[发明专利]煤矿巷道预应力鱼腹钢索组合支护结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矿巷道支护装置，尤其是一种煤矿巷道预应力鱼腹钢索组合支护结构。

背景技术

目前，现有煤矿巷道内的顶板支护一般采用“钢梁+锚杆或锚索”的支护方式，即在顶板顶部打锚杆、锚索，锚杆锚索固定在钢梁上。但是在实际巷道中由于锚杆长度不够，而巷道中的破碎煤层的厚度往往很大，因此锚杆末端难以锚固在坚硬岩层中，从而造成对顶板的支护强度不够的现象，存在安全隐患；在现场施工中，由于现有设备的不精确性，很难对锚杆(索)施加足够的预应力，致使其不能发挥应有的效果；此外，在钢梁中需要安装多个锚杆，这样就增加了钻孔的数量使得劳动强度高、施工效率低。因此传统的支护方式在施工进度和施工效果上都会产生不好的影响且有一定的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种工作效率高、省时省力、支护效果好、安全可靠的煤矿巷道预应力鱼腹钢索组合支护结构。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种煤矿巷道预应力鱼腹钢索组合支护结构，包括若干支梁，所述每个支梁下部均固定有一弧形桁架，每个支架两端均设有预应力施加装置，预应力施加装置上分别连接有预应力锚索和预应力钢索；所述预应力钢索绕过弧形桁架下底面，且其两端固定于预应力施加装置上。

所述支梁为钢梁，所述钢梁上设有锚索安装孔。

所述弧形桁架焊接固定于支梁上，弧形桁架为由若干根螺纹钢筋焊接成呈倒三角形，弧形桁架的底部焊接有供预应力钢索穿过的凹槽。

所述预应力施加装置为倒三角形结构，其上分别设置有预应力锚索和预应力钢索端部连接点，连接点处设有与预应力锚索和预应力钢索相连并能施加预应力的电机。

所述预应力锚索和预应力钢索均采用高强度钢绞线。

本发明包括钢梁、桁架、预应力锚索和预应力钢索及预应力施加装置，钢梁的两端装有施加预应力的预应力施加装置，用于预应力锚索和预应力钢索预应力的施加和固定，桁架焊接固定在钢梁上，通过预应力施加装置对下部钢索施加预应力，通过桁架将其传递到钢梁上，实现对破碎顶板的有效支护。在每个桁架的底端焊接凹槽，预应力钢绞线通过凹槽与桁架连接，钢梁通过预应力锚索固定在巷道顶板，钢梁断面形状为矿用型钢，发明整体呈现“鱼腹型”结构。

由于采用上述技术方案，与现有技术相比，本发明具有工作效率高、省时省力、施工操作方便、安全可靠、支护强度高的优点，同时体现了“先抗后让再抗”的思想。先抗：对鱼腹梁结构施加一定的预应力，体现了抗的思想，防止顶板下层，抵消了一部份的顶板垂直应力。后让：顶板下沉的过程中，鱼腹梁进行让压，钢索绷紧。再抗：让压的过程中钢索的预应力增加，又增大了对顶板的支撑力，从而体现了再抗的思想。

由于不用安装锚杆，在顶板上就不必钻更多的孔，实现了大跨度断面的有效支护，这样就节省了很多工时。另外，钢梁、桁架以及预应力钢绞线的安装过程可放在地面进行，这样就使得操作方便提高了工作效率，减少了劳动强度。本发明在支护中首先通过预应力长锚索将结构锚固在坚硬岩(煤)层中，同时由于在预应力钢绞线施加了预应力，会对桁架产生向上的支撑力，从而对顶板进行了预应力支护，能够有效抑制顶板的沉降变形，这样就解决了现有技术中顶板锚杆支护强度不高的隐患。此外，本发明整体采用鱼腹型结构，大大提高了对顶板的支护作用。另外，本发明充分发挥了巷道支护中的柔性支护思想，预应力锚索和预应力钢绞线都属于主动支护，使得支护与围岩共同承载，充分发挥围岩本身的强度。

附图说明

图1为本发明组装成一个整体时的结构示意图；

图2为附图1的A向示意图；

图3为图2中预应力施加装置部分放大示意图；

图4为图2中弧形桁架部分放大示意图；

图5为弧形桁架底部凹槽的结构示意图；

其中1.预应力锚索，2.支梁，3.桁架，4.预应力钢索，5.预应力施加装置。

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。

图1-图5中，支梁2为由I16型钢制成的钢梁。钢梁上有锚锁安装孔，使打眼、安装极为方便。预应力锚索1和预应力钢索4材料采用目前常用的7股高强度钢绞线，弧形桁架3底部的凹槽应根据钢绞线规格选取，保证凹槽与钢绞线有良好的匹配关系。本发明整体呈现“鱼腹型”结构。

使用时，首先组装桁架3，桁架选用Φ20的螺纹钢筋；然后焊接在支梁2上，并在桁架底部焊接凹槽；在钢带上钻4个螺栓孔，将预应力钢索4穿过凹槽，用预应力施加装置5施加预应力并固定在支梁2上，预应力的大小可根据围岩情况而定，一般控制在50～100KN；将组装好的结构运到支护现场，然后向顶板打预应力锚锁1同时将钢梁2固定在顶板上，锚索预应力的大小可根据围岩情况而定，一般控制在50～100KN，锚索的长度应保证锚索锚固在坚硬岩(煤)层中。