伞状固定架煤矿锚杆结构分析_张继周.pdf

煤矿现代化2020 年第 1 期总第 154 期 0引言 我国煤矿主要是地下开采,需要在井下开掘大量 巷道,保持巷道畅通和围岩稳定对煤矿建设与安全生 产具有重要意义。 所以， 在开掘巷道时， 就需要采用科 学的方法和合理的支护材料对巷道进行有效的支护。 我囯煤矿巷道支护的主要形式有 3 种砌碹支 护、 棚室支护、 锚杆支护。 相对来说， 锚杆支护具有 掘进断面小、 支护成本低、 施工工艺简单、 有利于一次 成巷和快速掘进、 可以紧跟工作面支护等优点,所以， 锚杆支护是我国煤矿巷道支护的主要形式。 锚杆支护 又分为 锚网支护、 锚喷支护、 锚网喷支护、 锚网索支 护四种主要形式， 锚杆在这些支护形式当中是必不可 少的工具。 锚杆是一种安置在巷道围岩体内的杆状锚栓体 系。采用锚杆支护的巷道， 其实就是在巷道掘进后向 围岩中钻锚杆眼， 然后将锚杆安置在锚杆孔内， 对巷 道围岩进行加固， 以维护巷道的稳定性。 1伞状固定架锚杆结构特征 1.1伞状固定架锚杆总体结构特征 其结构包括锚杆杆体、 钻头、 垫板、 止浆塞、 以及 伞状固定架装置。 锚杆杆体包括内杆和外杆。 钻头焊 接在外杆最左侧， 锚杆外杆左部杆体上设有螺纹部和 钻头部， 锚杆螺纹部与钻头部相连处设有垫板。锚杆 止浆塞通过度固定板与垫板相连，锚杆内杆为空心 杆， 内部设有灌浆通道， 锚杆灌浆通道将位于锚杆杆 体最左侧的灌浆口与设置在钻头部四周的出浆口 相连。锚杆伞状固定架装置包括铰链接在钻头尾部 的固定上架，与固定上架位置相对的固定下架， 以 及位于内杆与外杆间将固定上架和固定下架相连 的钢丝。伞状固定架锚杆总体结构特征与装置功能 结构见图 1。 （a ）伞状固定架闭合状态 （b） 伞状固定架打开状态 1- 锚杆杆体； 2- 钻头； 3- 垫板； 4- 止浆塞； 5- 伞状固定架装置； 6- 内杆； 7- 外杆； 8- 螺纹部； 9- 钻头部； 、 10- 止浆塞； 11- 灌浆通道； 12- 灌浆口； 13- 出浆口； 14- 固定上架； 15- 固定下架； 16- 钢丝； 17- 螺旋钻纹； 18- 凹槽； 19- 复位弹簧； 20- 连接头 图 1伞状固定架锚杆结构示意图 伞状固定架煤矿锚杆结构分析 张继周 ， 王浩 （江苏安全技术职业学院 ， 江苏 徐州 221011 ） 摘要 针对传统煤矿支护方式及普通锚杆在安装和支护效果方面存在的问题，提出一种新型煤矿 锚杆结构设计。对于目前煤矿采深逐年加大， 围岩与应力变化复杂情况下， 伞状固定架锚杆结构设计 具有有利于钻进、 锚固效果好、 结构精巧、 提高支护有效性的优点， 具有广阔的市场前景。 关键词 伞状固定架 ； 锚杆 ； 支护 ； 锚固 ； 结构 中图分类号 TD353文献标识码 A文章编号 1009- 0797 （2020 ） 01- 0125- 03 Analysis of Anchor structure in Umbrella fixed frame Coal Mine ZHANG Jizhou ， WANG Hao （Jiangsu Institute ofSafetyand Technology, Xuzhou 221011 ， China ） Summaryaiming at the problems existing in the installation and support effect oftraditional coal mine supporting s and common bolt, This paper presents a newstructure design of bolt in coal mine. At present, the mining depth of coal mine is increasing year by year, and the change of surrounding rock and stress is complex. The design of