CN111287779A - 沿空巷道矸石帮的固定装置与固定方法 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种沿空巷道矸石帮的固定装置与沿空巷道矸石帮的固定方法，该沿空巷道矸石帮的固定装置包括：锚杆、托盘和螺母，锚杆包括锚杆本体与设于所述锚杆本体上的多个倒钩件，所述锚杆本体包括第一端和第二端，所述倒钩件的尖端朝向所述第一端；托盘用于套设在所述锚杆本体的第二端上；螺母用于设在所述第二端上所述托盘远离所述第一端的一侧，并能够与所述锚杆本体螺纹连杆。本公开提供的沿空巷道矸石帮的固定装置，能够避免矸石帮出现帮鼓。

Description

沿空巷道矸石帮的固定装置与固定方法

技术领域

本公开涉及采矿技术领域，具体而言，涉及一种沿空巷道矸石帮的固定装置与沿空巷道矸石帮的固定方法。

背景技术

随着科学技术的发展，人们逐渐发现留设煤柱开采方式存在煤炭资源采出率低，资源浪费严重的问题。传统的无煤柱开采充填留巷在充填体上部形成应力集中，易造成周边巷道大变形、冒顶，以及下部煤层的冲击地压、煤与瓦斯突出等地质灾害甚为严重。而切顶留巷无煤柱开采技术，既能提高煤矿开采的回收率，也能避免应力集中发生重大地质灾害事故，是未来发展趋势。

切顶卸压自成巷技术在留巷过程中，通过切断巷道顶板和采空区顶板，使采空区顶板沿切缝面垮落后自动形成巷帮。因此，沿沿空巷道一侧为下一工作面煤帮，另一侧为上一工作面采空区矸石帮。

通常，沿沿空巷道的稳定同样需要一定的支护强度，在实体煤帮一侧，使用普通锚杆即可支护；在矸石帮一侧，矸石帮由破碎矸石组成，内部孔隙率高，矸石间仅需克服摩擦力就能运动。因此矸石帮承载能力差，在顶板竖向荷载作用下容易产生横向运动出现帮鼓。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种沿空巷道矸石帮的固定装置与沿空巷道矸石帮的固定方法，能够避免矸石帮出现帮鼓。

