专利名称：一种煤巷围岩冒顶垮帮的锚索桁架防治方法
技术领域：
本发明涉及矿业工程或土木工程领域，尤其适用于矿业工程煤岩煤巷支护或土木 工程中隧道支护所需的控制煤岩顶板冒顶和巷帮围岩垮帮的支护技术。
背景技术：
随着科学技术的进步，煤巷的锚杆技术支护越来越成熟，虽然锚杆支护在前期煤 巷支护中起到很大的作用，但其灵活性差、成本高等问题日益凸显，所以现在有一些煤巷采 用锚杆和锚索组合支护，例如专利号为ZL200410041386. 7中所述，使用锚杆和锚索相结合 使用的方式来增加煤巷的桁架支护能力，但其桁架所采用的锚索钻孔在煤巷顶板和巷帮夹 角处，孔口与巷帮距离为0，没有穿过巷帮与煤巷顶板的最大剪应力区域，而且通过双孔连 接器的两根锚索没有在同一条轴线上，当施加较大应力或矿压比较强烈时，对双孔连接器 会产生非常大的剪切力，从而导致连接器具破坏。而且普通桁架结构中的锚索都是通过钢带打入煤巷顶板内，虽然通过钢带的支护 能够起到很好的支护作用，但当矿山压力强烈时，会破坏钢带，从而对钢带的整体性承载能 力产生破坏，大大减弱由钢带所产生承载力，而且还会对锚索或锚杆本身产生破坏，虽然现 有设计在解决煤巷围岩冒顶垮帮上有很大改进，但还不能从根本上解决这个长期未能有效 解决的问题。随着锚杆支护所带来的问题日益明显，人们发现锚索可以有效代替锚杆对煤巷进 行桁架支护，与普通锚杆相比锚索的特点是一是长度大，可根据实际情况来确定，能够锚 固到深部稳定岩层中去；二是承载能力大，可以施加较大的预紧力，是一种有效的主动支护 方式。锚索施工比较灵活，可以和其它支护形式相结合，具有少占用断面、工期短、安全可靠 和节约资金等优点，尤其对破损煤巷的加固与其它方法相比更具有优势，而普通煤巷桁架 支护及破损煤巷中缺少直接使用锚索对其各部位进行支护。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤巷围岩冒顶垮帮的锚索桁架防治方法，该技术通过在 煤巷的顶板和巷帮分别使用锚索固定，并且选择煤巷的最大剪应力区来布置锚索伸入区 域，能够有效解决煤巷围岩冒顶垮帮的问题。一种煤巷围岩冒顶垮帮的锚索桁架防治方法，其中煤巷顶板间隔设置多个第二顶 桁架，其每个第二顶桁架由顶钢带和多根与其连接并固定到顶板纵深处的顶板单体锚索构 成，其中连接顶钢带两侧的顶板单体锚索与铅垂方向夹角为Y ；所述的煤巷巷帮间隔设置 多个第二帮桁架，其每个第二帮桁架由帮钢带和多根与其连接并固定到巷帮纵深处的帮单 体锚索构成，靠近顶板的帮单体锚索与水平方向夹角为δ。其中，在顶板上还设有第一顶桁架，第一顶桁架位于不同于第二顶桁架的位置上， 其中第一顶桁架由锚索连接锁紧器和两根与其连接并向外侧倾斜伸入煤巷顶板纵深处的 顶板桁架锚索构成。
