CN116838396B - 高瓦斯矿井巷道防爆燃冲击的注浆支护柔性锚索设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了高瓦斯矿井巷道防爆燃冲击的注浆支护柔性锚索设备，涉及巷道支护技术领域，包括第一锚索、第二锚索以及自适应分离组件，其中，第一锚索锚固于巷道围岩的深处，巷道围岩中设置有安装槽，用于容置自适应分离组件，第二锚索采用自适应分离组件与第一锚索相连，第二锚索的外部套设有托盘，托盘用于支撑及预紧巷道围岩的岩壁，第二锚索的外部还螺纹连接有螺母，螺母用于将托盘锁紧至巷道围岩的岩壁上，且当第二锚索的向外位移量大于阈值时，自适应分离组件能够分离第一锚索和第二锚索；从而解决了在对应爆燃冲击时，巷道深部发生垮塌的风险，有利于提高整体的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及巷道支护技术领域，具体涉及高瓦斯矿井巷道防爆燃冲击的注浆支护柔性锚索设备。
背景技术
煤层的赋存条件和开采活动对巷道的稳定性产生了巨大的影响，因此巷道周围的围岩常常存在不稳定性和破裂的风险。特别是在发生燃爆冲击时，巷道围岩可能会受到极大的影响，由此引发多种灾害。
为了增加巷道的稳定性，并有效应对爆燃冲击事故的发生，常常使用到注浆锚索设备，这种设备往往是一体式结构，由注浆管、锚索组成。这种结构确实能够提高巷道的稳定性，但在高瓦斯矿井中仍然面临着巨大的挑战。具体来讲，传统的注浆锚索在面临燃爆冲击时可能无法提供足够的柔性和耐冲击性能。对于燃爆冲击会产生巨大的能量和压力，传统锚索结构可能无法有效吸收和分散这些能量，从而导致支护结构和巷道的破坏，甚至可能引发巷道深部垮塌的风险。
因此，有必要提供高瓦斯矿井巷道防爆燃冲击的注浆支护柔性锚索设备以解决上述问题。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：高瓦斯矿井巷道防爆燃冲击的注浆支护柔性锚索设备，包括第一锚索、第二锚索以及自适应分离组件，其中，所述第一锚索锚固于巷道围岩的深处，所述巷道围岩中设置有安装槽，用于容置所述自适应分离组件，所述第二锚索采用所述自适应分离组件与所述第一锚索相连，所述第二锚索的外部套设有托盘，所述托盘用于支撑及预紧巷道围岩的岩壁，所述第二锚索的外部还螺纹连接有螺母，所述螺母用于将所述托盘锁紧至巷道围岩的岩壁上，且当所述第二锚索的向外位移量大于阈值时，所述自适应分离组件能够分离所述第一锚索和第二锚索。
进一步，作为优选，所述自适应分离组件包括外环、内环、连接板以及连接杆，其中，所述外环的内部螺纹连接有内环，所述内环的内表面铰接有至少两个呈对称设置的棘爪，所述棘爪的中部连接有复位弹簧，所述复位弹簧的另一端支撑连接于所述内环的表面，所述连接杆的表面设置有对应于棘爪的凹槽和凸起，所述连接杆与第二锚索相连，所述外环的端部还设置有连接板，用于与第一锚索相连。
进一步，作为优选，位于所述安装槽中的所述第一锚索部分的侧部设置延伸管，用于与外部注浆设备相连，从而通过第一锚索对巷道围岩的深处注浆加固并锚固所述第一锚索。
进一步，作为优选，所述安装槽中还设置有径向支撑组件，所述径向支撑组件支撑于耗能组件中，当第二锚索向外位移时，其能够驱动所述径向支撑组件径向压紧所述耗能组件，并由耗能组件提供耗能。