根据本公开的一个方面，提供了一种沿空巷道矸石帮的固定装置，该沿空巷道矸石帮的固定装置包括：

锚杆，包括锚杆本体与设于所述锚杆本体上的多个倒钩件，所述锚杆本体包括第一端和第二端，所述倒钩件的尖端朝向所述第一端；

托盘，用于套设在所述锚杆本体的第二端上；

螺母，用于设在所述第二端上所述托盘远离所述第一端的一侧，并能够与所述锚杆本体螺纹连杆。

在本公开的一种示例性实施例中，所述固定装置还包括：

锚杆尖头，设于所述锚杆本体的所述第一端。

多个所述倒钩件位于所述锚杆本体上靠近所述第一端的一侧。

在本公开的一种示例性实施例中，各相邻的所述倒钩件之间的间距一致。

在本公开的一种示例性实施例中，所述倒钩件包括：

套筒，套设在所述锚杆本体上，并与所述锚杆本体固定连接；

多个倒钩片，一端与所述套筒固定连接，另一端朝向所述第二端；在所述锚杆本体的径向上，所述倒钩片与所述套筒连接的一端的宽度小于另一端。

在本公开的一种示例性实施例中，多个所述倒钩片在所述套筒的周向上均匀分布。

在本公开的一种示例性实施例中，各所述倒钩件与所述锚杆本体焊接。

根据本公开的另一个方面，还提供了一种沿空巷道矸石帮的固定方法，该沿空巷道矸石帮的固定方法包括：

提供多个上述的沿空巷道矸石帮的固定装置；

在沿空巷道矸石帮侧的侧壁上的目标区域形成多个安装孔；

将各所述锚杆一一对应设于各所述安装孔中，并使所述锚杆本体的第二端位于所述安装孔外，使所述锚杆本体从所述安装孔露出预设长度；

将所述托盘套设在所述锚杆本体的第二端上；

将所述螺母设于所述锚杆本体的第二端上与所述托盘抵接，旋转所述螺母并使所述螺母的扭力大于预设值。

在本公开的一种示例性实施例中，将各所述锚杆一一对应设于各所述安装孔中，包括：

将所述锚杆的第一端***所述安装孔；

采用手动操作锤式安装机将所述锚杆向所述安装孔中推进。

在本公开的一种示例性实施例中，所述手动操作锤式安装机包括：

滑杆；

固定套筒，设于所述滑杆的一端，所述固定套筒远离所述滑杆的一端形成有凹槽，所述凹槽用于所述锚杆的第二端***；

固定圆盘，设于所述滑杆的另一端；

锤体，套设所述滑杆上并与所述滑杆滑动连接，所述锤***于所述固定套筒与所述固定圆盘之间。

本公开提供的沿空巷道矸石帮的固定装置，锚杆本体上设有多个倒钩件，锚杆***沿空巷道矸石帮中后，通过螺母与托盘配合，能够对锚杆施加朝向安装孔外的力，矸石压实后，倒钩件所在区域可近似看作为锚固段，剩余部分可看作为自由段。锚固段与矸石块通过黏结摩擦作用，将自由段的拉力传至采空区深处，从而稳定矸石墙。巷道的变形稳定后，巷道顶板压力减小，通过拉紧锚杆可提高矸石帮强度，有利于保证巷道二次使用的要求。此外，倒钩件形成多阻结构防止矸石间的滑移，在巷道横向上对矸石施加拉紧力，避免矸石帮在巷道顶板竖向荷载作用下容易产生横向运动出现帮鼓。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开的一种实施例提供的沿空巷道矸石帮的固定装置的护帮示意图；

图2为本公开的一种实施例提供的锚杆的示意图；

图3为本公开的一种实施例提供的手动操作锤式安装机的示意图；

图4为本公开的一种实施例提供的沿空巷道矸石帮的固定方法的流程图。

附图标记说明：

10、巷道，101、巷道顶板，102、实体煤帮侧，103、巷道底板，104、矸石帮侧；

20、锚杆，210、锚杆本体，220、倒钩件，2210、倒钩片，2220、套筒，230、锚杆尖头，240、螺母，250、托盘；

30、采空区，40、矸石帮，50、切缝线；

610、滑杆，620、固定圆盘，630、固定套筒，640、锤体，650、把手。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。用语“一个”、“一”、“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

本示例实施方式中首先提供了一种沿空巷道矸石帮的固定装置，如图1和图2所示，该沿空巷道矸石帮的固定装置包括：锚杆20、托盘250和螺母240，锚杆20包括锚杆本体210与设于锚杆本体210上的多个倒钩件220，锚杆本体210包括第一端和第二端，倒钩件220的尖端朝向第一端；托盘250用于套设在锚杆本体210的第二端上；螺母240用于设在第二端上托盘250远离第一端的一侧，并能够与锚杆本体210螺纹连杆。

如图1所示，巷道10包括巷道顶板101、实体煤帮侧102、巷道底板103、矸石帮侧104，锚杆20设于巷道10的矸石帮侧104。矸石帮侧104底部为矸石帮40，顶部为采空区30，采空区30靠近空巷10一侧为切缝线50。

本公开提供的沿空巷道矸石帮的固定装置，锚杆本体210上设有多个倒钩件220，锚杆20***沿空巷道矸石帮中后，通过螺母240与托盘250配合，能够对锚杆20施加朝向安装孔外的力，矸石压实后，倒钩件220所在区域可近似看作为锚固段，剩余部分可看作为自由段。锚固段与矸石块通过黏结摩擦作用，将自由段的拉力传至采空区深处，从而稳定矸石墙。巷道10的变形稳定后，巷道顶板101压力减小，通过拉紧锚杆20可提高矸石帮强度，有利于保证巷道二次使用的要求。此外，倒钩件220形成多阻结构防止矸石间的滑移，在巷道横向上对矸石施加拉紧力，避免矸石帮在巷道顶板101竖向荷载作用下容易产生横向运动出现帮鼓。

