一种防治顶板滑移破坏的全锚索支护结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种防治顶板滑移破坏的全锚索支护结构，属于矿山的支护领域。
【背景技术】
[0002]在煤矿巷道支护领域，由于锚杆、锚索具有材料重量轻、安装简单、施工方便、支护速度快等优点，锚杆(索)支护已成为煤矿巷道最为常用的支护形式，并成功解决了大量巷道支护难题。该支护结构的作用原理是通过锚杆索高抗拉性能，将浅部离层煤岩体悬吊至深部稳定岩层上，防止顶板表面岩层下沉量过大。然而，大量工程实践已经表明，受强烈水平构造应力和采掘工程扰动影响，巷道顶板不但会沿铅垂方向发生下沉运动，还会沿水平方向发生滑移运动，有时水平方向滑移运动异常强烈。顶板发生滑移运动过程中，由于自顶板表面至深部各个层位岩层水平位移的差异性，相邻岩层间不可避免地发生不协调的错动变形，并造成岩体膨胀、破坏形成剪切裂缝和滑移块体，尤其是肩角部位直接顶与煤帮间极易发生错位、嵌入、台阶下沉现象，最终导致顶板浅部煤岩大范围破碎带。此外，顶板岩层滑移运动过程，岩层间剪应力迅速增大，抗剪强度较低的锚杆和锚索将会发生扭弯、剪断等支护失效问题，进而导致变形破坏进一步加剧。
[0003]顶板肩角部位补打倾斜锚杆(索）是控制顶板滑移运动的有效措施。然而，由于安装角度较大，锚杆(索)张拉过程困难;且因锚杆(索）的杆件结构倾斜穿过托盘和围岩，在预紧力施加过程中，其与围岩、托盘间为折弯结构，极易造成应力集中而引发杆件破断，亦不利于锚杆(索)预应力扩散。因此，根据顶板岩层滑移运动特点，亟需寻找一种合理的支护结构，既能有效控制顶板尤其是肩角部位滑移破坏，又能保证支护结构在运动过程中的持续有效。
【实用新型内容】
[0004]为克服顶板滑移运动过程中发生的错位、嵌入、台阶下沉及锚杆索扭弯、剪断等破坏现象，本实用新型提出了一种防治顶板滑移破坏的全锚索支护结构，该支护结构可大幅提高顶板岩层抗滑移破坏能力，并能保证支护结构对顶板岩层控制的持续性和有效性，施工简单、方便，支护效果好，具有广泛的实用性。
[0005]为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种防治顶板滑移破坏的全锚索支护结构，包括顶板，顶板上设置有多根短锚索，短锚索外端安装有托盘和锁具;顶板中间位置和肩角部位设置有长锚索，肩角部位长锚索外端安装有垫板、弹性垫圈和锁具;两帮设置有螺纹钢锚杆，螺纹钢锚杆外端安装有托盘和螺母。
[0006]进一步的，作为一种具体的结构形式，本实用新型所述短锚索为长度4000?6000mm，直径15?18mm的I X 7结构的普通锚索，长锚索为长度6000?9000mm，直径20?22mm的I X 19结构的大直径锚索。
[0007]进一步的，作为一种具体的结构形式，本实用新型所述垫板由梯形钢和环绕外侧的柔性缓冲层构成。
[0008]进一步的，作为一种具体的结构形式，本实用新型所述垫板背向岩壁一侧的外斜面上联接有弹性垫圈；垫板和弹性垫圈设有供锚索穿过的圆孔，圆孔垂直于外斜面。
[0009]本实用新型的有益效果是：（I)采用长、短锚索相互配合的支护结构对顶板进行支护，通过施加高预应力，改善了围岩受力状态，极大提高顶板岩层刚度和抗剪切破坏能力；
(2)采用大直径长锚索配合垫板、弹性垫圈对顶板肩角部位进行加固，锚索高锚固力可极大提高肩角煤岩体稳定性，并能沿水平方向削弱顶板岩层中的剪应力，避免了围岩错位、嵌入、台阶下沉等破坏现象；（3)锚索索体自身抗剪切强度要远大于锚杆，采用全锚索支护结构极大提高支护系统抗剪切破坏能力，可避免锚杆扭弯、剪短等破坏现象；（4)肩角锚索增设的垫板结构，可保证锚索索体与托板、围岩间无折弯现象，避免锚索受力集中而破断，且锚索索体垂直于托板外侧斜面，张拉方便且利于预应力扩散。
【附图说明】
[0010]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0011]图I为实施本实用新型的平面示意图。
[0012]图2为肩角长锚索安装示意图。
[0013]图中I.巷道，2.短锚索，3.托盘，4.锚索锁具，5.长锚索，6.垫板，7.弹性垫圈，8.螺纹钢锚杆，9.锚杆托盘，IO.螺母，11.梯形钢，12.柔性缓冲层，13.垫板外斜面，14.圆孔。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本实用新型的一个实施例作进一步的描述：
