一种自锁式巷道顶帮支护装置的制作方法

本发明涉及巷道支护设备领域，具体地说，涉及一种自锁式巷道顶帮支护装置。

背景技术：

我国的煤炭资源丰富，但长期以来，我国粗放型的煤炭产业发展模式以及大规模的采掘活动，使得我国煤炭开采以每年8-12米(部分地区为10-20m)的速度向下延伸，煤矿巷道围岩压力显见剧烈，巷道变形加剧，尤其针对破碎程度较大或者软弱围岩的变形更是如此。因此，煤炭资源的安全高效开采与巷道围岩支护技术密切相关。

巷道围岩支护技术已有很长的发展历史，尤其是近50年以来，不同形式及内容的实验、实测及研究等非常活跃,并在巷道布置、巷道保护、巷道卸压以及巷道支护与监测等各个方面都取得了丰硕的成果。在国外的代表性理论有20世纪初发展起来的古典压力理论、坍落拱理论、新奥法以及能量支护理论等。国内学者的成果有岩性转化理论、联合支护技术、松动圈理论以及软岩工程力学支护理论等。在以上支护理论中，支护阻力对控制围岩的变形破坏起着决定性作用，在额定载荷条件下，支护阻力越高围岩变形量越小。

在煤矿巷道的设计规划时，矩形巷道的使用十分广泛。矩形由于顶部两个角点的应力集中程度较高，变形十分剧烈，造成了巷道顶帮的大变形。研究表明，因为矩形巷道两侧顶帮狭小空间的限制，单独使用锚杆锚索、锚网喷或者u型钢支护等巷道围岩控制技术对于解决巷道顶帮的大变形问题时，无法提供足够的支护阻力。而通过增加锚杆密度和杆体强度造成了支护材料的严重浪费。

综上所述，巷道在变形破坏过程中，顶帮的变形是最为剧烈的，现有的支护技术无法提供足够的支护阻力，对加固顶部效果有限。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种自锁式巷道支护杆。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

本发明提供一种巷道顶帮支护装置，包括两条高强度钢带和多根支护杆组件，所述高强度钢带上设有与支护杆组件相适配的圆形凹槽，所述支护杆组件的两端分别与两根高强度钢带的圆形凹槽相连接。

本发明的有益效果是：本发明的巷道顶帮支护装置将两条高强钢带可以将若干件自锁式支护杆组件连接并形成一个支护整体，使多根杆件发挥一体化支护效果，对巷道围岩产生应力集中的区域加强支护，防止顶帮变形。

进一步，所述支护杆包括第一杆体和第二杆体，所述第一杆体的一端和第二杆体的一端通过螺纹自锁式连接。

进一步，所述第一杆体包括第一杆本体和螺纹连接段，所述第一杆本体和螺纹连接段的一体成型，所述螺纹连接段上设有外螺纹。

进一步，所述第二杆体包括第二杆本体和螺纹连接管，所述第二杆本体和螺纹连接管的一体成型，所述螺纹连接管内设有与外螺纹相适配的内螺纹。

上述进一步方案的有益效果在于：通过第一杆件和第二杆件的拧转，支护杆的长度可调节，可适用于不同宽度的巷道支护；并且能够根据摩擦自锁原理，在支护杆的两端施加的压力无论多大，支护杆都不会发生轴向压缩变形，实现对巷道顶帮的支护加固。