其中，在锚杆本体210的第二端上形成预设距离的外螺纹，以与螺母240配合。该预设距离例如可为100mm，当然，也可小于或大于100mm，本领域技术人员可根据实际情况进行设计，本公开对此不做限制。

具体地，如图2所示，固定装置还包括锚杆尖头230，锚杆尖头230设于锚杆本体210的第一端。其中锚杆尖头230呈圆锥状，尖端朝向外侧，锚杆尖头230可通过焊接、螺纹连接、铆接、一体成型等方式与锚杆本体210固定连接。通过设置锚杆尖头230，能够便于锚杆20***沿空巷道矸石帮中，减少***阻力。

如图2所示，多个倒钩件220位于锚杆本体210上靠近第一端的一侧。将倒钩件220设于靠近第一端的一侧，能够尽可能的将远离巷道10的矸石向巷道10一侧进行锚定，以提高对矸石帮在巷道横向上对矸石施加拉紧力。当然，倒钩件220也可设于锚杆本体210上靠近第二端的一侧，本公开对此不做限制。

进一步地，各相邻的倒钩件220之间的间距一致，例如，相邻的倒钩件220之间的间距为300mm。通过使各相邻的倒钩件220之间的间距一致，能够使倒钩件220对矸石帮在巷道横向上施加的拉紧力均匀分布，进一步稳固了矸石墙。当然，各相邻的倒钩件220之间的间距也可部分一致，部分不一致，或者均不相同，本公开对此不做限制。

如图2所示，倒钩件220包括：套筒2220和多个倒钩片2210。套筒2220套设在锚杆本体210上，并与锚杆本体210固定连接；多个倒钩片2210的一端与套筒2220固定连接，另一端朝向第二端；在锚杆本体210的径向上，倒钩片2210与套筒2220连接的一端的宽度小于另一端。

通过设置套筒2220，便于倒钩件220在锚杆本体210上的安装，将套筒2220直接套设在锚杆本体210上即可，套筒2220可以通过焊接、螺纹连接、卡接、铆接等方式锚杆本体210固定连接。多个倒钩片2210沿套筒2220的周向设于套筒2220上，可通过焊接、螺纹连接、卡接、铆接、一体成型等方式锚杆本体210固定连接。倒钩片2210的一端与套筒2220连接，其主体部分与锚杆本体210之间形成有间隙，当锚杆20***安装孔时，倒钩片2210能够偏向锚杆本体210一侧移动，减少锚杆20***时的阻力；当锚杆20通过螺母240与托盘250配合，对锚杆施加朝向安装孔外的力时，倒钩片2210由于靠近托盘250一侧的宽度较大，倒钩片2210能够与周围的矸石锚固，从而防止矸石间的滑移，以在巷道横向上对矸石施加拉紧力。

