一种恒阻大变形桁架锚索支护装置

技术领域

本发明涉及顶板支护的技术领域，具体而言，涉及一种恒阻大变形桁架锚索支护装置。

背景技术

对于复杂顶板条件的巷道，如近距离采空区下的巷道或者上覆近距离含水层的巷道，由于巷道顶板的支护范围有限，所以需要采取具有针对性的围岩控制方案进行控制。但是，现有技术中的支护装置的支护强度都比较弱，支护效果比较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种恒阻大变形桁架锚索支护装置，以解决现有技术中存在的支护装置的支护强度比较弱的技术问题。

本发明提供的恒阻大变形桁架锚索支护装置，包括护表钢板、滑移体和斜拉锚索，所述护表钢板沿其长度方向的两端均设置有滑移通道，所述滑移通道的内壁设置有多组恒阻凸起，多组所述恒阻凸起沿所述护表钢板的长度方向间隔设置；所述护表钢板还设置有避让孔；所述滑移体设置于所述滑移通道，且克服所述恒阻凸起的阻力后可沿所述护表钢板的长度方向滑动；所述斜拉锚索的一端固定设置于所述滑移体，另一端穿过所述避让孔后向外斜插于待支护顶板的煤岩体。

本发明提供的恒阻大变形桁架锚索支护装置，能够产生以下有益效果：

本发明提供的恒阻大变形桁架锚索支护装置，作为桁架的护表钢板，能够对巷道顶板实施面接触支护；斜拉锚索配合护表钢板，则能够对巷道顶板同时提供垂直方向和水平方向的高挤压预紧力，使锚固区域的煤岩体处于多向高压应力状态；当顶板下沉时，护表钢板通过变形让压，同时滑移体克服滑移通道内恒阻凸起的阻力向护表钢板的端部滑动，以实现变形让压。即，本发明提供的恒阻大变形桁架锚索支护装置，护表面积比较大，能够提供多方向的高预紧力，且在顶板下沉时能够提供恒定的阻力，所以支护强度高且持久，支护效果好。

进一步地，所述滑移通道沿周向封闭设置。

该技术方案下，滑移通道的通道壁能够对恒阻凸起以及滑移体位于滑移通道内的部分起到良好的防护作用，也能够有效避免杂物进入滑移通道内导致滑移体滑移不顺畅的情况发生。

进一步地，所述恒阻凸起为螺纹。

进一步地，所述螺纹为刚性螺纹。

进一步地，所述避让孔为长圆孔，所述避让孔的长度方向与所述滑移体的滑动方向一致。

该技术方案下，当顶板下沉变形时，顶板施加作用力于支护装置，滑移体向两端滑移，同时斜拉锚索沿避让孔向两端移动。

进一步地，所述滑移体设置有锚索孔，所述锚索孔与所述避让孔连通，且自远离所述护表钢板的一端至靠近所述护表钢板的一端，所述锚索孔向就近的所述护表钢板的端部倾斜设置；所述斜拉锚索穿设于所述锚索孔。

该技术方案下，施工时，使斜拉锚索与顶板锚固的一端依次穿过锚索孔和避让孔，然后斜插入顶板内。

进一步地，所述支护装置还包括加强锚索，所述护表钢板沿其长度方向的两端固定设置有固定板，所述加强锚索的两端分别固定设置于对应的所述固定板。

该技术方案下，加强锚索也能够提供抵抗顶板变形的阻力，所以加强锚索能够增强支护装置的支护强度。

进一步地，所述加强锚索的数量为两根，且沿所述护表钢板的宽度方向，两根所述加强锚索分别设置于所述滑移体的两侧。

进一步地，沿所述护表钢板的宽度方向，两根所述加强锚索对称设置于所述滑移体的两侧。

该技术方案下，支护装置的支护强度对称，对顶板的支护作用比较均衡。

进一步地，所述加强锚索的长度方向与所述护表钢板的长度方向一致。

进一步地，沿所述护表钢板的宽度方向，所述滑移体的至少一侧设置有导向孔，所述导向孔的延伸方向与所述滑移体的运动方向一致；所述加强锚索穿设于与其同侧的所述导向孔，且所述滑移体能够沿所述加强锚索滑动。

该技术方案下，加强锚索不仅起到提高支护强度的作用，还对滑移体起到限位和导向的作用。

进一步地，所述护表钢板还固定设置有至少一个限位管，所述限位管与所述加强锚索两者的中心线重合，所述加强锚索穿设于所述限位管。

该技术方案下，限位管对加强锚索起到限位作用，能够有效避免加强锚索在护表钢板承受压力变形时脱离护表钢板，从而能够提高支护效果。

进一步地，所述护表钢板为平钢板，或者，所述护表钢板为W钢带。

该技术方案下，相对于传统的工字钢和槽钢，平钢板和W钢带具有一定变形能力，当顶板下沉时，能够变形让压，所以，采用平钢板或W钢带能够提高桁架的柔性，有助于实现柔性支护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的恒阻大变形桁架锚索支护装置的局部横剖结构示意图；