进一步，作为优选，所述径向支撑组件包括X型连杆、限位板以及驱动板，其中，所述X型连杆为铰接型连杆，多个所述X型连杆依次铰接，所述限位板和驱动板呈对称设置，其中，所述驱动板滑动设置于所述耗能组件中，所述限位板固定于所述耗能组件中，所述驱动板与所述第二锚索固定相连。
进一步，作为优选，所述耗能组件远离自适应分离组件一端的端部固定有密封板，所述限位板的中部开设有通孔，所述驱动板与密封板之间填充有剪切增稠剂，所述驱动板与密封板之间还连接有管体，所述管体的另一端连通至缓冲仓中，所述缓冲仓中可复位滑动连接有活塞。
进一步，作为优选，所述X型连杆上设置有轮体。
进一步，作为优选，所述耗能组件包括耗能环、椭圆环以及耗能垫，其中，所述耗能环具有一定的弹性，所述耗能环的外部设置有多个椭圆环，相邻的两个椭圆环之间采用稳定架相连。
进一步，作为优选，所述椭圆环的两侧为刚性材质，中部为弹性材质，且中部分别设置有X型耗能垫以及耗能弹簧。
与现有技术相比，本发明提供了高瓦斯矿井巷道防爆燃冲击的注浆支护柔性锚索设备，具有以下有益效果：
本发明实施例中，第一锚索锚固于巷道围岩的深处，而第二锚索采用所述自适应分离组件与所述第一锚索相连，且当所述第二锚索的向外位移量大于阈值时，所述自适应分离组件能够分离所述第一锚索和第二锚索，从而解决了在对应爆燃冲击时，巷道深部发生垮塌的风险，并且在第二锚索向外位移时，其能够驱动所述径向支撑组件径向压紧所述耗能组件，并由耗能组件提供耗能，并且径向支撑组件自身也可提供一定的耗能，有利于提高整体的稳定性。
附图说明
图1为高瓦斯矿井巷道防爆燃冲击的注浆支护柔性锚索设备的结构示意图；
图2为高瓦斯矿井巷道防爆燃冲击的注浆支护柔性锚索设备中径向支撑组件的结构示意图；
图3为高瓦斯矿井巷道防爆燃冲击的注浆支护柔性锚索设备中耗能组件的结构示意图；
图4为高瓦斯矿井巷道防爆燃冲击的注浆支护柔性锚索设备中自适应分离组件的结构示意图；
图中：1、第一锚索；2、第二锚索；3、径向支撑组件；4、耗能组件；5、密封板；6、托盘；7、缓冲仓；8、螺母；9、自适应分离组件；31、X型连杆；32、轮体；33、限位板；34、驱动板；41、耗能环；42、椭圆环；43、耗能弹簧；44、耗能垫；45、稳定架；91、外环；92、内环；93、棘爪；94、复位弹簧；95、连接板；96、连接杆；97、凹槽；98、凸起。
具体实施方式
请参阅图1~图4，本发明提供了高瓦斯矿井巷道防爆燃冲击的注浆支护柔性锚索设备，包括第一锚索1、第二锚索2以及自适应分离组件9，其中，所述第一锚索1锚固于巷道围岩的深处，所述巷道围岩中设置有安装槽，用于容置所述自适应分离组件9，所述第二锚索2采用所述自适应分离组件9与所述第一锚索1相连，所述第二锚索2的外部套设有托盘6，所述托盘6用于支撑及预紧巷道围岩的岩壁，所述第二锚索2的外部还螺纹连接有螺母8，所述螺母8用于将所述托盘6锁紧至巷道围岩的岩壁上，且当所述第二锚索2的向外位移量大于阈值时，所述自适应分离组件9能够分离所述第一锚索1和第二锚索2，从而解决了在对应爆燃冲击时，巷道深部发生垮塌的风险，换句话说，本实施例中，第二锚索2在位移耗能时，能够在一定程度上减小对于第一锚索1的影响。
