用于破碎矿岩条件下的巷道支护结构的制作方法

1.本实用新型涉及矿山开采技术领域，尤其涉及一种用于破碎矿岩条件下的巷道支护结构。


背景技术：

2.我国矿产资源在进行开采时，需要在矿岩中开掘大量巷道，而通过巷道支护来保持巷道畅通和围岩稳定对矿场建设与安全生产具有重要意义。普遍被采用的巷道支护方法包括喷锚支护、钢木支撑、混凝土衬砌、注浆支护等多种类型。针对较为破碎的矿岩条件，巷道施工过程中更加需要对成型巷道采取一定的支护措施来保证巷道的稳定，避免采场在施工过程中出现顶板垮冒、侧帮垮落等情况；一旦发生上述情况，会造成采场出矿困难，矿石资源损失，对矿山产能及生产规划造成不利影响，产生一定的经济损失。所以，破碎矿岩条件下的巷道支护工作对采场安全生产尤为重要。
3.传统的巷道支护中，多采用喷浆+锚杆+金属网的结构来进行支护，此种针对较为破碎的矿岩条件支护方法强度不够，难以保证巷道的长期稳定；中国发明专利(公告号为cn110145330b)公开了一种具有形变缓冲的抗冲击倾向性巷道支护装置，通过在外支护侧板和外支护顶板的内侧设置弹性性能更好的内支护板，同时在外支护侧板和外支护顶板之间的连接处设置缓冲间隙，缓冲间隙内容纳缓冲机构，可以实现不同方向的缓冲支护效率，保证支护性能。虽然该装置的缓冲效果好，且空间角度内可微调控制，但是该装置结构复杂，制造成本高，增加了巷道的支护成本，难以在破碎的矿岩条件的巷道施工中广泛应用。
4.有鉴于此，有必要设计一种改进的用于破碎矿岩条件下的巷道支护结构，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种用于破碎矿岩条件下的巷道支护结构，包括锚杆、新型锚索、高强度金属网和水泥砂浆层，通过对锚杆、新型锚索结构进行改进，提高整个支护结构对破碎矿岩条件巷道的综合锚固力，使其在巷道中起到复合支护的作用。该实用新型在现有结构的基础上进行改进，结构简单，制造成本低，且对巷道矿岩层的锚固效果好，从而加强了对巷道支护的强度，保证巷道施工保持长期安全稳定。
6.为实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种用于破碎矿岩条件下的巷道支护结构，包括设置于巷道内壁的高强度金属网、设置于所述高强度金属网外侧的水泥砂浆层以及固定于所述巷道上方岩层中的新型锚索和巷道四周岩层中的锚杆；所述锚杆和新型锚索的一端还连接所述高强度金属网，并固定于所述水泥砂浆层中；所述新型锚索为空心结构，用于从所述空心结构注浆将其锚固于巷道岩层中。
7.作为本实用新型的进一步改进，所述新型锚索包括空心杆体、设置于所述空心杆体一端的锚头以及另一端的托板和紧固螺母，所述空心杆体的表面设置沿所述空心杆体的轴向均匀分布的倒刺结构，所述倒刺结构的刺尖朝向于所述新型锚索的锚固方向，增强所
述新型锚索的拉力。
8.作为本实用新型的进一步改进，所述新型锚索朝向所述高强度金属网的一端还设有爪钩结构，所述爪钩结构用于与所述高强度金属网进行勾连，并通过设置于其下方的所述托板和所述紧固螺母固定，将所述高强度金属网卡紧固定在所述岩层的表面，喷浆处理后与所述水泥砂浆层形成所述巷道支护结构。
9.作为本实用新型的进一步改进，所述空心杆体的内部设置直径为20～30mm的钢丝绳，数量为1～3根，所述钢丝绳的一端固定于所述空心杆体和所述锚头的连接处。
10.作为本实用新型的进一步改进，所述锚杆包括锚固杆、与所述锚固杆一端连接的内锚固头以及依次套设于所述锚固杆另一端的固定结构、缓冲垫圈和托盘；所述锚固杆和内锚固头连接处还设置倒楔形凸起结构，所述倒楔形凸起结构对锚固剂起到阻挡的作用。
11.作为本实用新型的进一步改进，所述锚杆端部的固定结构为方形或正六边形的螺母结构，所述固定结构通过所述托盘和所述缓冲垫圈将所述锚杆和所述高强度金属网固定于巷道的矿岩上。
12.作为本实用新型的进一步改进，所述锚固杆和内锚固头均为麻花形结构，以增加其与锚固剂的接触面积。
13.作为本实用新型的进一步改进，所述新型锚索的长度为6～8m，所述新型锚索在同排面巷道顶端的数量为2～3根，间距为1.5～2m，排间距为2～2.5m。