umbrella fixed frame bolt structure is advantageous to drilling, the anchoring effect is good, the structure is exquisite, and the support effectiveness is improved, soit has a broad market prospect. Key words Umbrella fixed frame ; Anchorage ; support ; Anchorage ; structure 125 ChaoXing 煤矿现代化2020 年第 1 期总第 154 期 1.2与传统锚杆结构相比有哪些改进 伞状固定架锚杆与传统锚杆结构相比在五个方 面进行了改进 1 ） 伞状固定架锚杆钻头部的表面设有螺旋钻纹， 如图 2 所示。 图 2螺旋钻纹的结构示意图 2 ） 伞状固定架锚杆固定上架和固定下架的内侧 设有凹槽， 凹槽与出浆口相匹配， 如图 1 （b ） 所示。 3 ） 伞状固定架锚杆固定上架和固定下架与钻头 部间设有复位弹簧， 钻头部上设有凹槽， 复位弹簧可 位于凹槽中， 如图 1 （b ） 所示。 4 ）伞状固定架锚杆螺纹部上设有连接头，连接 头为四通连接头， 如图 3 所示。 5 ）伞状固定架锚杆钻头为实心结构，钻头顶端 椎体的锥度为 450。 图 3连接头结构示意图 2煤矿支护锚杆技术分析 2.1解决现有技术缺陷 伞状固定架锚杆要解决的技术问题是提供一种 煤矿支护锚杆以解决现有技术中导致的固定效果差、 灌浆效果差的多项缺陷。 为实现上述目的， 伞状固定架锚杆提供以下的技 术方案一种煤矿支护锚杆包括锚杆杆体、钻头、 垫 板、 止浆塞、 以及伞状固定架装置， 锚杆杆体包括内杆 和外杆， 钻头焊接在外杆最左侧， 外杆左部杆体上设 有螺纹部和钻头部，螺纹部与钻头部相连处设有垫 板， 垫板右侧设有止浆塞， 内杆为空心杆， 内部设有灌 浆通道， 灌浆通道将位于锚杆杆体最左侧的灌浆口与 设置在钻头部四周的出浆口相连， 伞状固定架装置包 括铰链接在钻头尾部的固定上架， 与固定上架位置相 对的固定下架， 以及位于内杆与外杆间将固定上架和 固定下架相连的钢丝。 2.2市场应用前景 此种煤矿支护锚杆，钻头部的表面设有螺旋钻 纹， 便于钻进， 固定上架和固定下架的内侧设有凹槽， 凹槽与出浆口相匹配， 可以使固定上架和固定下架可 以连接成为一整体， 固定上架和固定下架与钻头部间 设有复位弹簧， 钻头部上设有凹槽， 复位弹簧可位于 凹槽中， 有利于提高伞状固定装置的张力， 螺纹部上 设有连接头， 连接头为四通连接头， 可以与周围其他 支护锚杆相连， 钻头为实心结构， 钻头顶端椎体的锥 度为 45 度， 有利于钻进， 该煤矿支护锚杆具有锚固效 果、 结构精巧的优点， 具有广阔的市场前。 3伞状固定架锚杆具体实施方式 下面结合图 1 详细说明伞状固定架锚杆实施与 操作方式 伞状固定架锚杆包括锚杆杆体 1、 钻头 2、 垫板 3、 止浆塞 4、 以及伞状固定架装置 5。 锚杆杆体 1 包括内杆 6 和外杆 7。钻头 2 焊接在外杆 7 最左侧。 外杆 7 杆体上设有螺纹部 8 和钻头部 9， 螺纹部 8 与 钻头部 9 相连处设有垫板 3， 垫板 3 右侧设有固定板 10， 止浆塞 4 通过固定板 10 固定在垫板 3 上， 可以通 过垫板 3 在螺纹部 8 的移动， 来调节其位置， 便于止 浆。内杆 6 为空心杆， 内部设有灌浆通道 11， 灌浆通 道 11 将位于锚杆杆体 1 最左侧的灌浆口 12 与设置 在钻头部 9 四周的出浆口 13 相连，有利于从锚杆杆 体 1 的内部对钻头部 9 周围均匀的灌注水泥砂浆。 伞 状固定架装置 5 包括铰链接在钻头 2 尾部的固定上 架 14， 与固定上架 14 位置相对的固定下架 15， 以及 位于内杆 6 与外杆 7 间将固定上架 14 和固定下架 15 相连的钢丝 16， 可以通过钢丝 16 来调节固定上架 14 和固定下架 15 的张合，增强锚固效果。