具体而言，所述自适应分离组件9包括外环91、内环92、连接板95以及连接杆96，其中，所述外环91的内部螺纹连接有内环92，所述内环92的内表面铰接有至少两个呈对称设置的棘爪93，所述棘爪93的中部连接有复位弹簧94，所述复位弹簧94的另一端支撑连接于所述内环92的表面，所述连接杆96的表面设置有对应于棘爪93的凹槽97和凸起98，所述连接杆96与第二锚索2相连，所述外环91的端部还设置有连接板95，用于与第一锚索1相连。
实际上，在实施时，当连接杆96伸入至内环92后，棘爪93并不与凹槽97或者凸起98接触，只有在连接杆96外移一段距离后棘爪93才位于凹槽97中并与凸起98接触，在此过程中，第二锚索2几乎不会对第一锚索1产生影响，之后当连接杆96继续外移时，棘爪93则被破坏，使得以棘爪93的损坏来换取如下效果：当所述第二锚索2的向外位移量大于阈值时，所述自适应分离组件9能够分离所述第一锚索1和第二锚索2。
本实施例中，位于所述安装槽中的所述第一锚索1部分的侧部设置延伸管，用于与外部注浆设备相连，从而通过第一锚索1对巷道围岩的深处注浆加固并锚固所述第一锚索。
本实施例中，所述安装槽中还设置有径向支撑组件3，所述径向支撑组件3支撑于耗能组件4中，当第二锚索2向外位移时，其能够驱动所述径向支撑组件3径向压紧所述耗能组件4，并由耗能组件4提供耗能。
需要解释的是，当连接杆96伸入至内环92后，棘爪93并不与凹槽97或者凸起98接触，只有在连接杆96外移一段距离后棘爪93才位于凹槽97中并与凸起98接触，在此过程中，第二锚索2几乎不会对第一锚索1产生影响，在此过程中，径向支撑组件3径向压紧所述耗能组件4，并由耗能组件4提供耗能。
具体而言，所述径向支撑组件3包括X型连杆31、限位板33以及驱动板34，其中，所述X型连杆31为铰接型连杆，多个所述X型连杆31依次铰接，所述限位板33和驱动板34呈对称设置，其中，所述驱动板34滑动设置于所述耗能组件4中，所述限位板33固定于所述耗能组件4中，所述驱动板34与所述第二锚索2固定相连。
当第二锚索2拉动驱动板34时，驱动板34会推动X型连杆31进行形状变换，并使得其能够径向压紧所述耗能组件4，并由耗能组件4提供耗能。
作为较佳的实施例，所述耗能组件4远离自适应分离组件9一端的端部固定有密封板5，所述限位板33的中部开设有通孔，所述驱动板34与密封板5之间填充有剪切增稠剂，所述驱动板34与密封板5之间还连接有管体，所述管体的另一端连通至缓冲仓7中，所述缓冲仓7中可复位滑动连接有活塞。
剪切增稠剂通过在剪切应力作用下改变其内部结构来增加液体的黏度。当液体受到剪切力时，剪切增稠剂的分子或颗粒会发生重排和交联，从而使液体具有较高的黏性和阻尼能力，从而实现耗能，有利于应对高频小幅度冲击。
作为较佳的实施例，所述X型连杆31上设置有轮体32。
本实施例中，所述耗能组件4包括耗能环41、椭圆环42以及耗能垫44，其中，所述耗能环41具有一定的弹性，所述耗能环41的外部设置有多个椭圆环42，相邻的两个椭圆环42之间采用稳定架45相连。
作为较佳的实施例，所述椭圆环42的两侧为刚性材质，中部为弹性材质，且中部分别设置有X型耗能垫44以及耗能弹簧43。
椭圆环42具有较高的稳定性，并且，其两侧为刚性材质，中部为弹性材质，如此便于利用两侧的刚性材质进一步保证其整体的稳定性，而中部设置有X型耗能垫44以及耗能弹簧43，能够保证其耗能性能。
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 (5)