进一步地，多个倒钩片2210在套筒2220的周向上均匀分布。通过使多个倒钩片2210在套筒2220的周向上均匀分布，能够提升倒钩件220对矸石之间的锚固作用。

此外，倒钩件220可仅包括倒钩件220片，各倒钩片2210可与锚杆本体210通过焊接、一体成体、卡接、铆接等方式固定连接。

此外，固定装置可采用金属材料形成，例如锚杆本体210可材料螺纹钢，制作方便，成本低。

下述为本发明的方法实施例，可以用于执行本发明装置实施例。对于本发明方法实施例中未披露的细节，请参照本发明装置实施例。

本示例实施方式还提供了一种沿空巷道矸石帮的固定方法，如图4所示，该沿空巷道矸石帮的固定方法包括：

步骤S100、提供多个上述的沿空巷道矸石帮的固定装置；

步骤S200、在沿空巷道矸石帮侧的侧壁上的目标区域形成多个安装孔；

步骤S300、将各锚杆一一对应设于各安装孔中，并使锚杆本体的第二端位于安装孔外，使锚杆本体从安装孔露出预设长度；

步骤S400、将托盘套设在锚杆本体的第二端上；

步骤S500、将螺母设于锚杆本体的第二端上与托盘抵接，旋转螺母并使螺母的扭力大于预设值。

本公开提供的沿空巷道矸石帮的固定方法，将锚杆***安装孔后，通过螺母与托盘配合，能够对锚杆施加朝向安装孔外的力，矸石压实后，倒钩件在区域可近似看作为锚固段，剩余部分可看作为自由段。锚固段与矸石块通过黏结摩擦作用，将自由段的拉力传至采空区深处，从而稳定矸石墙。巷道变形稳定后，顶板压力减小，通过拉紧护帮锚杆可提高矸石帮强度，有利于保证巷道二次使用的要求。此外，倒钩件形成多阻结构防止矸石间的滑移，在巷道横向上对矸石施加拉紧力，避免矸石帮在顶板竖向荷载作用下容易产生横向运动出现帮鼓。

下面，将对本示例实施方式中的单裂面切缝的方法的各步骤进行进一步的说明。

在步骤S100中，提供多个上述的沿空巷道矸石帮的固定装置。；

具体地，可根据需锚固的区域大小，进行锚杆20数量的确定。例如，固定装置在矸石帮上阵列排布，可通过需锚固的区域大小以及相邻固定装置之间的距离确定锚杆20的数量。

在步骤S200中、在沿空巷道矸石帮侧的侧壁上的目标区域形成多个安装孔。

具体地，可通过钻机等工具，在沿空巷道矸石帮侧的侧壁上形成多个安装孔。安装孔的数量与锚杆20的数量确定方式一致，安装孔的数量与锚杆20的数量一致。例如，可在滞后端头架尾10m～15m范围内固定锚杆20，在矸石帮钢筋网上掏出直径30mm的安装孔，将锚杆20的锚杆尖头230置于安装孔中。其中，安装孔的直径与锚杆20的直径匹配，安装孔的直径与锚杆20的直径一致或基本一致，以保证锚杆20退出安装孔时倒钩件220能够充分与矸石锚固。优选地，锚杆20与安装孔过度配合。

在步骤S300中、将各锚杆一一对应设于各安装孔中，并使锚杆本体的第二端位于安装孔外，使锚杆本体从安装孔露出预设长度。

具体地，可采用如图3所示的手动操作锤式安装机将各锚杆20一一对应设于各安装孔中。其中，手动操作锤式安装机包括：滑杆610、固定套筒630、固定圆盘620和锤体640，固定套筒630设于滑杆610的一端，固定套筒630远离滑杆610的一端形成有凹槽，凹槽用于锚杆20的第二端***；固定圆盘620设于滑杆610的另一端；锤体640套设滑杆610上并与滑杆610滑动连接，锤体640位于固定套筒630与固定圆盘620之间，锤体640行设有把手650。

先将锚杆20的第一端***安装孔，然后将锚杆20的第二端即尾部***手动操作锤式安装机的固定套筒630中，手动操作锤式安装机上的锤体640水平移动，高速锤体640携带的动能砸向固定套筒630，促使锚杆20***安装孔内，直至锚杆20的尾部外露100mm，停止锚杆20的砸入。通过手动操作锤式安装机安装锚杆，减少了工人劳动强度，提高了安装效率和施工安全性。

在步骤S400中、将托盘套设在锚杆本体的第二端上。

具体地，卸下锤式安装机，在锚杆尾部套入托盘250，通过托盘250能够增大于与矸石帮侧的接触面积。托盘250的直径可为100mm～300mm，当然，托盘250的直径也可小于100mm或大于300mm，托盘的厚度可大于10mm，托盘可为圆形、矩形、椭圆形、三角形或不规则形状，本公开对此不做限制。