其中，伸入顶板纵深之处的顶板桁架锚索的方向与铅垂方向夹角为α，顶板桁架 锚索钻孔距其最近侧巷帮为600 2000mm ；在该位置布设高预应力锚索可以紧固煤巷顶 板，并穿过煤巷顶部岩层的最大剪应力区域，其抗剪性能强，高预应力锚索的锚固点位于煤 巷两肩窝深部不易破坏的三向受压岩体内，不易受煤巷上方顶板离层和变形的影响，为发 挥高锚固力提供了可靠稳固的承载基础。顶板桁架锚索与深入顶板相对应的另一端通过锚 索连接锁紧器将其锁紧，锁紧后的两个顶板桁架锚索露出顶板的部分位于同一条轴线上， 形成第一顶桁架。其中，锚索连接锁紧器包括两个对称的锁紧锚索的锚索锁紧部件，两个锚索锁紧 部件位于同一条轴线上；并且具有两个长边部分和两个短边部分的长矩形框架，其中两个 锚索锁紧部件分别与所述两个短边部分固定在一起，并且分别位于所述两个短边部分的中 心。其中，两个锚索锁紧部件之每个分别包括单孔状圆柱体，其中所述的单孔为楔形 孔；以及用于塞入所述楔形孔内的锁片，所述的单孔状圆柱体向外突出于所述长矩形框架 的短边部分，其中所述锁片为具有通孔的圆锥台，并且所述圆锥台的通孔的孔壁具有内螺 纹，或者所述圆锥台的通孔具有表面粗糙的孔壁。其中，锁片包括拼接成所述圆锥台的多个大小、形状相同的片体，其每个片体具有 用来锁紧锚索的长槽；以及所述长槽的槽壁具有内螺纹，或者所述长槽具有表面粗糙的槽壁。其中，锁片套在已穿过所述单孔状圆柱体的锚索上，然后利用张拉千斤顶将所述 锁片顶入所述单孔状圆柱体的通孔中，所述内部空间的长度大于长矩形框架一端相连的张 拉千斤顶长度、另一端外露锚索端长度及装配间隙长度之和，所述内部空间的宽度大于张 拉千斤顶最大外径。与第二帮桁架相对应的巷帮上平行设有第一帮桁架，第一帮桁架设有两根帮桁 架锚索，所述的两根帮桁架锚索通过槽钢向外倾斜伸入巷帮纵深之处，伸入巷帮纵深之处 的帮桁架锚索方向与水平方向夹角为β，靠近顶板的帮桁架锚索钻孔距其顶板为500 1500mm，靠近底板的帮桁架锚索钻孔距其底板为500 1500mm。该位置和角度有利于帮桁 架锚索穿过最大巷帮纵深处最大预应力区域，提高桁架支护能力。其中，第二顶桁架和第二帮桁架设置顶板单体锚索和帮单体锚索的支护步骤为(1)分别对煤巷顶板和巷帮施工钻孔，并布置顶板单体锚索和帮单体锚索，其中靠 近巷帮侧的顶板单体锚索钻孔方向与铅垂方向夹角Y为10° 20°，靠近煤巷顶板或底 板的帮单体锚索钻孔方向与水平方向夹角δ为10° 15°，顶板单体锚索伸入煤巷顶板 深处为3 15m，帮单体锚索深入巷帮深处为3 8m ；(2)顶板单体锚索和帮单体锚索通过顶钢带和帮钢带穿入上述步骤中所对应的钻 孔内；然后用树脂药卷将各根锚索进行锚固；(3)使用张拉机具对各个锚索进行张拉预紧。其中，第一顶桁架和第一帮桁架设置顶板桁架锚索和帮桁架锚索的支护步骤为(1)在煤巷顶板靠近巷帮侧且距巷帮为600 2000mm处两侧分别施工并布设钻 孔，钻孔角度与铅垂方向夹角α为65° 75°，深度为3 15m;分别在靠近煤巷顶板的 帮单体锚索距顶板长度为500 1500mm处和靠近煤巷底板的帮单体锚索距底板长度为500 1500mm处，施工并布设钻孔，巷帮钻孔角度与水平方向夹角β为5° 15°，深度为 3 8m ；(2)顶板桁架锚索穿入上述步骤中的顶板桁架锚索的钻孔内，帮桁架锚索通过槽 钢穿入上述步骤中的帮桁架锚索的钻孔内，然后用树脂药卷将各根锚索进行锚固；(3)将两根顶板桁架锚索露出顶板的部分分别从锚索连接锁紧器的两端锁紧口伸 入，并使两根顶板桁架锚索尾端处于同一轴线上，先对一根锚索进行锁紧，使其伸入连接锁 紧器的长度为200 300mm，并采用专用锁具进行锁紧，然后对另一端锚索采用张拉机具进 行张拉预紧，预紧力不低于120KN，使两根顶板桁架锚索联接为一整体，并形成“凹”槽型结 构；将两根高预应力帮锚露出顶板的部分锁紧在巷帮的槽钢上，并使用张拉机具进行张拉 预紧。