图2为本发明实施例提供的恒阻大变形桁架锚索支护装置的纵剖结构示意图。

附图标记说明：

100-护表钢板；110-避让孔；

200-滑移体；210-锚索孔；

300-滑移通道；310-螺纹；

400-斜拉锚索；

510-加强锚索；520-固定板；530-固定件；540-限位管。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例提供一种恒阻大变形桁架锚索支护装置，如图1和图2所示，该支护装置包括护表钢板100、滑移体200和斜拉锚索400，护表钢板100沿其长度方向的两端均设置有滑移通道300，滑移通道300的内壁设置有多组恒阻凸起，多组恒阻凸起沿护表钢板100的长度方向间隔设置；护表钢板100还设置有避让孔110；滑移体200设置于滑移通道300，且克服恒阻凸起的阻力后可沿护表钢板100的长度方向滑动；斜拉锚索400的一端固定设置于滑移体200，另一端穿过避让孔110后向外斜插于待支护顶板的煤岩体。

本实施例提供的恒阻大变形桁架锚索支护装置，作为桁架的护表钢板100，能够对巷道顶板实施面接触支护；斜拉锚索400配合护表钢板100，则能够对巷道顶板同时提供垂直方向和水平方向的高挤压预紧力，使锚固区域的煤岩体处于多向高压应力状态；当顶板下沉时，护表钢板100通过变形让压，同时滑移体200克服滑移通道300内恒阻凸起的阻力向护表钢板100的端部滑动，以实现变形让压。即，本实施例提供的恒阻大变形桁架锚索支护装置，护表面积比较大，能够提供多方向的高预紧力，且在顶板下沉时能够提供恒定的阻力，所以支护强度高且持久，支护效果好。

具体地，本实施例中，滑移通道300沿周向封闭设置。此种设置形式下，滑移通道300的通道壁能够对恒阻凸起以及滑移体200位于滑移通道300内的部分起到良好的防护作用，也能够有效避免杂物进入滑移通道300内导致滑移体200滑移不顺畅的情况发生。当然，在本申请的其他实施例中，滑移通道300不限于为周向封闭的通道，而是也可以具有开口，例如：滑移通道300的与护表钢板100相对的通道壁设置有开口，该开口可以沿护表钢板100的长度方向延伸设置，且可以贯穿通道壁的两端；至于该开口的宽度，则可以视滑移体200的宽度而定，只要保证该通道壁能够对位于滑移通道300内的滑移体200起到限位作用即可。

具体地，本实施例中，滑移通道300垂直于其轴向的截面呈方框状。

具体地，本实施例中，如图1和图2所示，滑移通道300的各个侧壁均设置有恒阻凸起。如此设置，各组恒阻凸起提供的阻力均比较大，所以能够承受顶板比较大的变形压力。当然，在本申请的其他实施例中，也可以只有部分侧壁设置有恒阻凸起，例如：也可以只有沿护表钢板100宽度方向相对的两个侧壁设置有恒阻凸起，只要能够满足阻力要求即可。

具体地，本实施例中，恒阻凸起为螺纹310，一圈螺纹310可以为一组恒阻凸起。进一步地，螺纹310为刚性螺纹，即螺纹310需要具有一定的强度以提供所需的阻力。

此处需要说明的是，在本申请的其他实施例中，恒阻凸起不限于为螺纹310，而是还可以为其他结构形式，例如：恒阻凸起为横截面为梯形的凸起。此外，本实施例中，一组恒阻凸起为完整的一圈凸起，但是，在本申请的其他实施例中，一组恒阻凸起也可以为沿周向间隔设置的多段凸起。即，只要能够提供恒定的阻力，本申请对恒阻凸起的具体结构形式和排布方式均可以不作限制。

具体地，本实施例中，避让孔110为长圆孔，避让孔110的长度方向与滑移体200的滑动方向一致。当顶板下沉变形时，顶板施加作用力于支护装置，滑移体200向两端滑移，同时斜拉锚索400沿避让孔110向两端移动。

具体地，本实施例中，如图1和图2所示，滑移体200设置有锚索孔210，锚索孔210与避让孔110连通，且自远离护表钢板100的一端至靠近护表钢板100的一端，锚索孔210向就近的护表钢板100的端部倾斜设置；斜拉锚索400穿设于锚索孔210。施工时，使斜拉锚索400与顶板锚固的一端依次穿过锚索孔210和避让孔110，然后斜插入顶板内。

