本發明專利技術涉及巷道圍巖錨固技術領域，且公開了一種錨具與托盤耦合嵌套圍巖防壓剪增效型錨固系統及方法，錨固系統包括托盤，錨具、鉆頭機構、安裝預緊機構及擴張筒，托盤包括盤體與中部的嵌套塊，嵌套塊底部耦合有錨具，外輪廓與圍巖耦合；采用與托盤上底面尺寸相同的鉆頭機構，若安裝錨桿，錨具安裝預緊機構配合擴展臂實現錨具預緊達到設計要求；若安裝錨索，則剪切錨索外露部分，采用擴張筒，展開剩余鋼絞線并貼附于托盤表面。本發明專利技術采用的錨固系統及方法，錨具、托盤及錨桿、錨索不受支架擠壓及剪錯影響，且托盤變形會進一步握緊錨具，避免出現錨具損壞而導致的支護系統損毀問題且可增強錨固效果，適用范圍廣泛，具有十分重要的應用價值。用價值。用價值。
【技術實現步驟摘要】
錨具與托盤耦合嵌套圍巖防壓剪增效型錨固系統及方法
[0001]本專利技術涉及巷道圍巖錨固
，尤其是涉及一種錨具與托盤耦合嵌套圍巖防壓剪增效型錨固系統及方法。
技術介紹
[0002]當前，錨桿與錨索作為最重要的主動支護技術手段，廣泛應用于各類巷道圍巖的穩定性控制且發揮重要作用。錨桿與錨索通過錨具實現預緊，錨桿與錨索的支護阻力傳遞給錨具，錨具傳遞給托盤，托盤傳遞給圍巖，達到控制巷道變形的目的。
[0003]目前，廣泛采用的錨桿、錨索支護形式是托盤緊貼于圍巖外側面，錨具置于托盤的外側面，即托盤與錨具均外置于圍巖表面，這會帶來幾大問題：（1）錨具在外在復雜環境影響下，可能會發生一定程度的銹蝕，錨具整體承載強度降低甚至損壞，進而導致錨桿或者錨索的支護力銳減甚至失效；（2）外置錨具容易受到外部機械設備等的碰撞、擠壓、剪錯等損壞性影響：例1，綜采或綜放工作面停采期間，強力支架支護頂板，外置錨具會受到支架的反復擠壓剪錯，置于支架上方的錨桿或者錨索的錨具大量被擠壓損壞，支護系統的支護效果銳減甚至失效，進而引發冒頂埋架事故；例2，由于機械化水平的發展，目前工作面兩巷的超前支護普遍采用效率高且操作方便的高強超前支架支撐，超前支架反復支撐頂板，會導致頂板的錨桿與錨索的鎖具出現嚴重損毀，極大破壞了原有錨固系統，強采動影響條件下，巷道頂板的穩定性大大降低；例3，切頂沿空留巷過程中，超前工作面一定距離及滯后工作面一定距離均需要高阻力支架或者單元支架支撐頂板，由于支架的頂梁覆蓋面積較大，錨具被擠壓損毀不可避免，這會導致沿空留巷頂板的穩定性顯著降低，尤其是靠近采空區側的頂板；（3）外置錨具會縮小巷道的有效可用空間。
[0004]對于反向拉壓式整體式托盤，主要應用于頂板采用錨索支護且煤體強度較小，煤體強度較大時，錨具難以插入煤體，導致托盤無法緊壓頂板，起不到支護效果；由于錨具尺寸遠小于托盤，要求錨具強度和剛度較大程度上高于托盤的強度和剛度，而整體式托盤，不方便實現對托盤局部進行均勻強化處理，且錨桿支護的適用性受到很大限制；對于無錨具整體托盤，托盤依舊外置圍巖，在支架帶壓移架過程中依舊會存在強烈的剪錯破壞效果。
[0005]若采用傳統的托盤及錨具全部內嵌入頂板的方式，鑿孔深，錨具部分的裸孔程度過大，支架支撐頂板過程中會引起裸孔區域嚴重破壞而導致頂板圍巖進一步破碎，鋼帶與金屬網難以嵌入，所以托盤、錨具與圍巖完全不能耦合。
技術實現思路
[0006]本專利技術的目的是提供一種錨具與托盤耦合嵌套圍巖防壓剪增效型錨固系統及方法，解決傳統的錨具、托盤在錨固圍巖過程中存在的嚴重缺陷及不耦合問題，尤其是在潮濕酸化環境、工作面停采階段、巷道內超前支護階段及沿空留巷段的支架反復支撐階段等條件下，錨具與托盤支護系統均會受到不同程度的損壞甚至失效。
