[發明專利]桁架錨索弧形連接鎖緊器

無效

• 申請號: 200810100903.1
• 申請日: 2008-02-26
• 公開（公告）號: CN101302937A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發明（設計）人: 何富連;李開晴
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: E21D21/00
• 分類號: E21D21/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一、技術領域：

礦業工程中的巷道支護

??????????????土木工程中的隧道支護

二、背景技術：

目前，桁架錨索系統越來越多的應用到礦山的巷道支護中，其優 越性主要表現在：

①桁架錨索系統能在水平和鉛垂方向同時提供有效支護力，有效 降低巷道中部區域煤巖體最大拉應力，提高煤巖體的強度和抗變形破 壞性能。桁架錨索抗剪性能強、作用范圍大，斜穿過煤幫上方附近頂 板最大剪應力區，能有效控制頂板剪切破壞。

②桁架錨索系統鋼絞線與頂板成線接觸，鋼絞線上的載荷能連續 傳遞且能方便地施加很高的預拉力，支護作用范圍大，松散破碎頂板 受力狀態好。

③桁架錨索錨固點位于巷道兩肩窩深部不易破壞的三向受壓巖 體，不易受頂板離層和變形的影響，為桁架錨索系統發揮高錨固力提 供了可靠穩固的承載基礎。在頂板彎曲和下沉過程中，桁架結構的兩 幫錨固點內移，受力增加較慢，支護結構不易失效，其閉鎖結構可以 控制頂板進一步變形和防止惡性冒頂事故。

④全面系統地研究大采高復合泥巖頂板切眼圍巖及其維護特點、 支護方案合理選擇、高預應力桁架錨索結構、大采高切眼支護機理和 參數設計及現場實施流程。

研發的高預應力桁架錨索系統核心部件——新型弧形連接鎖緊 器集成了桁架系統的連接和鎖緊功能，并解決了高水平預緊力的張拉 難題。

三.發明內容：

(1)技術方案：

首先考慮到連接鎖緊器的受力，通過有限元分析可以看出，圖1 的寬度最小的部位即中性豎軸所受應力最大的地方，中間厚度越大越 安全，可是要考慮到桁架連接器輕巧便利，兩者要兼顧，所以連接器 外弧線設計成是以260mm為半徑，圓心在弧線外畫出的。通過有限元 分析確定外形尺寸見附圖說明。

其次且從力學角度考慮，設計連接鎖緊器如圖1的點2與點3間 線段的中點與點8和點9間線段中點連線正好過兩中性軸交點，兩錨 索通過連接鎖緊器連接后避免出現扭矩。若出現扭矩的話連接器將由 剪切面直至破壞。

如圖的點4、5之間和點10、11為錨索出口，其尺寸設計主要是根 據錨索和鎖具的尺寸來決定，防止壓力大時，錨索與鎖具的滑移；如 圖2，3所示的點13、14和點15、16所圍成的小圓半徑是根據如何更好 的將錨索錨固在連接器內部設定，點4、5和點10、11所圍成的大圓半 徑尺寸是根據錨具的尺寸和張拉千斤頂施加的預應力來確定。

(2)優點或積極效果：

①是能在巷道頂板的水平和鉛垂方向同時提供擠壓應力的主動 支護結構，從而使得錨固區內的煤巖體處于鉛直擠壓和水平擠壓狀 態。桁架系統與頂板線或面接觸，作用范圍大，松散破碎頂板受力狀 態好。即使在頂板出現離層時，也能保證巷道的安全使用，特別是在 巷道頂板破碎的情況下，效果更加明顯。弧形連接鎖緊器有效地解決 了高水平預緊力的張拉難題。

②是有利于提高成巷速度及采掘接替，消除安全隱患、保障施工 安全。實驗前該巷道采用型鋼棚式支護時月進78m，而采用預應力桁 架錨索聯合支護(試驗)后，月進115m。

③是減輕了工人的勞動強度，提高了支護安全性和掘進效率。由 于錨桿、錨索等單體構件遠較工字鋼金屬構件輕，高預應力桁架錨索 聯合控頂技術消除了工人搬運工字鋼金屬構件及支設工字鋼棚式支 架的繁重體力勞動，極大地改善了工人的勞動條件。

④是在大斷面切眼采用預應力桁架錨索聯合支護，可簡化切眼設 備的安裝工序、改善安裝施工條件，明顯提高綜放工作面設備的安裝 速度并使工作面提前投入生產。有利于充分發揮綜放工作面設備的效 能、增加工作面產值，避免采掘分散及減小輔助生產設備及人員，實 現礦井合理集中生產和高產高效開采。

四.附圖說明：