CN203066986U - 一种用于煤岩巷顶板支护的复合型桁架 - Google Patents

Abstract

一种用于煤岩巷顶板支护的复合型桁架，包括布置在巷道两肩窝并贴近侧帮处的复合托架，复合托架的底部设有用于穿过倾斜锚杆的孔位，并分别设有用于穿过断面水平拉杆和轴向水平拉杆的两组孔位。通过安装倾斜锚杆和断面水平拉杆后可在顶板中产生水平和垂直方向的挤压应力区，从而促进顶板的成拱作用。沿巷道轴向用高强度钢绞线锁紧相邻复合托架以组成连续结构并在轴向侧顶板中形成挤压应力区。整体上就在顶板的横向和纵向上产生三维空间约束力，使顶板连接成为一个牢固的人工加固组合梁，从而实现用一套装置同时对巷道中部顶板和侧顶板的联合支护。

Description

一种用于煤岩巷顶板支护的复合型桁架

技术领域

本实用新型涉及一种用于煤岩巷顶板支护的复合型桁架，尤其适用于矿山井巷工程中顶板的支护，也可用于岩土工程的加固。

背景技术

在岩土和采矿工程中，锚杆支护由于其兼备的支护和加固作用，近年来在世界范围内得到了越来越广泛的应用。特别是近些年来随着高产高效综采面的推广和开采深度的逐年加大，锚杆支护在应对井下高应力、地质条件复杂不稳定等一系列不利于巷道围岩控制的问题上显现出了巨大的潜力。但是对于断面大或者破裂区与塑性区范围较广的巷道，煤岩体就容易发生切向滑移而形成不稳定结构。这时候尽管可以通过加大传统锚杆的支护密度来带来一定的正面效果，但是反面效果是增大了工作量和材料成本，更严重的是影响了施工速度，甚至在锚杆失效的情况下可能发生冒顶事故。尤其是在巷道交叉点或者工作面端头区域，由于传统的支护方式中锚杆相互之间处于孤立状态，没有直接联系，一旦某根锚杆因为高应力而失效，那么周围的锚杆也会慢慢失去支护功能，最终发展为大面积的支护失效。因此对这些问题，应该采用新的支护理念和支护形式。

近年来在国内推广应用的桁架锚杆属于组合锚杆的一种，主要由两根安装于顶板具有一定倾角的倾斜锚杆和与两根倾斜锚杆锚尾有力学联系的水平拉杆组成。它使顶板锚固体的中性轴下移，这样锚固区内更多岩体处于压应力状态，而不易破坏。另外，桁架锚杆自身的结构比较简单，安装过程也方便，改变了传统的大面积高密度锚固形式，节约了材料，降低了成本。但是当前桁架锚杆的支护范围大致为巷道中上部顶板，忽略了巷道侧顶板的支护。巷道侧顶板在围岩松软破碎的情况下也极易发生冒顶或者岩体失稳滑移，当然也可以另安装倾斜锚杆进行支护，可是这样会增加成本，也不利于形成整体连续结构以相互挟制，支护效果不是很理想，也不好实现矿井高产高效开采这一目标。

发明内容

本实用新型的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、稳定性好、提高巷道掘进速度的应用于煤岩巷顶板支护的复合型桁架。

为实现上述目的，本实用新型一种应用于煤岩巷顶板支护的复合型桁架，包括布置在巷道两肩窝并贴近侧帮处的复合托架，复合托架的底部设有用于穿过倾斜锚杆的孔位，并分别设有用于穿过断面水平拉杆和轴向水平拉杆的两组孔位。

所述的复合托架包括护板，护板下一侧设有固定断面水平拉杆的立板，护板下另一侧设有固定轴向水平拉杆的对排三角组块，所述的立板中部设有固定锚杆的三角块。

有益效果：由于采用了上述技术方案，在巷道断面上，能方便对巷道顶板实施倾斜、水平、纵向方向锚杆的锚固力和断面水平拉杆的预紧力使岩梁压紧，减小甚至抵消了顶板可能产生的拉应力区，形成垂直方向和水平方向的挤压应力区，从而彻底改变了围岩状态。而且两根倾斜锚杆通过水平钢绞线拉杆产生预紧力，进而引起主动力致使顶板产生向上的位移趋势，阻止顶板弯曲下沉的特性，形成了自锁结构。沿巷道轴向，在侧顶板区域形成了连续桁架锚杆系统，通过轴向水平拉杆的作用，使相邻桁架之间形成了相互支承作用。不管是对侧顶板破碎带，还是断层带等不稳定区域，采用这种方式都能跨越这些不稳定顶板区且限制了侧顶板的垂直切变，有效避免了侧顶板区域内破碎岩体的切向滑移，使其抗剪强度增高。从纵向和横向整个空间形式上而言，都在岩层内形成了三维形式的水平挤压应力区和垂直挤压应力区，使整条巷道上覆岩层不管是在断面上还是在轴向上都被连接成为一个牢固的“人工岩体”，形成了一个顶板加固组合梁。因为所有的桁架锚杆具备整体性，就算某个桁架锚杆失效，其载荷也能转移到其他正常工作的桁架锚杆中去。从而全面改善了整个顶板的锚固体力学性能，既控制了变形又保证了安全。尤其适用于软弱顶板煤巷或者岩巷，大断面巷道，现场施工上灵活、有针对性，减小了巷道的变形，使巷道处于稳定状态，具有良好的推广应用前景和经济技术效益。