具体地，本实施例中，如图1所示，支护装置还包括加强锚索510，护表钢板100沿其长度方向的两端固定设置有固定板520，加强锚索510的两端分别固定设置于对应的固定板520。此种设置形式下，加强锚索510也能够提供抵抗顶板变形的阻力，所以加强锚索510能够增强支护装置的支护强度。

具体地，本实施例中，加强锚索510通过固定件530固定于固定板520，进一步地，加强锚索510为钢绞线；固定件530为锁具。

具体地，本实施例中，如图1所示，加强锚索510的数量为两根，且沿护表钢板100的宽度方向，两根加强锚索510分别设置于滑移体200的两侧。

更具体地，本实施例中，沿护表钢板100的宽度方向，两根加强锚索510对称设置于滑移体200的两侧。如此设置，支护装置的支护强度对称，对顶板的支护作用比较均衡。

具体地，本实施例中，如图1所示，加强锚索510的长度方向与护表钢板100的长度方向一致。

具体地，本实施例中，沿护表钢板100的宽度方向，滑移体200的两侧设置有导向孔，导向孔的延伸方向与滑移体200的运动方向一致；加强锚索510穿设于与其同侧的导向孔，且滑移体200能够沿加强锚索510滑动。此种设置形式下，加强锚索510不仅起到提高支护强度的作用，还对滑移体200起到限位和导向的作用。

此处需要说明的是，在本申请的其他实施例中，滑移体200不限于两侧均设置有导向孔，也可以只有一侧设置有导向孔。此外，用于滑移体200滑移时导向的结构也不限于导向孔和加强锚索510，而是还可以为其他结构，例如：护表钢板100上可以设置有滑槽，滑移体200上可以设置有滑块，滑块与滑槽匹配，滑移体200移动时，滑块沿滑槽滑动。

具体地，本实施例中，固定板520与滑移通道300的端口相对设置，固定板520能够阻挡滑移体200，以免其自滑移通道300的端口滑出。如此设置，固定板520不仅能够固定加强锚索510，还能够阻挡滑移体200以防其脱离滑移通道300而滑出；而且，加强锚索510与滑移体200施加于固定板520的作用力方向相反，所以，加强锚索510能够借助固定板520阻挡滑移体200脱离滑移通道300滑出，滑移体200则能够通过固定板520对加强锚索510施加拉力，从而提高加强锚索510的支护力。

具体地，本实施例中，护表钢板100还固定设置有至少一个限位管540，限位管540与加强锚索510两者的中心线重合，加强锚索510穿设于限位管540。此种设置形式下，限位管540对加强锚索510起到限位作用，能够有效避免加强锚索510在护表钢板100承受压力变形时脱离护表钢板100，从而能够提高支护效果。

更具体地，本实施例中，每根加强锚索510配置有三个限位管540，且沿护表钢板100的长度方向，其中一个居中设置，另外两个则分别靠近一个端部设置。

优选地，滑移体200设置导向孔的部位位于相邻的两个限位管540之间，且靠近护表钢板100的端部设置的限位管540能够阻挡滑移体200的滑移，以免其自滑移通道300的端口滑出。

具体地，本实施例中，护表钢板100为平钢板，或者，护表钢板100为W钢带。相对于传统的工字钢和槽钢，平钢板和W钢带具有一定变形能力，当顶板下沉时，能够变形让压，所以，采用平钢板或W钢带能够提高桁架的柔性，有助于实现柔性支护。

综上，本实施例提供的恒阻大变形桁架锚索支护装置，其工作过程大致如下：

在巷道顶板施工上述恒阻大变形桁架锚索支护装置后，支护装置对顶板施加多方向高预紧力；

待顶板变形下沉时，护表钢板100变形让压，同时滑移体200在顶板施加于支护装置的水平分力的推动下向护表钢板100的两端滑移；

滑移通道300的内表面布置的恒阻凸起（即螺纹310）阻挡滑移体200滑动，当水平推力大于恒阻凸起的阻力时，滑移体200破坏恒阻凸起并进一步移动；

滑移体200每破坏一组恒阻凸起（即一圈螺纹310），滑移至下一组恒阻凸起时会遇到相同的阻力，多组恒阻凸起通过提供恒定的工作阻力，防治桁架锚索支护装置失效，直至水平分力小于恒阻凸起的阻力，达到变形让压的目的。

本实施例提供的桁架锚索支护装置，护表面积大，能够同时提供垂直方向和水平方向的高预紧力，能够让压变形适应巷道顶板下沉的特性，且在让压变形的过程中能够保持恒定的工作阻力，实现恒阻让压支护，可应用于近距离采空区或近距离含水层顶板的支护，对于加强顶板支护，提高巷道稳定性具有明显优势，可以弥补顶板支护长度有限导致的支护强度降低的不足。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。