14.作为本实用新型的进一步改进，所述锚杆的长度为1.8～2.2m；所述锚杆的钻孔网度为1m
×
1m。
15.作为本实用新型的进一步改进，所述高强度金属网的孔径为10～20cm，所述高强度金属网所用钢筋的直径为6～10mm。
16.本实用新型的有益效果是：
17.1、本实用新型的用于破碎矿岩条件下的巷道支护结构，包括设置于巷道内壁的高强度金属网、设置于高强度金属网外侧的水泥砂浆层以及固定于巷道上方岩层中的新型锚索和巷道四周岩层中的锚杆；锚杆和新型锚索的一端还连接高强度金属网，并固定于水泥砂浆层中。锚杆的端部设置用于固定高强度金属网连接的固定结构，新型锚索未深入矿岩的一端设置用于与高强度金属网勾连的爪钩结构，爪钩结构被托板和紧固螺母固定，将高强度金属网卡紧固定在巷道的矿岩表面，喷浆后与水泥砂浆层形成巷道支护结构。该巷道支护结构通过对现有的锚索、锚杆和金属网的结构进行改进，提高其对破碎矿岩条件的巷道的综合锚固力，使锚杆、新型锚索、高强度金属网和水泥砂浆层的支护结构在巷道中起到复合支护的作用。该实用新型在传统支护结构的基础上进行改进，具有结构简单，制造成本低，且对巷道矿岩层的锚固效果好的优点，通过加强对破碎矿岩条件下巷道支护的强度，保证巷道施工保持长期安全稳定。
18.2、本实用新型的锚杆、新型锚索和高强度金属网连接紧密，与水泥砂浆层构成对巷道综合锚固力强的复合结构。其中设置于新型锚索未深入矿岩部分的爪钩结构，在巷道的支护过程中可将高强度金属网卡紧固定在巷道的矿岩表面，避免因冲击外力造成金属网移动，降低其支护效果。锚固杆的固定结构通过托盘和缓冲垫圈将高强度金属网固定于巷道的矿岩上，因锚杆的钻孔网度为1m
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1m，使金属网在矿岩上的受力点密集且均匀，对巷道的支护范围广，使巷道的破碎矿岩不会掉落，产生的支护效果好。
19.3、本实用新型的新型锚索结构的空心杆体的表面设置沿杆体的轴向均匀分布的倒刺结构，倒刺结构的刺尖朝向于新型锚索的锚固方向，在新型锚索固定与巷道上部围岩中时，增强其对巷道顶板产生的拉力，拉力通过高强度金属网的整体支护结构传递到巷道断面其他区域，从而加强巷道支护强度，保证巷道长期安全稳定。
附图说明
20.图1为本实用新型在实施例1中用于破碎矿岩条件下的巷道支护工作示意图。
21.图2为本实用新型的新型锚索结构图。
22.图3为本实用新型的锚杆结构图。
23.附图标记
24.1-锚杆；11-固定结构；12-锚固杆；13-内锚固头；14-缓冲垫圈；15-托盘；16-倒楔形凸起结构；2-新型锚索；21-爪钩结构；22-紧固螺母；23-锚头；24-空心杆体；25-托板；26-倒刺结构；27-钢丝绳；3-高强度金属网；4-水泥砂浆层。
具体实施方式
25.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。
26.在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。
27.另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
28.一种用于破碎矿岩条件下的巷道支护结构，该支护结构包括设置于巷道内壁的高强度金属网3、设置于高强度金属网3外侧的水泥砂浆层4以及固定于巷道上方岩层中的新型锚索2和巷道四周岩层中的锚杆1；锚杆1和新型锚索2的一端还连接高强度金属网3，并固定于水泥砂浆层4中；新型锚索2为空心结构，用于从空心结构注浆将其锚固于巷道岩层中。锚杆1的端部设置用于固定高强度金属网3连接的固定结构11，新型锚索2未深入矿岩的、朝向高强度金属网3的一端设置爪钩结构21，爪钩结构21用于与高强度金属网3进行勾连，并通过设置于其下方的托板25和紧固螺母22固定，将高强度金属网3卡紧固定在巷道的矿岩表面，喷浆后与水泥砂浆层4形成巷道支护结构。该巷道支护结构通过对现有的锚索、锚杆和金属网的结构进行改进，提高其对破碎矿岩条件的巷道的综合锚固力，使锚杆1、新型锚索2和高强度金属网3的支护结构在巷道中起到复合支护的作用。该实用新型在传统支护结构的基础上进行改进，具有结构简单，制造成本低，且对巷道矿岩层的锚固效果好的优点，从而加强了对破碎矿岩条件下巷道支护的强度，保证巷道施工保持长期安全稳定。
