[發(fā)明專利]一種用于頂板圍巖加固的巖體嵌入式桁架支護結(jié)構(gòu)及其安裝方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011148271.3
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112267905B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬舉;陳立強;趙國彥;簡箏;毛文杰
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: E21D21/00
• 分類號: E21D21/00;E21D20/00
• 代理公司: 武漢卓越志誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42266
• 代理人: 董夢娟

本發(fā)明提供了一種用于頂板圍巖加固的巖體嵌入式桁架支護結(jié)構(gòu)及其安裝方法。所述結(jié)構(gòu)包括四孔托盤、螺紋鋼錨桿一、螺紋鋼錨桿二、漲殼式錨頭、螺紋孔、螺母、刻度標尺、外螺紋柱、指向標記、方向定位器。其主要結(jié)構(gòu)均位于巖體內(nèi)部，在巖體內(nèi)部通過各組件的連接形成了桁架型的整體支護結(jié)構(gòu)。其核心組成構(gòu)件為在巖體外部依靠自主創(chuàng)新設(shè)計的四孔托盤，將四個方向上的螺紋鋼錨桿通過螺母連接在一起，形成一個局部整體結(jié)構(gòu)，然后再藉由相同的結(jié)構(gòu)向四周延伸，相鄰四孔托盤之間的連接則通過位于巖體內(nèi)部的相交的兩個螺紋鋼錨桿相互配合連接而成。本發(fā)明的支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高，支護效果好，且占用外部采掘空間少，對井下采區(qū)的采掘運輸作業(yè)以及其他活動產(chǎn)生的影響非常小。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于礦山采區(qū)支護技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于頂板圍巖加固的巖體嵌入式桁架支護結(jié)構(gòu)及其安裝方法。

背景技術(shù)

在礦山開采過程中，支護工作必不可少，往往井下發(fā)生的很多諸如冒頂片幫、巖爆等動力災(zāi)害事故，都與支護工作不到位有關(guān)聯(lián)。在采掘過程中，傳統(tǒng)的支護體系一旦某一支護部位發(fā)生破壞，將會直接影響支護體系下巖體其他部分現(xiàn)有的應(yīng)力平衡狀態(tài)，進而導(dǎo)致整個支護系統(tǒng)失效，支護結(jié)構(gòu)缺乏整體性。井下一旦發(fā)生此類事故，輕則影響采礦作業(yè)的進行，重則會帶來巨大的人員傷亡及財產(chǎn)損失，因而，對巖體進行更加有效的支護顯得尤為重要。經(jīng)過多年的研究與發(fā)展，目前在傳統(tǒng)的支護結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上已經(jīng)做出了大量的創(chuàng)新改進工作，包括：專利CN205047238U桁架與U型鋼配合的巷道支護結(jié)構(gòu)；專利CN204060727U用于高應(yīng)力軟弱破碎圍巖的鋼管桁架注漿加固與支護結(jié)構(gòu)；專利CN207944960U桁架與金屬支架配合的巷道支護結(jié)構(gòu)；專利 CN111379578A一種高應(yīng)力組合圈體梁支護結(jié)構(gòu)及其施工方法等。上述井下支護結(jié)構(gòu)雖然對傳統(tǒng)支護結(jié)構(gòu)進行了一定程度的升級改進，但仍存在以下問題：(1)上述一類支護結(jié)構(gòu)普遍集中于對井下巷道的圍巖加固支護，適用范圍比較局限，無法推廣到井下采區(qū)的頂板圍巖加固支護；(2)此類支護結(jié)構(gòu)均在圍巖體外部進行被動承壓支護，整個桁架結(jié)構(gòu)承擔了上部巖體的全部重量，對支護結(jié)構(gòu)整體性能要求太高，雖看似形成了桁架型支護架構(gòu)，但對于圍巖體內(nèi)部的整體穩(wěn)定性產(chǎn)生的作用則非常有限，不能起到主動加固圍巖的作用； (3)由(2)可知，此類支護結(jié)構(gòu)均設(shè)置在圍巖體外部，大量的桁架結(jié)構(gòu)不僅會占用井下有限的開采運輸空間，對開采和運輸工作造成不利影響，而且容易發(fā)生機械碰撞事故，極易造成支護結(jié)構(gòu)破壞失效。鑒于此，非常有必要設(shè)計一種對圍巖內(nèi)部整體起到主動支護加固、外部桿件暴露少、成本低、適用范圍廣的新型桁架支護結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明目的在于提供一種用于頂板圍巖加固的巖體嵌入式桁架支護結(jié)構(gòu)及其使用方法，旨在解決以下問題：

克服現(xiàn)有的礦山井下支護結(jié)構(gòu)無法對圍巖進行整體主動支護加固、適用范圍局限、占用大量外部采掘空間，影響正常井下生產(chǎn)和運輸?shù)缺锥恕?/p>

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種用于頂板圍巖加固的巖體嵌入式桁架支護結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括四孔托盤、兩根螺紋鋼錨桿一、兩根螺紋鋼錨桿二，所述螺紋鋼錨桿一在其一端裝配漲殼式錨頭，在靠近漲殼式錨頭的一端開設(shè)有合適直徑的螺紋孔，所述螺紋孔的軸線與螺紋鋼錨桿一的軸線相垂直，螺紋鋼錨桿一另一端通過螺母安裝于四孔托盤上，所述螺紋鋼錨桿二在其一端設(shè)置有一定長度的外螺紋柱，外螺紋柱的直徑與螺紋孔的直徑相同，沿錨桿上設(shè)置有刻度標尺，并通過螺母安裝于四孔托盤上，其中，所述外螺紋柱與相鄰?fù)斜P上的螺紋鋼錨桿一一段上的螺紋孔相配合，將螺紋鋼錨桿一和螺紋鋼錨桿二連接成整體結(jié)構(gòu)。

進一步地，所述的四孔托盤上表面呈正方形，以四邊中點為界，以1/2邊長為腰長，在正方形四個角向下延伸形成一個等腰直角三角體，在四個等腰直角三角體上分別開有一個通孔，四個通孔分別位于四孔托盤的兩條對角線上，各通孔形成兩兩對稱關(guān)系，且各通孔軸線與等腰直角三角體的底面垂直，各通孔的直徑相同且略大于螺紋鋼錨桿的直徑。

進一步地，一根螺紋鋼錨桿一和一根螺紋鋼錨桿二分別安設(shè)于四孔托盤同一對角線方向上的通孔內(nèi)。