[0015]—种防治顶板滑移破坏的全锚索支护结构，包括步骤：
[0016]A、巷道I掘出后，在巷道顶板施工短锚索钻孔，短锚索孔应能延伸至坚硬顶板上
0.5?lm，安装短锚索2，短锚索2的自由端依次穿过托盘3和锁具4，并通过张拉设备对锚索施加高预应力，完成初步支护。短锚索2为长度4000?6000mm，直径15?18mm的I X 7结构的普通锚索，具体参数应结合顶板岩层特征及施工条件综合确定。
[0017]B、在巷道顶板中间位置施工长锚索钻孔，长锚索孔应能延伸至坚硬顶板上2?4m，安装长锚索5，长锚索5自由端依次穿过托盘3和锁具4，并通过张拉设备对锚索施加高预应力；同时，采用同样步骤在顶板肩角部位安装锚索5，长锚索5的自由端依次穿过垫板6(由柔性缓冲层12和梯形钢11构成）、弹性垫圈7和锁具4，并通过张拉设备施加高预应力。肩角长锚索安装过程如图2所示，其中，垫板中圆孔14开设位置应根据锚索安装角度而确定，应保证锚索与外斜面13保持垂直，以便于张拉设备施加高预紧力;柔性缓冲层由塑料制成，可以消除垫板与围岩间的应力集中；弹性垫圈位于锁具和垫板间，可减缓摩擦，极大降低预应力损失。长锚索为长度6000?9000mm，直径20?22mm的I X 19结构的大直径锚索，具体参数应结合顶板岩层特征及施工条件综合确定。
[0018]C、在顶板短锚索支护完成后，对两帮采用螺纹钢锚杆8配合托盘9、螺母10进行加固。
[0019]本实用新型所述的一种防治顶板滑移破坏的全锚索支护方结构，该支护结构可大幅提高顶板岩层抗滑移破坏能力，并能保证支护结构对顶板岩层控制的持续性和有效性，施工简单、方便，支护效果好，具有广泛的实用性。
[0020]需要说明的是，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述实例，本领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，都应涵盖于本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种防治顶板滑移破坏的全锚索支护结构，包括顶板，其特征在于:所述顶板上设置有多根短锚索（2)，短锚索（2)外端安装有托盘(3)和锁具(4);顶板中间位置和肩角部位设置有长锚索(5)，肩角部位长锚索(5)外端安装有垫板(6)、弹性垫圈（7)、锁具(4);两帮设置有螺纹钢锚杆(8)，螺纹钢锚杆(8)外端安装有托盘(9)和螺母(10)。2.根据权利要求I所述的一种防治顶板滑移破坏的全锚索支护结构，其特征在于:所述的短锚索⑵为长度4000?6000mm，直径15?18mm的I X 7结构的普通锚索，长锚索（5)为长度6000?9000mm，直径20?22mm的I X 19结构的大直径锚索。3.根据权利要求I所述的一种防治顶板滑移破坏的全锚索支护结构，其特征在于:所述的垫板(6)由梯形钢(11)和环绕外侧的柔性缓冲层(12)构成。4.根据权利要求I或3所述的一种防治顶板滑移破坏的全锚索支护结构，其特征在于：所述的垫板(6)背向岩壁一侧的外斜面(13)上联接有弹性垫圈（7);垫板(6)和弹性垫圈（7)设有供锚索穿过的圆孔(14)，圆孔(14)垂直于外斜面(13)。
【专利摘要】本实用新型涉及一种防治顶板滑移破坏的全锚索支护结构，包括顶板，顶板上设置有多根短锚索，短锚索外端安装有托盘和锁具；顶板中间位置和肩角部位设有长锚索，肩角部位长锚索外端安装有垫板、弹性垫圈、锁具，垫板由梯形钢和环绕外侧的柔性缓冲层构成，垫板背向岩壁一侧的外斜面上联接有弹性垫圈，垫板和弹性垫圈上设有供锚索穿过的圆孔；两帮设置有锚杆，锚杆外端安装有托盘和螺母。该支护结构根据顶板滑移破坏特点，采用长短锚索结合的方法维护顶板，提高了顶板煤岩抗滑移破坏的能力，避免肩角围岩发生错位、嵌入、台阶下沉等现象，可保证支护结构在顶板滑移运动过程中的持续有效，施工简单、方便，效果好，具有广泛的实用性。
【IPC分类】E21D21/00, E21D20/00
【公开号】CN205154203
【申请号】CN201520926599
【发明人】张广超, 何富连
【申请人】中国矿业大学(北京)
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月19日