[实用新型]一种防治顶板滑移破坏的全锚索支护结构

说明书

技术领域

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

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。

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

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。

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。

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1×7结构的普通锚索，长锚索为长度6000～9000mm，直径20～22mm的1×19结构的大直径锚索。

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。

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。

本实用新型的有益效果是：(1)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

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为实施本实用新型的平面示意图。

图2为肩角长锚索安装示意图。

图中1.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，10.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

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：

一种防治顶板滑移破坏的全锚索支护结构，包括步骤：