1.高瓦斯矿井巷道防爆燃冲击的注浆支护柔性锚索设备，其特征在于：包括第一锚索（1）、第二锚索（2）以及自适应分离组件（9），其中，所述第一锚索（1）锚固于巷道围岩的深处，所述巷道围岩中设置有安装槽，用于容置所述自适应分离组件（9），所述第二锚索（2）采用所述自适应分离组件（9）与所述第一锚索（1）相连，所述第二锚索（2）的外部套设有托盘（6），所述托盘（6）用于支撑及预紧巷道围岩的岩壁，所述第二锚索（2）的外部还螺纹连接有螺母（8），所述螺母（8）用于将所述托盘（6）锁紧至巷道围岩的岩壁上，且当所述第二锚索（2）的向外位移量大于阈值时，所述自适应分离组件（9）能够分离所述第一锚索（1）和第二锚索（2）；
所述自适应分离组件（9）包括外环（91）、内环（92）、连接板（95）以及连接杆（96），其中，所述外环（91）的内部螺纹连接有内环（92），所述内环（92）的内表面铰接有至少两个呈对称设置的棘爪（93），所述棘爪（93）的中部连接有复位弹簧（94），所述复位弹簧（94）的另一端支撑连接于所述内环（92）的表面，所述连接杆（96）的表面设置有对应于棘爪（93）的凹槽（97）和凸起（98），所述连接杆（96）与第二锚索（2）相连，所述外环（91）的端部还设置有连接板（95），用于与第一锚索（1）相连；
所述安装槽中还设置有径向支撑组件（3），所述径向支撑组件（3）支撑于耗能组件（4）中，当第二锚索（2）向外位移时，其能够驱动所述径向支撑组件（3）径向压紧所述耗能组件（4），并由耗能组件（4）提供耗能；
所述径向支撑组件（3）包括X型连杆（31）、限位板（33）以及驱动板（34），其中，所述X型连杆（31）为铰接型连杆，多个所述X型连杆（31）依次铰接，所述限位板（33）和驱动板（34）呈对称设置，其中，所述驱动板（34）滑动设置于所述耗能组件（4）中，所述限位板（33）固定于所述耗能组件（4）中，所述驱动板（34）与所述第二锚索（2）固定相连；
所述耗能组件（4）包括耗能环（41）、椭圆环（42）以及耗能垫（44），其中，所述耗能环（41）具有一定的弹性，所述耗能环（41）的外部设置有多个椭圆环（42），相邻的两个椭圆环（42）之间采用稳定架（45）相连。
2.根据权利要求1所述的高瓦斯矿井巷道防爆燃冲击的注浆支护柔性锚索设备，其特征在于：位于所述安装槽中的所述第一锚索（1）部分的侧部设置延伸管，用于与外部注浆设备相连，从而通过第一锚索（1）对巷道围岩的深处注浆加固并锚固所述第一锚索（1）。
3.根据权利要求1所述的高瓦斯矿井巷道防爆燃冲击的注浆支护柔性锚索设备，其特征在于：所述耗能组件（4）远离自适应分离组件（9）一端的端部固定有密封板（5），所述限位板（33）的中部开设有通孔，所述驱动板（34）与密封板（5）之间填充有剪切增稠剂，所述驱动板（34）与密封板（5）之间还连接有管体，所述管体的另一端连通至缓冲仓（7）中，所述缓冲仓（7）中可复位滑动连接有活塞。
4.根据权利要求1所述的高瓦斯矿井巷道防爆燃冲击的注浆支护柔性锚索设备，其特征在于：所述X型连杆（31）上设置有轮体（32）。
5.根据权利要求1所述的高瓦斯矿井巷道防爆燃冲击的注浆支护柔性锚索设备，其特征在于：所述椭圆环（42）的两侧为刚性材质，中部为弹性材质，且中部分别设置有X型耗能垫（44）以及耗能弹簧（43）。
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