本发明的煤巷围岩冒顶垮帮的锚索桁架防治方法，突出于现有设计具有以下优点。1、全部使用锚索对煤巷进行桁架支护，充分利用了锚索施工灵活，少占用断面、工 期短、产生的预应力强、安全可靠和节约资金等优点，提高桁架对煤巷的支护能力。2、设有第二顶桁架和第二帮桁架，能够产生预应力桁架支护，对普通煤巷围岩的 冒顶垮帮具有很好的防护作用。3、在第二顶桁架之间还设置高预应力第一顶桁架，该第一顶桁架设置的顶板桁架 锚索深入煤巷顶部高剪切应力区，而且锚索固定更牢固，形成很强的预应力，第一顶桁架中 的桁架锚索施加的复向预应力和支护力有利于顶板煤岩体处于多向压应力状态，提高了煤 岩体强度和抗变形破坏性能，从而使锚固区中性轴位置下移，降低煤巷顶板挠度并能有效 控制巷道断面中部泥岩顶板的离层和破坏。第一顶桁架中锚索上的载荷能连续传递且能方 便地施加很高的预拉力，对泥岩顶板的支护力沿整个桁架结构呈“凹槽形”路径大范围合理 分布，软弱泥岩顶板受力状态好。同样第一帮桁架设置的帮桁架锚索也形成很强的预应力， 对煤巷围岩的冒顶垮帮具有很好的防护作用。整个设计尤其对破损煤巷的加固与其它方法相比更具有优势。下面结合附图对本发明的具体结构进行详细的描述。
图1是本发明煤巷锚索桁架支护的结构示意图； 图2是本发明煤巷顶板锚索桁架支护的仰视图； 图3的本发明中桁架锚索连接锁紧器整体结构的主视图； 图4是本发明中桁架锚索连接锁紧器整体结构的侧视图； 图5是沿图3中A-A线的剖视图6是本发明中桁架锚索连接锁紧器的锁片结构的主视图； 图7是沿图6中B-B线的剖视图8是本发明中桁架锚索连接锁紧器锁紧锚索的装配过程剖视图； 图9是本发明中桁架锚索连接锁紧器锁紧锚索时的剖视图； 图10是本发明中巷帮锚索桁架支护的侧视图； 图11是本发明中帮桁架锚索桁架支护的应力分析图。
附图标记说明1-煤巷；2-顶板；3-顶钢带；31-帮钢带；4_锚索连接锁紧器； 5-顶板单体锚索；6-顶板桁架锚索；7-巷帮；8-槽钢；9-帮单体锚索；10-帮桁架锚索； 11-长矩形框架；111-长边部分；112-短边部分；113-开放式内部空间；13-锚索锁紧部件； 14-耳状结构；15-楔形孔；16-锁片；16a-内螺纹；16b_通孔；17-锚索。
具体实施例方式该煤巷围岩冒顶垮帮的锚索桁架防治方法全部使用锚索进行桁架支护，充分利用 了锚索的施工灵活，少占用断面、工期短、安全可靠和节约资金等优点，如图1所示，在煤巷 1的顶板2间隔设置多组第二顶桁架，第二顶桁架为锚索一槽钢组合结构，第二顶桁架中设 有顶板单体锚索5，其中顶板单体锚索一端可以通过顶钢带3固定，另一端伸入顶板2纵深 处组，每组第一桁架设置五根顶板单体锚索5或者根据煤巷的宽度设置更多的顶板单体锚 索5，锚索和顶钢带组成的桁架可以起到很好的支护作用，而且在伸入煤巷顶板纵深之处的 两端顶板单体锚索与铅垂方向夹角为Y，Y为10° 20°，深入顶板深处为3 15m，形 成预应力，有效提高桁架对煤巷的支护，防止煤巷围岩冒顶；在两侧每一巷帮7间隔设置多 组由帮单体锚索9通过帮钢带31固定到巷帮7纵深处组成的帮桁架进行支护，每组设置四 根帮单体锚索9或者根据巷帮的高度设置更多帮单体锚索，伸入巷帮纵深之处的靠近顶板 的帮单体锚索与水平方向夹角为δ，δ为10° 15°，深入巷帮深处为3 8m，形成预应 力，保护巷帮，防止垮帮。