29.特别地，新型锚索2包括空心杆体24、设置于空心杆体24一端的锚头23以及另一端的托板25和紧固螺母22。空心杆体24的表面设置沿杆体的轴向均匀分布的倒刺结构26，倒刺结构26的刺尖朝向于新型锚索2的锚固方向，增强新型锚索2的拉力。空心杆体24的内部
设置直径为20～30mm的钢丝绳27，钢丝绳27的数量为1～3根，钢丝绳27的一端固定于空心杆体24和锚头23的连接处；托板25和爪钩结构21依次套设于空心杆体24上，由紧固螺母22固定。在巷道支护时，新型锚索2在同排面巷道顶端的数量为2～3根，间距为1.5～2m，排间距为2～2.5m，新型锚索2的钻孔深度为8～10m。
30.在一个具体的实施例中，新型锚索2的空心杆体24的表面设置多孔结构，通过空心杆体24进行注浆时，孔底2～3m用树脂锚固剂固定新型锚索2的锚头23，新型锚索2的钻孔余下7～8m采用喷浆处理，料浆通过多孔结构充满新型锚索2的钻孔，并顺着孔壁裂隙渗入到岩层中，起到加固锚索孔周边岩层的作用，有利于增强新型锚索2的拉力。
31.锚杆1包括锚固杆12、与锚固杆12一端连接的内锚固头13以及依次套设于锚固杆12另一端的固定结构11、缓冲垫圈14和托盘15；锚固杆12和内锚固头13的连接处还设置倒楔形凸起结构16，倒楔形凸起结构16对锚固剂起到阻挡的作用。锚固杆12和内锚固头13均为麻花形，以增加与锚固剂的接触面积。固定结构11为方形或正六边形的螺母结构，固定结构11通过托盘15和缓冲垫圈14将锚杆1和高强度金属网3固定于巷道的矿岩上。
32.具体地，新型锚索2的长度为6～8m，锚杆1的长度为1.8～2.2m。在进行巷道支护时，锚杆1的钻孔深度为4～6m，锚杆1的钻孔网度为1m
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1m；高强度金属网3的孔径为10～20cm，高强度金属网3所用钢筋的直径为6～10mm。
33.本实用新型的工作原理：
34.请参阅图1～3所示，本实用新型的巷道支护结构包括包括锚杆1、新型锚索2、高强度金属网3和水泥砂浆层4。在巷道的支护工作中，先对巷道的矿岩表面进行钻孔，其中新型锚索2的钻孔深度为9m，其在同排面巷道顶端的钻孔数量为2，间距为1.5m，排间距为2m；锚杆1的钻孔深度为4m，锚杆1的钻孔网度为1m
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1m。料浆从新型锚索2的中心杆体24注入并充满钻孔，并顺着孔壁裂隙渗入到岩层中，起到加固锚索孔周边岩层的作用，增强新型锚索2的拉力。同样对锚杆1的钻孔喷入锚固剂，并立刻将锚杆1锚入并进行旋转搅拌，此时麻花形的锚固杆12和内锚固头13可以增加与锚固剂的接触面积，提高锚杆1和矿岩的锚固力；且锚杆1的锚固杆12和内锚固头13连接处的倒楔形凸起结构16，对锚固剂起到阻挡的作用。当新型锚索2和锚杆1全部施工完毕后，进行高强度金属网3的铺设，新型锚索2的爪钩结构21用于将高强度金属网3卡紧固定在巷道的矿岩表面，并采用托板25和紧固螺母22固定；锚杆1的端部的固定结构11通过托盘15和缓冲垫圈14将高强度金属网3固定于巷道的矿岩上。最后采用添加了速凝剂、砂和水的配比为1:4的水泥砂浆对巷道表面进行喷浆处理，喷浆厚度350mm，形成水泥砂浆层4。该实用新型在传统支护结构的基础上进行改进，具有结构简单，制造成本低，且对巷道矿岩层的锚固效果好的优点，从而加强了对破碎矿岩条件下巷道支护的强度，保证巷道施工保持长期安全稳定。
35.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。