一种采矿专用软岩破碎顶板支护装置

摘要

本发明涉及软岩支护技术领域，公开了一种采矿专用软岩破碎顶板支护装置，包括：多个锚杆，沿顶板向上呈放射状插入软岩层内，锚杆内沿长度方向设有通道，锚杆的侧壁上设有与通道连通的第一注浆孔，通道的下端可拆卸设有封堵头；注浆装置，与锚杆下端可拆卸连接，用于通过通道给锚杆内注入水泥浆水，水泥浆水通过第一注浆孔进入锚杆外的软岩中，将软岩层连接成一体；支撑架，用于对锚杆的下端进行支撑，能够对软岩进行注浆连接，使得软岩层形成固定的岩体结构，降低软岩流变导致支护失稳的概率，提高了巷道顶部支撑的安全性。

说明书

技术领域

本发明涉及软岩支护技术领域，特别涉及一种采矿专用软岩破碎顶板支护装置。

背景技术

软岩又名软弱岩体，为强度低、孔隙度大、胶结程度差、受构造面切割及风化影响显著或含有大量膨胀性粘土矿物的松、散、软、弱岩层。

煤矿开采过程中，经常会碰到软弱岩体的地质结构，软弱岩体具有流变性，存在围岩的稳定性问题，使得煤矿软岩巷道大变形、难支护的工程问题突出，现有的顶板支护装置只能对巷道的顶部进行短期支撑，不能进行长期支撑，且随着巷道的加深，支护失稳事故时有发生，给人民的生命财产造成巨大的损失。

发明内容

本发明提供一种采矿专用软岩破碎顶板支护装置，能够对软岩进行注浆连接，使得软岩层形成固定的岩体结构，降低软岩流变导致支护失稳的概率，提高了巷道顶部支撑的安全性。

本发明提供了一种采矿专用软岩破碎顶板支护装置，包括：多个锚杆，沿顶板向上呈放射状插入软岩层内，锚杆内沿长度方向设有通道，锚杆的侧壁上设有多个与通道相连通的第一注浆孔，通道的下端可拆卸设有封堵头；

注浆装置，与锚杆下端可拆卸连接，用于通过通道给锚杆内注入水泥浆水，水泥浆水通过第一注浆孔进入锚杆外的软岩中，将软岩层连接成一体；

支撑架，用于对锚杆的下端进行支撑。

所述锚杆的侧壁周向沿长度方向设有多个凹槽，每个凹槽内均设有支管，支管的上端与凹槽的底部铰接；

支管的上端通过波纹管与通道相连通，支管上沿长度方向设有多个第二注浆孔；

支管的上部靠近通道的一侧设有顶杆，顶杆与支管相垂直，顶杆的外端与支管的内侧固定连接，顶杆的内端通过限位孔伸入通道内；

还包括电动推杆，电动推杆可拆卸插入通道内，在锚杆插入软岩层后，通过推杆推动顶杆，使得支管与锚杆之间形成一夹角。

所述支管的横截面外形为三角形。

所述第一注浆孔和第二注浆孔均倾斜向上设置。

所述夹角为30～60度。

所述通道下端的内侧设有内螺纹，所述封堵头的外侧面上设有外螺纹，封堵头通过外螺纹与内螺纹与通道的下端可拆卸连接。

所述支撑架包括：

多个拱形架，用于支撑多个锚杆的下端；

水平横板，位于拱形架下方，用于对多个拱形架进行支撑；

多个支撑杆，一一对应固定在对应的拱形架的拱顶内侧与水平横板之间；

多个竖向支撑柱，位于水平横板下方，用于对水平横板的左右两侧进行支撑。

所述拱形架、水平横板、支撑杆和支撑柱均为钢材制成。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明通过在锚杆内设置通道，在锚杆侧壁设置多个第一注浆孔，通过注浆装置向锚杆内注入水泥浆水，水泥浆水通过第一注浆孔进入软岩层内，将软岩凝结形成固定的岩体结构，降低软岩流变导致支护失稳的概率，提高了巷道顶部支撑的安全性。

本发明通过在锚杆上铰接多个支管，通过电动推杆沿通道向上推，推动支管连接的顶杆，顶杆推动支管旋转一定角度，通过波纹管实现通道与支管的连通，使得水泥浆水能够沿通道进入波纹管，从波纹管进入支管内，从支管内沿第二注浆孔进入软岩层内，对距离锚杆较远的软岩层进行连接，提高了固定岩体结构的体积，大大降低了软岩流变导致支护失稳的概率，大大提高了巷道顶部支撑的安全性。

本发明通过将支管的横截面外形设置为三角形，能够减轻推杆推动的推力。

本发明通过第一注浆孔和第二注浆孔均倾斜向上设置，使水泥浆水从高向低流动，能够形成较大的固定岩体体积。

附图说明

图1为本发明提供的一种采矿专用软岩破碎顶板支护装置使用状态的结构示意图。

图2为本发明提供的一种采矿专用软岩破碎顶板支护装置中锚杆纵向截面的结构示意图。

图3为本发明提供的一种采矿专用软岩破碎顶板支护装置中锚杆横向截面的结构示意图。

附图标记说明：

1-锚杆，101-侧壁，102-支管，103-顶杆，104-铰接轴，105-第二注浆孔，106-波纹管，107-通道，108-托盘，109-封堵头，110-凹槽，111-第一注浆孔，2-拱形架，3-横杆，4-支撑杆，5-支撑柱。

