用于高應(yīng)力軟弱破碎圍巖的鋼管桁架注漿加固與支護(hù)結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于高應(yīng)力軟弱破碎圍巖的鋼管桁架注漿加固與支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括五通接頭、頂桿、幫桿、肩桿和注漿錨桿，所述五通接頭包括五個(gè)互相連通的接口，頂桿、幫桿、肩桿和注漿錨桿安裝在五個(gè)接口上并共同組成一個(gè)以五通接頭為中心的支架，將四個(gè)上述支架連接在一起形成以四個(gè)五通接頭為頂點(diǎn)的方形框架結(jié)構(gòu)，每個(gè)方形框架沿五通接頭第一接口的軸線方向兩側(cè)分別設(shè)有一個(gè)與其結(jié)構(gòu)相同的方形框架，相鄰的兩個(gè)方形框架之間通過肩桿連接在一起形成以單個(gè)方形框架為基礎(chǔ)的多連體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明具有初始支護(hù)大、支護(hù)強(qiáng)度高、整體性好、支護(hù)控頂面積大、護(hù)表能力強(qiáng)、施工方便簡單和安全可靠的優(yōu)點(diǎn)，能夠大幅度提高松散圍巖穩(wěn)定性。
【專利說明】用于高應(yīng)力軟弱破碎圍巖的鋼管桁架注漿加固與支護(hù)結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地下采礦領(lǐng)域，特別涉及一種用于高應(yīng)力軟弱破碎圍巖的鋼管桁架注漿加固與支護(hù)結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]地下采礦前期開采引起的采空區(qū)較多，而隨著礦井的深入采礦環(huán)境也會(huì)越來越復(fù)雜，所開掘的巷道中常常會(huì)遇見松散破碎圍巖體，這種松動(dòng)圍巖體的整體性能差，承載能力有限，受到高地應(yīng)力和擾動(dòng)應(yīng)力的作用，就可能會(huì)導(dǎo)致隨掘隨冒或大變形現(xiàn)象。
[0003]目前，在松動(dòng)圍巖體的巷道進(jìn)行掘進(jìn)與維護(hù)時(shí)，一般采用樁楔、超前反底拱固定錨桿與管棚和預(yù)注漿進(jìn)行超前支護(hù)，這些技術(shù)在高應(yīng)力破碎巖體的掘進(jìn)、維護(hù)以及保證工人的施工安全方面發(fā)揮了重要作用，但是這些技術(shù)的操作復(fù)雜、適用范圍小和成本較大等缺點(diǎn)，使得其很難廣泛地在煤礦破碎帶中應(yīng)用，而且在掘進(jìn)與支護(hù)后會(huì)由于受松動(dòng)壓力大而容易使圍巖失穩(wěn)或冒頂，特別是在高應(yīng)力破碎巖體中，如布置反底拱固定錨桿和錨索支護(hù)，由于錨固端不能錨住穩(wěn)定巖體，極容易造成大量底鼓的產(chǎn)生。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種支護(hù)強(qiáng)度高、整體性好、施工方便簡單并且安全可靠的用于高應(yīng)力軟弱破碎圍巖的鋼管桁架注漿加固與支護(hù)結(jié)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案是:一種用于高應(yīng)力軟弱破碎圍巖的鋼管桁架注漿加固與支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括五通接頭、頂桿、幫桿、肩桿和注漿錨桿，所述五通接頭包括第一接口、第二接口、第三接口、第四接口和第五接口且五個(gè)接口彼此之間互相連通，其中第一接口、第二接口位于同一軸線上，第三接口、第四接口互相垂直且第三接口、第四接口所在平面垂直于第一接口的軸線，所述頂桿安裝在五通接頭的第三接口上，幫桿安裝在五通接頭的第四接口上，五通接頭的第一接口、第二接口上分別安裝有一根肩桿，注漿錨桿的一端安裝在五通接頭的第五接口上，另一端緊固于巷道圍巖內(nèi)，所述頂桿、注漿錨桿、肩桿和幫桿均為中空鋼管，所述五通接頭和安裝在五通接頭上的幫桿、頂桿、肩桿、注漿錨桿共同組成一個(gè)以五通接頭為中心的支架，將四個(gè)上述支架呈方形排列并通過頂桿和幫桿連接在一起形成以四個(gè)五通接頭為頂點(diǎn)的方形框架結(jié)構(gòu)，四個(gè)五通接頭上的注漿錨桿均朝向方形框架的外部，每個(gè)方形框架沿五通接頭第一接口的軸線方向兩側(cè)分別設(shè)有一個(gè)與其結(jié)構(gòu)相同的方形框架，相鄰的兩個(gè)方形框架之間通過肩桿連接在一起形成以單個(gè)方形框架為基礎(chǔ)的多連體結(jié)構(gòu)。