如图2所示，在每组顶桁架之间平行设置两根顶板桁架锚索6组成的第一顶桁架， 两根顶板桁架锚索6可以通过顶板中心轴线对称设置，也可根据顶板上的岩层情况设置， 两根顶板桁架锚索6向外倾斜伸入煤巷1顶板纵深之处，伸入岩层最大剪应力区，伸入顶板 2纵深之处的顶板桁架锚索6方向与铅垂方向夹角为α，其中，α为65° 75°，深度为 3 15m，可以根据岩层的情况及煤巷的要求设置深度，形成高预应力；每根顶板桁架锚索 钻孔距其最近侧巷帮为600 2000mm ；斜穿过煤帮上方附近顶板最大剪应力区，该高预应 力锚索的锚固点位于煤巷两肩窝深部不易破坏的三向受压岩体内，不易受煤巷上方顶板离 层和变形的影响，为发挥高锚固力提供了可靠稳固的承载基础。在煤巷1顶板的岩层深处 所述的两根高预应力锚索与深入顶板相对应的另一端通过锚索连接锁紧器4将其锁紧，锁 紧后的顶板桁架锚索伸出顶板部位在同一轴线上。此方法解决了深井煤岩煤巷顶板离层下沉和巷帮围岩变形问题，且两根顶板桁架 锚索以整体连接支护顶板，改变了单一锚索、锚杆组合支护的局限性，其方法简单，方便实用。图3显示了本发明中的桁架锚索连接锁紧器4整体结构，如图3所示，本发明的桁 架锚索连接锁紧器包括两个对称的锁紧锚索的锚索锁紧部件，其中所述的两个锚索锁紧部 件位于同一条轴线上。本发明的两个锚索锁紧部件之每个分别包括单孔状圆柱体13，其中所述的单孔 为楔形孔15 ；以及用于塞入楔形孔15内的锁片16。本发明的锚索锁紧部件的主体是单孔 状柱体13，而锁片16在锁紧锚索时与锁住的部分锚索一同固定在单孔状柱体13的楔形孔 15中。由于锁片16与单孔状圆柱体13相配合来锁紧锚索，并位于单孔状圆柱体13楔形孔 内，因此下文将锚索锁紧部件视为单孔状圆柱体13，并把锁片16视为单孔状圆柱体13的一部分，也就是，单孔状圆柱体13包括楔形孔15和将塞入楔形孔15内的锁片16。由于两个锁紧部件位于同一条轴线上，因此当两个锁紧部件锁紧锚索后，锚索对 锁紧装置的作用力聚集在同一轴线上，从而消除了现有技术的剪切力对锁紧装置的作用。图4和图5显示了本发明的桁架锚索连接锁紧器的具体构造，如图5所示，本发明 的桁架锚索连接锁紧器还包括具有两个长边部分111和两个短边部分112的长矩形框架 11，其中两个锚索锁紧部件(即单孔状圆柱体)13分别与所述两个短边部分112固定在一 起，并且分别位于所述两个短边部分112的中心。短边部分112为耳状结构14，如图5所示。两个长边部分111和两个短边部分112 组成具有开放式内部空间113的长矩形框架11。位于长矩形框架11两端的两锁紧部件13 均为圆柱体结构，其内部具有楔形孔15，楔形孔15是孔径渐变的通孔，其外侧孔径大于内 侧孔径，以供锚索穿过，两锁紧部件13的圆柱体的圆弧面与两侧的短边部分112以任何固 定连接的方式连接如焊接，也可将长矩形框架11与锁紧部件13作为一个整体铸造而成，两 锁紧部件13的长度大于短边部分112的长度，即单孔状圆柱体向外突出于短边部分112之 外，以便通过增加与锚索的接触面积，增强对锚索的锁紧力，增强桁架锚索连接锁紧器的可 靠性。