具体实施方式

下面结合附图1-3，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例一

如图1所示，本发明实施例提供的一种采矿专用软岩破碎顶板支护装置，包括：多个锚杆1，沿顶板向上呈放射状插入软岩层内，锚杆1内沿长度方向设有通道107，锚杆1的侧壁101上设有多个与通道107相连通的第一注浆孔111，通道107的下端可拆卸设有封堵头109；

注浆装置，与锚杆1下端可拆卸连接，用于通过通道107给锚杆1内注入水泥浆水，水泥浆水通过第一注浆孔111进入锚杆1外的软岩中，将软岩层连接成一体；

支撑架，用于对锚杆1的下端进行支撑。

所述注浆装置为高压注浆泵。

本发明先通过电机与锚杆的下端连接，启动电机转动，电机转动带动锚杆旋转，将多个锚杆1呈放射状插入煤矿软岩巷道顶部的软岩层内，然后拆掉电机，采用高压注浆泵通过管道连接锚杆1的下端，通过高压注浆泵向通道107内注入水泥浆水，水泥浆水通过第一注浆孔111进入锚杆1外的软岩中，将软岩层连接成一体，降低软岩流变导致支护失稳的概率，提高了巷道顶部支撑的安全性。

实施例二

为了减少支护锚杆的数量，同时扩大软岩层的连接，所述锚杆1的侧壁周向沿长度方向设有多个凹槽110，每个凹槽110内均设有支管102，支管102的上端与凹槽110的底部铰接；支管102的上端通过波纹管106与通道107相连通，支管102上沿长度方向设有多个第二注浆孔105；支管102的上部靠近通道107的一侧设有顶杆103，顶杆103与支管102相垂直，顶杆103的外端与支管102的内侧固定连接，顶杆103的内端通过限位孔伸入通道107内；还包括电动推杆，电动推杆可拆卸插入通道107内，在锚杆1插入软岩层后，通过推杆推动顶杆103，使得支管102与锚杆1之间形成一夹角。

使用方法：当电机带动锚杆1插入软岩层时，支管102位于凹槽110内，且与锚杆1平行，当锚杆1插入软岩层后，卸掉电机，通过电动推杆的伸缩端插入通道107内，对位于通道107内的顶杆103进行推动，顶杆103的末端为斜面，电动推杆伸缩端的顶部为锥面，便于电动推杆推动顶杆103，顶杆103推动支管102，使得支管102与锚杆1之间形成一夹角。

通过电动推杆将顶杆103推出通道107后，卸掉电动推杆，使用注浆装置进行注浆，水泥浆水沿着多个第一注浆孔111和波纹管106进入进入支管102中，然后通过支管102的下端以及多个第二注浆孔105进入软岩中，对锚杆1和支管102周围的软岩进行凝结，扩大了软岩层的连接范围。

所述锚杆的外径为5-8cm，通道107的直径为3-5cm，支管102的内径为0.5-1cm，顶杆103的长度为3-5cm。

为了节省电动推杆的推力，如图3所示，所述支管102的横截面外形为三角形。

所述支管102的横截面为三角形，三角形的顶角为30到60度，便于支管102快速被推开。

为了提高软岩连接的体积，所述第一注浆孔111和第二注浆孔105均倾斜向上设置，使得水泥浆水从高向低流动，能够形成较大的固定岩体体积。

如图2所示，所述夹角为30～60度，夹角的大小由顶杆103的长度及高度的决定.

所述通道107的下端的内侧设有内螺纹，所述封堵头109的外侧面上设有外螺纹，封堵头109通过外螺纹与内螺纹与通道107的下端可拆卸连接。

封堵头109能够对通道107的下端进行封堵，增强了支撑架支撑的稳定性。

所述支撑架包括：

多个拱形架2，用于支撑多个锚杆1的下端；

水平横板3，位于拱形架2下方，用于对多个拱形架2进行支撑；

多个支撑杆4，一一对应固定在对应的拱形架2的拱顶内侧与水平横板3之间；

多个竖向支撑柱5，位于水平横板3下方，用于对水平横板3的左右两侧进行支撑。

本发明通过多个拱形架2支撑多个锚杆1的下端，通过水平横板3支撑多个拱形架2和多个支撑杆4的下端，而且水平横板3能够盛接由于部分没有凝结的软岩层的掉落，通过多个竖向支撑柱5支撑水平横板3的底部，左右两侧的竖向支撑柱5之间可以通行，不影响巷道的正常运作，而且结构稳固，大大提高了巷道的安全性。

为了提高支护力，所述拱形架2、水平横板3、支撑杆4和支撑柱5均由钢材制成。

本发明通过在锚杆内设置通道，在锚杆侧壁设置多个第一注浆孔，通过注浆装置向锚杆内注入水泥浆水，水泥浆水通过第一注浆孔进入软岩层内，将软岩凝结形成固定的岩体结构，降低软岩流变导致支护失稳的概率，提高了巷道顶部支撑的安全性。

本发明通过在锚杆上铰接多个支管，通过电动推杆沿通道向上推，推动支管连接的顶杆，顶杆推动支管旋转一定角度，通过波纹管实现通道与支管的连通，使得水泥浆水能够沿通道进入波纹管，从波纹管进入支管内，从支管内沿第二注浆孔进入软岩层内，对距离锚杆较远的软岩层进行连接，提高了固定岩体结构的体积，大大降低了软岩流变导致支护失稳的概率，大大提高了巷道顶部支撑的安全性。

本发明通过将支管的横截面外形设置为三角形，能够减轻推杆推动的推力。

本发明通过第一注浆孔和第二注浆孔均倾斜向上设置，使水泥浆水从高向低流动，能够形成较大的固定岩体体积。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。