附图说明

图1是本发明复合型连续桁架的托架立体结构示意图；

图2是本发明复合型连续桁架的托架平面示意图；

图3是本发明复合型连续桁架在煤岩巷道中的顶板支护效果图；

图4是本发明复合型连续桁架在煤岩巷道支护中的顶板俯视平面图；

图5是本发明复合型连续桁架应用在煤岩巷道支护中的巷道断面图。

图中：1—复合托架；2—倾斜锚杆；3—轴向水平拉杆；4—断面水平拉杆；5—十字托架；6—顶部锚杆。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步的描述：

本实用新型的用于煤岩巷顶板支护的复合型桁架主要由复合托架1、倾斜锚杆2、轴向水平拉杆3、断面水平拉杆4构成，复合托架1布置在巷道两肩窝并贴近侧帮处，复合托架的底部设有用于穿过倾斜锚杆的孔位，并分别设有用于穿过断面水平拉杆和轴向水平拉杆的两组孔位。所述的复合托架1包括护板，护板下一侧设有固定断面水平拉杆4的立板，护板下另一侧设有固定轴向水平拉杆3的对排三角组块，所述的立板中部设有固定倾斜锚杆2的三角块。

工作过程：在巷道断面侧顶板两肩窝处钻眼安设倾斜锚杆2，为避免切顶或出现塑性区相连的现象，钻眼角度与水平夹角为55°～60°之间。倾斜锚杆2的水平方向投影长度应深入巷帮内部55cm以上，以使顶板载荷向巷道深处转移，然后用风管将钻眼内的泥渣和煤岩粉吹扫干净。将树脂药卷推入孔底，插入倾斜锚杆2后升起钻机边推进边搅拌，推入孔底后停止钻进，搅拌10～15s后停机，等待时间90～120s，倾斜锚杆2可以根据顶板条件采用端头锚固或者全长锚固，而后安装复合托架1。用类似的方法在另一侧侧顶板处安装锚杆，完毕后在顶板正中部安装辅助锚杆6并安装十字托架5。3～5min后用断面水平拉杆4将左右两侧复合托架1和十字托架5相连，再用专用张拉机进行张拉，预紧力在55kN到65kN之间，水平拉杆以两根为一个组合。施工过程中要保证倾斜锚杆2的锚固段在未受到破坏的岩层内有足够的锚固长度和锚固力，以提高其预紧力和断面水平拉杆4的张紧力。

沿巷道轴向用轴向水平拉杆3将相邻的复合托架1相连，并用专用张拉机进行张拉，预紧力在55kN到65kN之间，轴向水平拉杆3以两根为一个组合。顶板条件不好的地段，要采取加强措施(加金属网或背板)，维护顶板，以防掉矸伤人。轴向水平拉杆3或者断面水平拉杆4可以根据顶板条件优劣选择接顶或者不接顶。轴向上顶板中部的十字托架5也可两两相连，必要时可在左右侧复合托架1之间安装一定数量、垂直于顶板的加强锚杆且用类似的方式采用断面水平拉杆4连接为整体。

在施工过程中，要跨越顶板不稳定的区域，将复合托架1安装在围岩条件好的区域可使轴向拉杆3和断面水平拉杆4跨越不稳定的顶板区域。相邻桁架锚杆的距离可根据实际顶板情况灵活选择，不受限制。

Claims (2)

1.一种用于煤岩巷顶板支护的复合型桁架，其特征在于：它包括布置在巷道两肩窝并贴近侧帮处的复合托架（1），复合托架（1）的底部设有用于穿过倾斜锚杆（2）的孔位，并分别设有用于穿过断面水平拉杆（4）和轴向水平拉杆（3）的两组孔位。

2.根据权利要求1所述的用于煤岩巷顶板支护的复合型桁架，其特征在于：所述的复合托架（1）包括护板，护板下一侧设有固定断面水平拉杆（4）的立板，护板下另一侧设有固定轴向水平拉杆（3）的对排三角组块，所述的立板中部设有固定倾斜锚杆（2）的三角块。

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