[0007]為實現上述目的，本專利技術提供了一種錨具與托盤耦合嵌套圍巖防壓剪增效型錨固
系統，包括托盤、錨具、安裝預緊機構、擴張筒以及用于圍巖擴孔的鉆頭機構，圍巖擴孔處設置有耦合孔，托盤的中心設置有凸起的嵌套塊，嵌套塊設置在耦合孔處，托盤的兩端設置有盤體，圍巖擴孔處設置有耦合槽，盤體設置在耦合槽內，嵌套塊的下端設置有與錨具相適配的嵌套孔，錨具設置在嵌套孔內；錨具包括錨桿錨具和錨索錨具，錨桿的底端穿過嵌套塊與錨桿錨具連接，錨桿錨具的下方設置有用于錨桿錨具預緊的安裝預緊機構；錨索的一端穿過嵌套塊與錨索錨具連接，錨索錨具的下方設置有用于展平外露錨索鋼絞線的擴張筒。
[0008]優選的，錨桿錨具內設置有錨桿通道，錨桿的底端設置在錨桿通道內，錨桿的頂端設置在錨桿錨固段；錨索錨具內設置有錨索通道，錨索通道內設置有錨索夾具，錨索的底端設置在錨索通道內并通過錨索夾具與錨索通道連接，錨索的頂端設置在錨索錨固段。
[0009]優選的，安裝預緊機構包括導棒平臺，導棒平臺通過導棒桿與錨桿錨具連接，導棒平臺的下端通過傳力桿件與錨桿鉆機連接，傳力桿件上設置有加力中轉環，加力中轉環的兩側均通過銷桿與水平擴展臂連接，水平擴展臂通過垂向接口與垂向擴展臂連接。
[0010]優選的，錨桿錨具的底端設置有與導棒桿相適配的導棒孔，導棒桿插設在導棒孔內。
[0011]優選的，加力中轉環的中心設置有六棱孔，傳力桿件插設在六棱孔內，水平擴展臂上設置有與銷桿相適配的銷孔，銷桿插設在銷孔內；加力中轉環和水平擴展臂上均設置有固定環，加力中轉環和水平擴展臂上的固定環通過卡扣連接，垂向接口與垂向擴展臂上均設置有固定環，垂向接口與垂向擴展臂上的固定環通過卡扣連接。
[0012]優選的，擴張筒包括推桿，推桿的頂端設置有傘形頭，傘形頭的頂端設置有鋼絞線通道孔，錨索的中間一根鋼絞線設置在鋼絞線通道孔內。
[0013]優選的，鉆頭機構包括復合耦合孔鉆頭、嵌套塊耦合孔鉆頭以及盤體耦合槽鉆頭，嵌套塊耦合孔鉆頭包括鉆桿，鉆桿的頂端設置有盤體耦合槽鉆頭部一，盤體耦合槽鉆頭部一上接嵌套塊耦合孔鉆頭部，嵌套塊耦合孔鉆頭部的頂端設置有導向鉆頭；盤體耦合槽鉆頭包括鉆桿，鉆桿的頂端設置有盤體耦合槽鉆頭部一，盤體耦合槽鉆頭部一兩側設置有盤體耦合槽鉆頭部二，盤體耦合槽鉆頭部二上設置有邊緣拱形過渡區鉆頭部；復合耦合孔鉆頭包括鉆桿，鉆桿的頂端設置有盤體耦合槽鉆頭部一，盤體耦合槽鉆頭部一上接嵌套塊耦合孔鉆頭部，嵌套塊耦合孔鉆頭部的頂端設置有導向鉆頭，盤體耦合槽鉆頭部一兩側設置有盤體耦合槽鉆頭部二，盤體耦合槽鉆頭部二上設置有邊緣拱形過渡區鉆頭部。
[0014]優選的，嵌套塊，基于其外輪廓形狀分為四類：直圓柱體嵌套塊、斜面圓柱體嵌套塊、正圓臺嵌套塊、斜面圓臺嵌套塊；嵌套塊內部的嵌套孔形狀分為四類：單節直圓柱體錨具嵌套孔，雙節直圓柱體錨具嵌套孔、單節斜面圓柱體錨具嵌套孔、雙節斜面圓柱體錨具嵌套孔。
[0015]優選的，錨桿錨具與嵌套孔對應類型的尺寸及形狀相匹配，錨桿錨具分為四類：錨桿單節直圓柱體錨具、錨桿雙節直圓柱體錨具、錨桿單節斜面圓柱體錨具、錨桿雙節斜面圓柱體錨具；錨索錨具與嵌套孔對應類型的尺寸及形狀相匹配，錨索錨具分為四類：錨索單節直圓柱體錨具、錨索雙節直圓柱體錨具、錨索單節斜面圓柱體錨具及錨索雙節斜面圓柱體
錨具。