[0006]上述用于高應(yīng)力軟弱破碎圍巖的鋼管桁架注漿加固與支護(hù)結(jié)構(gòu)中，所述五通接頭的五個(gè)接口內(nèi)設(shè)有內(nèi)螺紋，所述頂桿、肩桿、幫桿的兩端均設(shè)有與所述內(nèi)螺紋匹配的外螺紋，所述注漿錨桿的一端設(shè)有與所述內(nèi)螺紋匹配的外螺紋。
[0007]上述用于高應(yīng)力軟弱破碎圍巖的鋼管桁架注漿加固與支護(hù)結(jié)構(gòu)中，所述注漿錨桿上套設(shè)有墊板和螺母，所述注漿錨桿的外表面上設(shè)有與所述螺母的內(nèi)螺紋匹配的外螺紋。
[0008]上述用于高應(yīng)力軟弱破碎圍巖的鋼管桁架注漿加固與支護(hù)結(jié)構(gòu)中，所述墊板為內(nèi)凹型墊板。
[0009]上述用于高應(yīng)力軟弱破碎圍巖的鋼管桁架注漿加固與支護(hù)結(jié)構(gòu)中，所述五通接頭中，第五接口、第三接口、第四接口位于同一平面內(nèi)且第五接口與第三接口、第四接口的夾角為135°。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明既發(fā)揮了中空鋼管注漿和錨桿注漿的錨注作用，又發(fā)揮了中空鋼管桁架的整體穩(wěn)定作用。具體表現(xiàn)如下:
第一、初始支護(hù)力大，能有效地提高松散存在圍巖的穩(wěn)定性。本發(fā)明采用高強(qiáng)度中空鋼管形成桁架式注漿加固與支護(hù)結(jié)構(gòu)，在支護(hù)時(shí)，可以迅速形成強(qiáng)有力的框架式結(jié)構(gòu)，能有效地阻止圍巖進(jìn)一步松動(dòng)；隨后的錨桿與注漿加固大大提高了破碎巖體的整體性，改善了巖體的承載性能；
第二、結(jié)構(gòu)整體性能好，抗壓能力強(qiáng)。本發(fā)明采用框架結(jié)構(gòu)的桁架式，而且其主體構(gòu)件為強(qiáng)度較高的中空鋼管和注漿錨桿，在進(jìn)行注漿后，其強(qiáng)度還會(huì)進(jìn)一步提高，這種高強(qiáng)度中空鋼管和注漿錨桿所形成的桁架結(jié)構(gòu)不但整體性好，而且抵抗圍巖壓力的能力非常強(qiáng)；第三、結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。本發(fā)明的主體構(gòu)件為中空鋼管和注漿錨桿，組裝時(shí)，僅通過五通接頭就能將中空鋼管和注漿錨桿連接起來，安裝更易于掌握；
第四、適應(yīng)能力強(qiáng)。本發(fā)明頂桿的形狀依據(jù)巷道輪廓外形進(jìn)行設(shè)計(jì)，不僅適應(yīng)于矩形巷道，也適應(yīng)于圓形等其它形狀的巷道，而且每一個(gè)支架均采用中空鋼管和注漿錨桿為主體而連接起來的，施工方便，適合于各種地質(zhì)條件復(fù)雜的地段。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2為圖1中五通接頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖3為圖1中注漿錨桿的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖4為圖1中頂桿與幫桿的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0016]本發(fā)明所有構(gòu)件均為高強(qiáng)度、高剛度鋼質(zhì)材料，構(gòu)件形狀、尺寸大小均依據(jù)巷道輪廓外形進(jìn)行制作，本例中僅以矩形巷道做介紹:
如圖1、圖2所示，本發(fā)明包括五通接頭1、頂桿2、幫桿3、肩桿4和注漿錨桿5，所述五通接頭I包括第一接口 1-1、第二接口 1-2、第三接口 1-3、第四接口 1-4和第五接口 1-5且五個(gè)接口彼此之間互相連通，其中第一接口 1-1、第二接口 1-2位于同一軸線上，第五接口1-5、第三接口 1-3、第四接口 1-4位于同一平面內(nèi)，在此平面內(nèi)第三接口 1-3、第四接口 1-4互相垂直，第五接口 1-5與第三接口 1-3、第四接口 1-4的夾角為135°，第三接口 1_3、第四接口 1-4、第五接口 1-5所在平面垂直于第一接口 1-1的軸線，所述頂桿2安裝在五通接頭I的第三接口 1-3上，幫桿3安裝在五通接頭I的第四接口 1-4上，五通接頭I的第一接口1-1、第二接口 1-2上分別安裝有一根肩桿4，注漿錨桿5的一端安裝在五通接頭I的第五接口 1-5上，另一端緊固于巷道圍巖內(nèi)，所述頂桿2、注漿錨桿5、肩桿4和幫桿3均為中空鋼管，所述五通接頭I和安裝在五通接頭I上的幫桿3、頂桿2、肩桿4、注漿錨桿5共同組成一個(gè)以五通接頭I為中心的支架，將四個(gè)上述支架呈方形排列并通過頂桿2和幫桿3連接在一起形成以四個(gè)五通接頭I為頂點(diǎn)的方形框架結(jié)構(gòu)，四個(gè)五通接頭I上的注漿錨桿5均朝向方形框架的外部，每個(gè)方形框架沿五通接頭I第一接口 1-1的軸線方向兩側(cè)分別設(shè)有一個(gè)與其結(jié)構(gòu)相同的方形框架，相鄰的兩個(gè)方形框架之間通過肩桿4連接在一起形成以單個(gè)方形框架為基礎(chǔ)的多連體結(jié)構(gòu)。
