位锁紧于所述锚接座(52)的端角上，所述锁紧限位抓头(8)采用锁紧气缸连接于所述连接座的端部，当所述连接座连接锁紧定位于所述锚接座上时，所述锁紧气缸(9)驱动所述锁紧限位抓头(8)实现锁紧与松开动作。
9.根据权利要求1所述的一种基于柔性加固的大采高煤壁片帮控制结构，其特征在于，所述注浆锚接机构(14)包括注浆泵和注浆头，所述注浆头位于所述连接座的中心位置，所述锚接座上的锚接注浆孔(54)能够与所述注浆头定位套设连接。
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