在步骤S500中、将螺母设于锚杆本体的第二端上与托盘抵接，旋转螺母并使螺母的扭力大于预设值。

具体地，托盘250与螺母240配合形成锚杆拔拉器，可通过用扭力扳手拧紧螺母240，利用锚杆拔拉器将锚杆向外拉出，使拉拔力达到4MPa，最后对矸石帮进行喷浆处理，提高矸石帮完整性和防治漏风。

其中，沿沿空巷道变形稳定后，利用锚杆拉拔器对锚杆20进行拉紧。巷道变形稳定后，顶板压力减小，通过拉紧锚杆可提高矸石帮强度，有利于保证巷道二次使用的要求。此外，由于多个倒钩件220集中在锚杆前端，矸石压实后，倒钩件220所在区域可近似看作为锚固段，剩余部分可看作为自由段。锚固段与矸石块通过黏结摩擦作用，将自由段的拉力传至采空区深处，从而稳定矸石墙。

应当注意，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种沿空巷道矸石帮的固定装置，其特征在于，包括：

锚杆，包括锚杆本体与设于所述锚杆本体上的多个倒钩件，所述锚杆本体包括第一端和第二端，所述倒钩件的尖端朝向所述第一端；

托盘，用于套设在所述锚杆本体的第二端上；

螺母，用于设在所述第二端上所述托盘远离所述第一端的一侧，并能够与所述锚杆本体螺纹连杆。

2.根据权利要求1所述的固定装置，其特征在于，所述固定装置还包括：

锚杆尖头，设于所述锚杆本体的所述第一端。

3.根据权利要求1所述的固定装置，其特征在于，多个所述倒钩件位于所述锚杆本体上靠近所述第一端的一侧。

4.根据权利要求1所述的固定装置，其特征在于，各相邻的所述倒钩件之间的间距一致。

5.根据权利要求1所述的固定装置，其特征在于，所述倒钩件包括：

套筒，套设在所述锚杆本体上，并与所述锚杆本体固定连接；

多个倒钩片，一端与所述套筒固定连接，另一端朝向所述第二端；在所述锚杆本体的径向上，所述倒钩片与所述套筒连接的一端的宽度小于另一端。

6.根据权利要求5所述的固定装置，其特征在于，多个所述倒钩片在所述套筒的周向上均匀分布。

7.根据权利要求1所述的固定装置，其特征在于，各所述倒钩件与所述锚杆本体焊接。

8.一种沿空巷道矸石帮的固定方法，其特征在于，包括：

提供多个权利要求1～7任一项所述的沿空巷道矸石帮的固定装置；

在沿空巷道矸石帮侧的侧壁上的目标区域形成多个安装孔；

将各所述锚杆一一对应设于各所述安装孔中，并使所述锚杆本体的第二端位于所述安装孔外，使所述锚杆本体从所述安装孔露出预设长度；

将所述托盘套设在所述锚杆本体的第二端上；

将所述螺母设于所述锚杆本体的第二端上与所述托盘抵接，旋转所述螺母并使所述螺母的扭力大于预设值。

9.根据权利要求8所述的固定方法，其特征在于，将各所述锚杆一一对应设于各所述安装孔中，包括：

将所述锚杆的第一端***所述安装孔；

采用手动操作锤式安装机将所述锚杆向所述安装孔中推进。

10.根据权利要求9所述的固定方法，其特征在于，所述手动操作锤式安装机包括：

滑杆；

固定套筒，设于所述滑杆的一端，所述固定套筒远离所述滑杆的一端形成有凹槽，所述凹槽用于所述锚杆的第二端***；

固定圆盘，设于所述滑杆的另一端；

锤体，套设所述滑杆上并与所述滑杆滑动连接，所述锤***于所述固定套筒与所述固定圆盘之间。

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