进一步，所述外螺纹的深度为螺纹连接段直径的0.1-0.15倍。

进一步，所述外螺纹的切线与垂直于第一杆体的你轴线的平面之间的夹角α为5到30°

进一步，还包括金属织网层，所述金属织网层包裹在第一杆体和第二杆体的外侧。

进一步，所述金属织网层由弹性钢丝或者弹性铜丝制成，所述金属织网层具有弹性。

进一步，还包括防腐层，所述防腐层套设在金属织网层的外侧，所述防腐层由橡胶或者乳胶制成，所述防腐层与金属织网层紧密贴合。

进一步，所述多个圆形凹槽在高强度钢带上等间距分布。

进一步，所述高强钢带上的圆形凹槽的直径等于支护杆组件的外径。

上述进一步方案的有益效果在于：等间距分布的圆形凹槽与支护杆组件相配合，能够保证受力的均匀分布，从而更好的实现对巷道的支护。

附图说明

图1为本发明的巷道顶帮支护装置的结构示意图；

图2为本发明的支护杆组件的结构示意图；

图3为图2的a部位的放大图；

图4为本发明的支护杆组件的剖面结构示意图

图5为本发明的高强度钢带的结构示意图；

图6为本发明的金属织网层的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，本发明提供一种巷道顶帮支护装置，包括两条高强度钢带5和多根支护杆组件，所述高强度钢带5上设有与支护杆组件相适配的圆形凹槽51，所述支护杆组件的两端分别与两根高强度钢带5的圆形凹槽51相连接。本发明的巷道顶帮支护装置将高强度钢带和支护杆组件形成支护整体，对巷道围岩产生应力集中的区域加强支护，防止顶帮变形，其中高强度钢带可由上面上直接购买，方便耐用。

如图2所示，所述支护杆组件包括第一杆体1和第二杆体2，所述第一杆体1的一端和第二杆体2的一端通过螺纹自锁式连接。如图3所示，自锁现象是指如果作用于物体的主动力的合力f的作用线在摩擦角α之内(摩擦角α的正切值等于材料的摩擦系数，即tanα＝f，f为材料摩擦系数。)，则无论这个力怎样大，总有一个全约束反力f’与之平衡，物体保持静止；反之，如果主动力的合力f的作用线在摩擦角之外，则无论这个力多么小，物体也不可能保持平衡。这种与力大小无关而与摩擦角有关的平衡条件称为自锁条件。物体在这种条件下的平衡现象称之自锁现象。

所述第一杆体1包括第一杆本体11和螺纹连接段12，所述第一杆本体11和螺纹连接段12的一体成型，所述螺纹连接段12上设有外螺纹13。

所述第二杆体2包括第二杆本体21和螺纹连接管22，所述第二杆本体21和螺纹连接管22的一体成型，所述螺纹连接管22内设有与外螺纹相适配的内螺纹23。内螺纹和外螺纹的适配连接，进一步保证了自锁现象的实现。

由此，通过螺纹的拧转，支护杆组件的长度可调节，所以可适用于不同宽度的巷道支护；此外，根据自锁原理，在支护杆组件的两端施加的力无论怎样大，支护杆组件都不会发生轴向变形。

所述外螺纹13的深度为螺纹连接段直径的0.1-0.15倍。这一螺纹深度既保证了自锁现象的实现，又能保证在控制支护杆组件长度与巷道是配饰，操作方便。

所述外螺纹23的切线与垂直于第一杆体的你轴线的平面之间的夹角α为5到30°。

如图4所示，还包括金属织网层3，所述金属织网层3包裹在第一杆体1和第二杆体2的外侧。金属织网层的设置为支护杆组件做了双保险，进一步的加强了本发明的巷道顶帮支护装置的强度。

所述金属织网层3由弹性钢丝或者弹性铜丝制成，所述金属织网3层具有弹性。如图6所示，所述弹性织网采用经线纬线的交错编织法编织而成，故而其在轴向和径向方向均具有一定的弹性，而有弹性的金属织网层能够更好的与杆体贴合适配。

如图4所示，还包括防腐层4，所述防腐层4套设在金属织网层3的外侧，所述防腐层4由橡胶或者乳胶制成，所述防腐层4与金属织网层3紧密贴合。防腐层的设置能够减缓杆体和织网层的老化速度从而延长支护装置的使用寿命。

如图5所示，所述多个圆形凹槽在高强度钢带上等间距分布。均匀分布的圆形凹槽表明与之适配的支护杆组件也是均匀分布的，这样力的分布更加均匀，更加利于巷道顶帮的支护。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。