[0016]一種錨具與托盤耦合嵌套圍巖防壓剪增效型錨固方法，包括錨桿錨具錨固方法和錨索錨具錨固方法，錨桿錨具錨固方法：首先，使用復合耦合孔鉆頭擴孔，復合耦合孔鉆頭上底面形狀及尺寸與托盤的上底面相同，形成嵌套塊的嵌套區與托盤盤體的嵌套區，擴出的孔使得托盤與圍巖嵌合齊平；或采用單獨實施嵌套塊耦合孔鉆頭與單獨實施盤體耦合槽鉆頭分別造孔；托盤壓住護表金屬網或者鋼帶，滿足兩個條件，一是盤體的嵌套區的深度為x，x等于金屬網的鋼絲直徑或者鋼帶的厚度與盤體厚度之和；二是托盤覆蓋的金屬網或鋼帶的孔直徑大于嵌套塊外輪廓的最大直徑；其次，采用安裝預緊機構，導棒平臺與傳力桿件螺栓連接，加力中轉環套在傳力桿件上，傳力桿件安裝到錨桿鉆機上，錨桿錨具的導棒孔與導棒平臺的導棒桿連接，接著依次安裝錨固劑、錨桿與托盤，通過錨桿鉆機提供動力，擰緊錨桿錨本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種錨具與托盤耦合嵌套圍巖防壓剪增效型錨固系統，其特征在于：包括托盤、錨具、安裝預緊機構、擴張筒以及用于圍巖擴孔的鉆頭機構，圍巖擴孔處設置有耦合孔，托盤的中心設置有凸起的嵌套塊，嵌套塊設置在耦合孔處，托盤的兩端設置有盤體，圍巖擴孔處設置有耦合槽，盤體設置在耦合槽內，嵌套塊的下端設置有與錨具相適配的嵌套孔，錨具設置在嵌套孔內；錨具包括錨桿錨具和錨索錨具，錨桿的底端穿過嵌套塊與錨桿錨具連接，錨桿錨具的下方設置有用于錨桿錨具預緊的安裝預緊機構；錨索的一端穿過嵌套塊與錨索錨具連接，錨索錨具的下方設置有用于展平外露錨索鋼絞線的擴張筒。2.根據權利要求1所述的錨具與托盤耦合嵌套圍巖防壓剪增效型錨固系統，其特征在于：安裝預緊機構包括導棒平臺，導棒平臺通過導棒桿與錨桿錨具連接，導棒平臺的下端通過傳力桿件與錨桿鉆機連接，傳力桿件上設置有加力中轉環，加力中轉環的兩側均通過銷桿與水平擴展臂連接，水平擴展臂通過垂向接口與垂向擴展臂連接。3.根據權利要求2所述的錨具與托盤耦合嵌套圍巖防壓剪增效型錨固系統，其特征在于：錨桿錨具的底端設置有與導棒桿相適配的導棒孔，導棒桿插設在導棒孔內。4.根據權利要求2所述的錨具與托盤耦合嵌套圍巖防壓剪增效型錨固系統，其特征在于：加力中轉環的中心設置有六棱孔，傳力桿件插設在六棱孔內，水平擴展臂上設置有與銷桿相適配的銷孔，銷桿插設在銷孔內；加力中轉環和水平擴展臂上均設置有固定環，加力中轉環和水平擴展臂上的固定環通過卡扣連接，垂向接口與垂向擴展臂上均設置有固定環，垂向接口與垂向擴展臂上的固定環通過卡扣連接。5.根據權利要求1所述的錨具與托盤耦合嵌套圍巖防壓剪增效型錨固系統，其特征在于：擴張筒包括推桿，推桿的頂端設置有傘形頭，傘形頭的頂端設置有鋼絞線通道孔，錨索的中間一根鋼絞線設置在鋼絞線通道孔內。6.根據權利要求1所述的錨具與托盤耦合嵌套圍巖防壓剪增效型錨固系統，其特征在于：鉆頭機構包括復合耦合孔鉆頭、嵌套塊耦合孔鉆頭以及盤體耦合槽鉆頭，嵌套塊耦合孔鉆頭包括鉆桿，鉆桿的頂端設置有盤體耦合槽鉆頭部一，盤體耦合槽鉆頭部一上接嵌套塊耦合孔鉆頭部，嵌套塊耦合孔鉆頭部的頂端設置有導向鉆頭；盤體耦合槽鉆頭包括鉆桿，鉆桿的頂端設置有盤體耦合槽鉆頭部一，盤體耦合槽鉆頭部一兩側設置有盤體耦合槽鉆頭部二，盤體耦合槽鉆頭部二上設置有邊緣拱形過渡區鉆頭部；復合耦合孔鉆頭包括鉆桿，鉆桿的頂端設置有盤體耦合槽鉆頭部一，盤體耦合槽鉆頭部一上接嵌套塊耦合孔鉆頭部，嵌套塊耦合孔鉆頭部的頂端設置有...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳冬冬，何富連，
申請(專利權)人：中國礦業大學北京，
類型：發明
國別省市：
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