图6和图7显示了锁片16的结构。锁片16为一圆锥台结构，以便与锁紧部件13 的楔形孔15相适应，当需要锁紧锚索时，圆锥台结构的锁片16插入与其形状相适应的锁紧 部件13的楔形孔15内，从而锁紧锚索。锁片16内部具有圆柱形通孔16a，以便锚索穿过， 圆柱形通孔16a周围可以通过设置内螺纹、凹槽或者其它结构16b以增强表面粗糙度。作为选择，本发明桁架锚索连接锁紧器的锁片16可以包括拼接(或拼合)成所述 圆锥台的多个大小、形状相同的片体，其每个片体具有用来锁紧锚索的长槽；以及所述长槽 的槽壁具有内螺纹，或者所述长槽具有表面粗糙的槽壁。比如锁片16包括两个结构相同的 半圆锥台，每个半圆锥台分别具有一长槽16a，以供锚索穿过，长槽16a周围可以通过设置 内螺纹、凹槽或者其它结构16b以增强表面粗糙度，两个结构相同的半圆锥台组合而成的 一个圆锥台结构与锁紧部件13的楔形孔15形状相适应，当需要锁紧锚索时，由两个结构相 同的半圆锥台组合而成的圆锥台结构的锁片16插入与其形状相适应的锁紧部件13的楔形 孔15内，从而锁紧锚索。下面结合图8、图9详细描述本发明桁架锚索连接锁紧器的工作过程。图8和图9分别显示了本发明锁紧锚索的具体过程。如图8、9所示，从桁架锚索 连接锁紧器13的右端，将锚索由长矩形框架11的开放式内部空间113内插入锁紧部件13 的楔形孔15，再穿出锁紧部件13的楔形孔15，然后将圆锥台结构锁片16套在锚索位于开 放式内部空间113内的一端，利用张拉千斤顶将锁片16顶入锁紧部件13的楔形孔15内， 从而将锚索锁紧在右端的锁紧部件或单孔圆柱体13上，并使得一部分锚索位于处于长矩 形框架1的开放空间113右侧。接着从桁架锚索连接锁紧器的一端左端(未显示)重复上述过程，将锚索锁紧在 左端的锁紧部件或单孔圆柱体13上，并使得一部分锚索位于长矩形框架11的开放空间113左侧。因此要求长矩形框架11的开放式内部空间113的长度大于长矩形框架11 一端相 连的张拉千斤顶长度、另一端外露锚索(即位于内部空间113左侧或右侧的锚索)长度及装配间隙长度之和；长矩形框架11的开放式内部空间113的宽度大于张拉千斤顶最大外 径，以便能顺利的利用张拉千斤顶顶入锁片16。桁架锚索连接锁紧器由于两根锚索采用同 轴连接，避免了桁架锚索连接锁紧器锁紧时产生剪切力，从而避免了对连接锁紧器的损坏， 在增加顶板桁架锚索的稳固性方面起了很大的作用。如图10所示，每组帮桁架之间的巷帮7上设有两根帮桁架锚索10，帮桁架锚索 10可以对称设置也可以根据岩层情况设置，两根帮桁架锚索通过槽钢8向外倾斜伸入巷 帮7纵深之处，伸入巷帮7纵深之处的帮桁架锚索10方向与水平方向夹角为β，β为 5° 15°，深度为3 8m，形成高预应力；靠近顶板的帮桁架锚索钻孔距其顶板为500 1500mm ；靠近底板的帮桁架锚索钻孔距其底板为500 1500mm，也可以根据巷帮高度和岩 层情况确定钻孔位置。如图11所示，帮桁架锚索桁架支护的应力分析图，通过该应力分析图，我们可以 得出该帮桁架锚索通过合理的位置和角度设置，且斜穿过煤帮上方附近顶板最大剪应力 区。