钻头部 9 的表面设有螺旋钻纹 17， 便于钻进， 固定上架 14 和 固定下架 15 的内侧设有凹槽 18。凹槽 18 与出浆口 13 相匹配， 在钻进的时候， 固定上架 14 和固定下架 15 可以紧密与钻头部 9 贴合。 固定上架 14 和固定下 架 15 与钻头部 9 间设有复位弹簧 19。 钻头部 9 上设 有凹槽 18。 复位弹簧 19 可位于凹槽 18 中， 有利于提 高伞状固定装置 5 的张力。螺纹部 8 上设有连接头 20。 连接头 20 为四通连接头， 可以与周围其他支护锚 杆相连。钻头 2 为实心结构， 钻头 2 顶端椎体的锥度 为 45 度， 有利于钻进。 采用以上伞状固定架锚杆实施与操作方式的有 益效果是 由于伞状固定架锚杆钻头部的表面设有螺 旋钻纹， 便于钻进。伞状固定架锚杆的固定上架和固 定下架的内侧设有凹槽， 凹槽与出浆口相匹配， 可以 使固定上架和固定下架可以连接成为一整体。 伞状固 定架锚杆固定上架和固定下架与钻头部间设有复位 弹簧， 钻头部上设有凹槽， 复位弹簧可位于凹槽中， 有 126 ChaoXing （上接第 124 页 ） 型” 卡固定， 两条钢管平行搭接时采用 “一字型” 卡固 定， 斜撑采用 “万向卡” 固定。平台高度可以根据现场 实际施工高度随意调节。 5效果对比分析 1 ）地轨运输系统对巷道要求较高，要有足够的 过卷距离， 安全间隙， 平车场等， 不能出现斜巷和拐弯 同时存在的情况， 不仅需要轨道， 轨枕， 夹板， 螺栓等 常规材料， 还需要投入阻车器， 挡车栏等安全设施， 材 料投入很大； 单轨吊轨道系统， 只需布置单轨吊轨道， 除需配套吊挂配件和吊挂锚杆外，不需要其他材料， 相对地轨单轨吊系统材料投入少， 且施工方便， 同时 便于回收， 大大节约了材料成本。 2 ）以往采用地轨运输系统， 安装、 撤除一个 150 个支架的工作面需要 45d 左右，使用单轨吊运输安 装、 撤除一个 150 个支架的综采工作面只需要 25d 左 右， 单轨吊运输系统将工期缩短 20d， 大大提高了生 产效率， 节约了人工成本。 3 ）工作面安装期间，其单轨吊轨道可以直接将 液压支架、 溜槽、 刮板链、 采煤机等重型设备直接吊装 至切眼内， 然后利用液压千斤顶进行调向对位， 相比 传统的地轨运输系统，减少了重型设备多次解体、 拆 装的中间环节和人员的投入， 优化了工作面的安装工 艺。 4 ）从安全管理角度上，无需像绞车运输那样在 巷道起伏处安装各类挡车及防跑车装置等安全设施， 使安全管理简单化， 系统可靠性更强。 6结语 采用单轨吊运输系统安撤工作面， 既缩短了工作 面的安撤工期， 节省了大量人力物力， 保障矿井的正 常接续和可持续发展， 又有利于安全管理， 安全得到 了更加有效的保障，产生巨大的企业效益和社会效 益。所以， 柴油单轨吊机车是一种适合我国大多数煤 矿作为矿井辅助运输设备升级改造的首选方案， 有着 良好的推广前景。 作者简介 王得胜， 男， 1985 年生， 工程师， 毕业于河南理工大学， 学士学位， 在兖矿集团兴隆庄煤矿从事安全管理工作。 （收稿日期 2019- 3- 18） 煤矿现代化2020 年第 1 期总第 154 期 利于提高伞状固定装置的张力。 伞状固定架锚杆螺纹 部上设有连接头， 连接头为四通连接头， 可以与周围 其他支护锚杆相连， 结构紧凑合理。伞状固定架锚杆 钻头为实心结构， 钻头顶端椎体的锥度为 450， 有利于 钻进。 4结语 总的来说， 伞状固定架锚杆具有锚固效果、 结构 精巧的优点， 具有广阔的市场前。 应当指出， 对于本领 域的普通技术人员来说， 在不脱离伞状固定架锚杆创 造构思的前提下， 还可以做出若干变形和改进。 参考文献 [1] 张寅， 别小飞， 张帅.大断面巷道支护技术在千秋煤矿的 应用[J].煤矿安全， 2011，（42） 1 107- 109. 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