[0017]如圖2所示，所述五通接頭I的五個(gè)接口內(nèi)設(shè)有內(nèi)螺紋6，所述頂桿2、肩桿4、幫桿3的兩端均設(shè)有與所述內(nèi)螺紋6匹配的外螺紋，所述注漿錨桿5的一端設(shè)有與所述內(nèi)螺紋6匹配的外螺紋。
[0018]如圖3所示，所述注漿錨桿5上套設(shè)有內(nèi)凹型墊板7和螺母8，內(nèi)凹型墊板7具有一定的讓壓性能，所述注漿錨桿5的外表面上設(shè)有與所述螺母8的內(nèi)螺紋匹配的外螺紋。
[0019]施工方法:在巷道頂板肩窩部位傾斜45度斜向上打鉆孔及底腳傾斜向下45度打鉆孔，清洗鉆孔，安裝注漿錨桿5與墊板7，擰緊螺母10，裸露注漿錨桿5端部外螺紋，然后用五通接頭I的第五接口 1-5連接注漿錨桿5端部，待連接穩(wěn)定后，校正五通接頭I位置，將頂桿2、幫桿3、肩桿4和五通接頭I連接，五通接頭I和安裝在五通接頭I上的幫桿3、頂桿2、肩桿4、注漿錨桿5共同組成一個(gè)以五通接頭I為中心的支架，多個(gè)支架連接在一起形成以單個(gè)支架方形框架為基礎(chǔ)的多連體結(jié)構(gòu)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于高應(yīng)力軟弱破碎圍巖的鋼管桁架注漿加固與支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括五通接頭、頂桿、幫桿、肩桿和注漿錨桿，所述五通接頭包括第一接口、第二接口、第三接口、第四接口和第五接口且五個(gè)接口彼此之間互相連通，其中第一接口、第二接口位于同一軸線上，第三接口、第四接口互相垂直且第三接口、第四接口所在平面垂直于第一接口的軸線，所述頂桿安裝在五通接頭的第三接口上，幫桿安裝在五通接頭的第四接口上，五通接頭的第一接口、第二接口上分別安裝有一根肩桿，注漿錨桿的一端安裝在五通接頭的第五接口上，另一端緊固于巷道圍巖內(nèi)，所述頂桿、注漿錨桿、肩桿和幫桿均為中空鋼管，所述五通接頭和安裝在五通接頭上的幫桿、頂桿、肩桿、注漿錨桿共同組成一個(gè)以五通接頭為中心的支架，將四個(gè)上述支架呈方形排列并通過頂桿和幫桿連接在一起形成以四個(gè)五通接頭為頂點(diǎn)的方形框架結(jié)構(gòu)，四個(gè)五通接頭上的注漿錨桿均朝向方形框架的外部，每個(gè)方形框架沿五通接頭第一接口的軸線方向兩側(cè)分別設(shè)有一個(gè)與其結(jié)構(gòu)相同的方形框架，相鄰的兩個(gè)方形框架之間通過肩桿連接在一起形成以單個(gè)方形框架為基礎(chǔ)的多連體結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于高應(yīng)力軟弱破碎圍巖的鋼管桁架注漿加固與支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述五通接頭的五個(gè)接口內(nèi)設(shè)有內(nèi)螺紋，所述頂桿、肩桿、幫桿的兩端均設(shè)有與所述內(nèi)螺紋匹配的外螺紋，所述注漿錨桿的一端設(shè)有與所述內(nèi)螺紋匹配的外螺紋。
3.如權(quán)利要求2所述的用于高應(yīng)力軟弱破碎圍巖的鋼管桁架注漿加固與支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述注漿錨桿上套設(shè)有墊板和螺母，所述注漿錨桿的外表面上設(shè)有與所述螺母的內(nèi)螺紋匹配的外螺紋。
4.如權(quán)利要求3所述的用于高應(yīng)力軟弱破碎圍巖的鋼管桁架注漿加固與支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述墊板為內(nèi)凹型墊板。
5.如權(quán)利要求1所述的用于高應(yīng)力軟弱破碎圍巖的鋼管桁架注漿加固與支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述五通接頭中，第五接口、第三接口、第四接口位于同一平面內(nèi)且第五接口與第三接口、第四接口的夾角為135°。
【文檔編號】E21D20/02GK104265329SQ201410511469
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】余偉健, 郭罡業(yè), 杜少華, 王衛(wèi)軍, 李樹清 申請人:湖南科技大學(xué)