桁架与顶板成线接触和连续传递力，锚固点位于巷帮上方深部受压岩体，形成等强闭锁 大结构。其顶板桁架锚索的应力分析图与帮桁架锚索的应力分析图相似，在此不再赘述。每个桁架中设置顶板单体锚索和帮单体锚索的支护步骤为(1)分别对煤巷顶板和巷帮施工钻孔，并布置顶板单体锚索和帮单体锚索，其中靠 近巷帮侧的顶板单体锚索钻孔方向与铅垂方向夹角Y为10° 20°，靠近煤巷顶板或底 板的帮单体锚索钻孔方向与水平方向夹角δ为10° 15°，顶板单体锚索伸入煤巷顶板 深处为3 15m，帮单体锚索深入巷帮深处为3 8m ；(2)顶板单体锚索和帮单体锚索通过顶钢带和帮钢带穿入上述步骤中所对应的钻 孔内；然后用树脂药卷将各根锚索进行锚固；(3)使用张拉机具对各个锚索进行张拉预紧。其中顶板单体锚索的具体施工过程为若顶板单体锚索直径为17. 8mm,我们所用 钻机打得钻孔为22mm，那么锚索和孔之间有空隙，然后把一根长为1. 2m的树脂锚固剂用锚 索一端顶入钻孔内，另一端则放入钻机上，开动钻机，使钻孔内的树脂锚固剂被充分搅拌， 充入锚索和钻孔的空隙，以及煤巷顶板的围岩裂隙中，已达到增加固锚索钻孔内围岩的凝 聚力以及锚索伸入岩层的牢固性。其他各个顶板单体锚索和帮单体锚索的锚固过程与顶板单体锚索锚固过程相似， 在此不再详述。每个桁架中设置顶板桁架锚索和帮桁架锚索的支护步骤为(1)在煤巷顶板靠近巷帮侧且距巷帮为600 IOOOmm处两侧分别施工并布设钻 孔，钻孔角度与铅垂方向夹角α为65° 75°，深度为3 15m;分别在靠近煤巷顶板的帮 单体锚索距顶板长度为300 500mm处和靠近煤巷底板的帮单体锚索距底板长度为300 500mm处，施工并布设钻孔，巷帮钻孔与水平方向夹角β为5° 15°，深度为3 8m;(2)顶板桁架锚索穿入上述步骤中的顶板桁架锚索的钻孔内，帮桁架锚索通过槽 钢穿入上述步骤中的帮桁架锚索的钻孔内，然后用树脂药卷将各根锚索进行锚固；(3)将两根顶板桁架锚索露出顶板的部分分别从锚索连接锁紧器的两端锁紧口伸 入，并使两根顶板桁架锚索尾端处于同一轴线上，先对一根锚索进行锁紧，使其伸入连接锁紧器的长度为200 300mm，并采用专用锁具进行锁紧，然后对另一端锚索采用张拉机具进 行张拉预紧，预紧力不低于120KN，使两根顶板桁架锚索联接为一整体，并形成“凹，，槽型结 构；将两根高预应力帮锚露出顶板的部分锁紧在巷帮的槽钢上，并使用张拉机具进行张拉 预紧。该煤巷围岩冒顶垮帮的锚索桁架防治方法，全部使用锚索对煤巷进行桁架支护， 而且还设有高预应力桁架顶板单体锚索和帮桁架锚索，在解决煤巷围岩冒顶垮帮方面提供 很好的桁架支护技术，使该桁架支护不仅使用钢带和锚索的组合支护煤巷，而且还通过锚 索单独进行煤巷支护，以及通过槽钢和锚索的组合对煤巷进行支护，大大提高煤巷桁架支 护技术，而且由于锚索的灵活性，该桁架支护技术可以应用在多种地质的煤巷内。尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员 可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为 落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种煤巷围岩冒顶垮帮的锚索桁架防治方法，其特征是，所述的煤巷顶板O)间隔 设置多个第二顶桁架，其每个第二顶桁架由顶钢带C3)和多根与其连接并固定到顶板(2) 纵深处的顶板单体锚索(5)构成，其中连接顶钢带(3)两侧的顶板单体锚索(5)与铅垂方 向夹角为Y ；所述的煤巷巷帮(7)间隔设置多个第二帮桁架，其每个第二帮桁架由帮钢带 (31)和多根与其连接并固定到巷帮纵深处的帮单体锚索(9)构成，靠近顶板的帮单体锚索 (9)与水平方向夹角为δ。
2.根据权利要求1所述的煤巷围岩冒顶垮帮的锚索桁架防治方法，其特征是，在顶板 (2)上还设有第一顶桁架，第一顶桁架位于不同于第二顶桁架的位置上，其中第一顶桁架由 锚索连接锁紧器(4)和两根与其连接并向外侧倾斜伸入煤巷顶板纵深处的顶板桁架锚索(6)构成。
3.根据权利要求2所述的煤巷围岩冒顶垮帮的锚索桁架防治方法，其特征是，所述伸 入顶板纵深之处的顶板桁架锚索(6)的方向与铅垂方向夹角为α，顶板桁架锚索(6)钻孔 距其最近侧巷帮(7)为600 2000mm ；所述的顶板桁架锚索(6)与深入顶板( 相对应的 另一端通过锚索连接锁紧器(4)将其锁紧，锁紧后的两个顶板桁架锚索(6)露出顶板的部 分位于同一条轴线上，形成第一顶桁架。
4.根据权利要求3所述的煤巷围岩冒顶垮帮的锚索桁架防治方法，其特征是，所述的 锚索连接锁紧器(4)包括两个对称的锁紧锚索的锚索锁紧部件，其中所述的两个锚索锁紧 部件位于同一条轴线上；并且具有两个长边部分(111)和两个短边部分(11 的长矩形框 架(11)，其中所述的两个锚索锁紧部件分别与所述两个短边部分固定在一起，并且分别位 于所述两个短边部分的中心。
5.根据权利要求4所述的煤巷围岩冒顶垮帮的锚索桁架防治方法，其特征是，所述的 两个锚索锁紧部件(1 之每个分别包括单孔状圆柱体，其中所述的单孔为楔形孔(15)； 以及用于塞入所述楔形孔(1 内的锁片(16)，所述的单孔状圆柱体向外突出于所述长矩 形框架(11)的短边部分(112)，其中所述锁片(16)为具有通孔的圆锥台，并且所述圆锥台 的通孔(16b)的孔壁具有内螺纹(16a)，或者所述圆锥台的通孔具有表面粗糙的孔壁。
6.根据权利要求5所述的煤巷围岩冒顶垮帮的锚索桁架防治方法，其特征是，所述的 锁片(16)包括拼接成所述圆锥台的多个大小、形状相同的片体，其每个片体具有用来锁紧 锚索的长槽；以及所述长槽的槽壁具有内螺纹，或者所述长槽具有表面粗糙的槽壁。
7.根据权利要求6所述的煤巷围岩冒顶垮帮的锚索桁架防治方法，其特征是，所述锁 片(16)套在已穿过所述单孔状圆柱体的锚索上，然后利用张拉千斤顶将所述锁片(16)顶 入所述单孔状圆柱体的通孔中，所述内部空间的长度大于长矩形框架一端相连的张拉千斤 顶长度、另一端外露锚索端长度及装配间隙长度之和，所述内部空间的宽度大于张拉千斤 顶最大外径。
8.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的煤巷围岩冒顶垮帮的锚索桁架 防治方法，其特征是，与第二帮桁架位置不同的巷帮(7)上平行设有第一帮桁架，第一帮桁 架设有两根帮桁架锚索(10)，所述的两根帮桁架锚索(10)通过槽钢(8)向外倾斜伸入巷帮(7)纵深之处，伸入巷帮(7)纵深之处的帮桁架锚索(10)方向与水平方向夹角为β，靠近 顶板的帮桁架锚索(10)钻孔距其顶板为500 1500mm，靠近底板的帮桁架锚索(10)钻孔 距其底板为500 1500mm。
