[发明专利]半刚性异型梁锚索桁架巷道支护系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿山巷道支护领域，特别涉及一种半刚性异型梁锚索桁架巷道支护系统。

背景技术

目前煤矿巷道支护技术是煤矿开采中的关键技术。保持围岩稳定，防止巷道过大变形和破坏是实现矿山安全、高效生产的必要条件。随着矿井向深度和广度发展，巷道支护问题表现得越来越突出。

目前，煤巷锚杆支护技术日趋成熟，锚杆支护范围已经从I、II、III级围岩逐渐应用到IV、V级围岩。但是在这些复杂条件下特别是对于深部高地应力大跨度的巷道，巷道顶板离层变形特别严重，只靠目前使用的锚杆锚索所还不能有效支护顶板，经常发生顶板整体沿巷帮两壁剪切滑落的现象；另外由于受高应力作用，煤层巷道的帮部变形也很大，常常造成巷道收缩变形致使巷道无法使用。特别是对于沿空掘巷，目前使用的高性能锚杆组合支护技术也显得无能为力。巷帮的变形量特别是煤柱侧帮，在掘巷之初就有明显的变形，到回采阶段，变形量通常达到总变形量的70％以上，断面收缩近2/3，巷道无法使用，甚至造成安全事故。许多工作面不得不停产翻修巷道或另开掘巷道，不仅支护成本很高，掘进速度低，而且带来很多安全隐患，严重制约采煤工作面的快速推进和矿井产量及效益的提高。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种支护强度高，安全性高，掘金速度快，特别是在巷道顶板破碎或顶板上方存在构造带或离层时，可以很好的控制顶板，改善支护受力状态，避免发生大面积冒顶事故的半刚性异型梁锚索桁架巷道支护系统。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种半刚性异型梁锚索桁架巷道支护系统，在所述巷道表面铺设有金属网，在煤岩顶板或巷帮上设置有半刚性异型梁锚索桁架，所述半刚性异型梁锚索桁架由带有半刚性节点的异型梁及锚索或锚杆组成，每根异形梁配有数根锚索或锚杆；所述锚索或锚杆穿过所述异型梁及金属网锚入到岩层中，并施加预应力，对围岩形成挤压兜护作用；所述锚索或锚杆外锚端安装有使锚索或锚杆端头与异型梁紧密配合的托盘及锁具。

所述异型梁截面为“II”形，该异型梁由纵向设置的腹板及纵横向设置的翼缘构成。

所述的半刚性节点通过高强螺栓与异型梁连接，半刚性节点上设有供锚索或锚杆连接用的锚索孔。

所述托盘为楔形托盘。

本发明具有以下优点：

1.支护系统的半刚性异型梁相比一般的槽钢梁、工字钢梁，护表面积大，刚度高，不易失稳，能更有效的传递锚杆锚索预应力到顶板或巷帮中，可将围岩变形控制在允许范围内，避免因过度变形而导致围岩本身的承载力丧失，从而确保支护系统的整体性。

2.支护系统的半刚性异型梁相比槽钢梁、工字钢梁，在相同支护强度要求的情况下，在经济性方面具有明显优势，节省钢材，降低成本，提高效益。

3.支护系统的支护强度高，整体支护性能调节空间大，半刚性异型梁与锚杆、锚索配合使用，可结合现场地质情况调整异型梁尺寸及锚杆和锚索的数量、型号等参数以进行力学性能的耦合，对巷道进行有效的支护。

4.支护系统的半刚性节点可以起到很好的柔性让压的作用，通过改变半刚性节点的数量、位置、长度等参数可调节其柔性让压性能，可调空间大，该结构能起到有效的让压作用，在支护系统承载力达到一定限度后，允许巷道产生一定的变形以释放压力。耦合让压支护保证了整体支护系统的稳定安全。

附图说明

图1是本发明巷道实施例结构示意图；

图2是图1俯视图；

图3是本发明半刚性异形梁锚索桁架正视结构图；

图4是图3俯视图；

图5是本发明异型梁结构放大图；

其中，1.锚杆，2.锚索，3.异型梁，4.金属网，5.半刚性节点，6.托盘及锁具，7.钢带，8.高强螺栓，9.锚索孔，10.腹板，11.翼缘。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1-5所示，在巷道表面铺设金属网4，在煤岩顶板下间隔设置异型梁3及钢带7，锚索2穿过异型梁3及金属网4锚入到岩层中，锚索2张拉并与异型梁3及其半刚性节点5通过托盘及锁具6相连，形成预应力，对顶板形成挤压兜护作用。当巷道两帮(简称巷帮)围岩情况较差时，巷帮同样可设置异型梁3，与锚杆1或锚索2固定实现顶帮支护强度耦合匹配，共同控制围岩变形。所述锚索2或锚杆1外锚端安装有使锚索2或锚杆1端头与异型梁3紧密配合的托盘及锁具6，托盘为楔形托盘。