9.根据权利要求8所述的煤巷围岩冒顶垮帮的锚索桁架防治方法，其特征是，所述的 第二顶桁架和第二帮桁架设置顶板单体锚索( 和帮单体锚索(9)的支护步骤为(1)分别对煤巷顶板和巷帮(7)施工钻孔，并布置顶板单体锚索(5)和帮单体锚索 (9)，其中靠近巷帮(7)侧的顶板单体锚索(5)钻孔方向与铅垂方向夹角γ为10° 20°， 靠近煤巷顶板或底板的帮单体锚索(9)钻孔方向与水平方向夹角δ为10° 15°，顶板 单体锚索(5)伸入煤巷顶板深处为3 15m，帮单体锚索(9)深入巷帮(7)深处为3 8m ；(2)顶板单体锚索( 和帮单体锚索(9)通过顶钢带( 和帮钢带(31)穿入上述步骤 中所对应的钻孔内；然后用树脂药卷将各根锚索进行锚固；(3)使用张拉机具对各个锚索进行张拉预紧。
10.根据权利要求9所述的煤巷围岩冒顶垮帮的锚索桁架防治方法，其特征是，所述的 第一顶桁架和第一帮桁架设置顶板桁架锚索(6)和帮桁架锚索(10)的支护步骤为(1)在煤巷顶板靠近巷帮侧且距巷帮(7)为600 2000mm处两侧分别施工并布设钻 孔，钻孔角度与铅垂方向夹角α为65° 75°，深度为3 15m;分别在靠近煤巷顶板的帮 单体锚索距顶板长度为300 500mm处和靠近煤巷底板的帮单体锚索距底板长度为300 500mm处，施工并布设钻孔，巷帮(7)钻孔角度与水平方向夹角β为5° 15°，深度为3 8m ；(2)顶板桁架锚索(6)穿入上述步骤中的顶板桁架锚索的钻孔内，帮桁架锚索(10)通 过槽钢(8)穿入上述步骤中的帮桁架锚索(10)的钻孔内，然后用树脂药卷将各根锚索进行 锚固；(3)将两根顶板桁架锚索(6)露出顶板的部分分别从锚索连接锁紧器的两端锁紧 口伸入，并使两根顶板桁架锚索尾端处于同一轴线上，先对一根锚索进行锁紧，使其伸入连 接锁紧器的长度为200 300mm，并采用专用锁具进行锁紧，然后对另一端锚索采用张拉机 具进行张拉预紧，预紧力不低于100 180KN，使两根顶板桁架锚索联接为一整体，并沿整 个桁架形成“凹”槽型结构；将两根帮桁架锚索(10)露出顶板的部分锁紧在巷帮(7)的槽 钢(8)上，并使用张拉机具进行张拉预紧。
全文摘要
一种煤巷围岩冒顶垮帮的锚索桁架防治方法，属于矿业工程或土木工程领域，主要解决煤巷围岩冒顶垮帮事故的问题，该技术通过在煤巷顶板间隔设置多组顶板单体锚索和顶板桁架锚索对煤巷顶板进行支护，在巷帮间隔设置多组帮单体锚索和帮桁架锚索对巷帮进行支护，整个设计充分利用了锚索施工灵活，少占用断面、工期短、安全可靠、节约资金和施加预应力强等优点，顶板桁架锚索可以深入煤巷顶部的最大剪应力区，形成很强的预应力，帮桁架锚索可以伸入巷帮深处，并使用槽钢固定，形成很强的预应力，尤其对破损煤巷的加固与其它方法相比更具有优势。
文档编号E21D20/00GK102121389SQ201010196509
公开日2011年7月13日 申请日期2010年6月2日 优先权日2010年6月2日
发明者何富连 申请人:中国矿业大学(北京)