自动化控制的锚杆、锚索装置及方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010720567.1 (22)申请日 2020.07.24 (71)申请人 太原理工大学 地址 030024 山西省太原市迎泽西大街79 号 (72)发明人 王仲伦宋选民朱德福霍昱名 (74)专利代理机构 太原晋科知识产权代理事务 所(特殊普通合伙) 14110 代理人 任林芳 (51)Int.Cl. E21D 20/00(2006.01) E21D 20/02(2006.01) E21D 11/00(2006.01) (54)发明名称 一种自动化控制的锚杆、 锚索装置及。

2、方法 (57)摘要 本发明属于采矿工程领域， 具体是一种自动 化控制的锚杆、 锚索装置及方法。 包括岩层托板 和液压支架托板， 岩层托板和液压支架托板之间 支撑有液压支架， 液压支架通过液压管路与液压 系统连接， 岩层托板的锚杆或锚索通过位置设置 有岩层托板中间孔， 液压支架托板的锚杆或锚索 通过位置设置有液压支架托板孔， 岩层托板孔和 液压支架托板孔之间穿设有锚杆， 锚杆下端紧固 在液压支架托板上， 锚杆上端锚固在硬厚岩层或 完整岩层内。 本发明通过安装于液压支架托板上 的液压支架可以对巷道顶板产生主动支护、 调节 巷道锚固力的作用， 有效保护巷道围岩稳定。 权利要求书1页 说明书3页 附图。

3、2页 CN 111927510 A 2020.11.13 CN 111927510 A 1.一种自动化控制的锚杆、 锚索装置， 其特征在于： 包括岩层托板 （1） 和液压支架托板 （3） ， 岩层托板 （1） 和液压支架托板 （3） 之间支撑有液压支架 （2） ， 液压支架 （2） 通过液压管路 （4） 与液压系统连接， 岩层托板 （1） 的锚杆或锚索通过位置设置有岩层托板中间孔 （12） ， 液 压支架托板 （3） 的锚杆或锚索通过位置设置有液压支架托板孔 （11） ， 岩层托板孔 （12） 和液 压支架托板孔 （11） 之间穿设有锚杆 （6） ， 锚杆 （6） 下端紧固在液压支架托板 （3。

4、） 上， 锚杆 （6） 上端锚固在硬厚岩层或完整岩层 （13） 内。 2.根据权利要求1所述的自动化控制的锚杆、 锚索装置， 其特征在于： 所述的液压支架 （2） 设置有四组， 且等距阵列焊接于液压支架托板 （3） 表面。 3.根据权利要求2所述的自动化控制的锚杆、 锚索装置， 其特征在于： 所述的液压系统 包括安装在液压缸 （8） 上的液压泵 （7） 。 4.根据权利要求3所述的自动化控制的锚杆、 锚索装置， 其特征在于： 所述的锚杆 （6） 下 端通过螺母 （5） 与液压支架托板 （3） 紧固。 5.一种如权利要求4所述的自动化控制的锚杆、 锚索装置的控制方法， 其特征在于： 包 括以下步。

5、骤， S100地面准备： 取多个尺寸合适的小型液压支架 （2） ， 避开岩层托板中间孔 （12） 和液 压支架托盘孔 （11） ， 等距焊接于液压支架托板 （3） 表面； S200 巷道掘进与锚杆钻孔钻取： 按照矿井设计规划， 开挖巷道， 并钻取锚杆孔， 锚杆 孔深度应当进入硬厚岩层或完整岩层 （13） ； S300 锚杆 （6） 安装： 在锚杆孔塞入锚固剂， 并置入锚杆 （6） 的杆体； S400 安装岩层托板 （1） ： 待锚杆被锚固剂稳定后， 通过岩层托板中间孔 （12） 将岩层 托板 （1） 套入锚杆 （6） ； S500安装液压支架托板 （3） ： 将焊接有液压支架 （2） 的液压支。

6、架托板 （3） 通过液压支 架托板中间孔 （11） 套入锚杆 （6） ， 安装螺母 （5） 使岩层托板 （1） 与液压支架托板 （3） 紧密相 接； S600连接管路并检测： 将液压支架 （2） 进液口与液压泵 （7） 连接， 检测液压管路的密 闭性； S700初撑力支撑： 开启液压泵 （7） ， 调节至30MPa， 对液压支架 （2） 进行充液支撑， 对岩 层托板 （1） 产生30MPa的支撑力， 并对巷道的锚杆控制部分围岩产生30MPa的初支撑力， 形成 预应力支撑； S800巷道围岩应力变化： 在巷道开掘一段时间以及工作面回采时， 巷道围岩应力必 然增加， 并对岩层托板 （1） 以及液压。

7、支架 （2） 产生压力； S900液压支架泄压阀卸压： 随着巷道围岩应力持续作用于岩层托板 （1） 以及液压支 架 （2） ， 当围岩应力超过45MPa后， 液压支架 （2） 的卸压阀 （9） 开启， 液压支架 （2） 卸压并下缩， 产生一定的变形空间使围岩应力得到释放， 避免应力集中； S1000液压泵持续打压： 待卸压阀关闭后， 液压泵 （7） 持续向液压支架 （2） 打压， 保持 对巷道围岩的高应力控制。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111927510 A 2 一种自动化控制的锚杆、 锚索装置及方法 技术领域 0001 本发明属于采矿工程领域， 具体是一种自动化控制的锚杆、 锚索装。

8、置及方法。 背景技术 0002 锚杆 （索） 是我国现阶段巷道支护的主要技术方法， 锚杆 （索） 采用锚固剂固定于硬 厚岩层 （或稳定岩层） 中， 通过锚杆 （索） 托板及钢带等辅助设备控制硬厚岩层 （或稳定岩层） 锚固侧的软弱岩层的变形与破碎。 为保证控制效果， 现有的技术措施为对锚杆施加预应力 来促使巷道软弱围岩形成稳定的受力结构， 但这种方法未能对巷道围岩应力进行精确控 制。 盲目增加锚杆 （索） 的预应力， 会使降低锚杆 （索） 的稳定性， 易使其被提前拉断， 较小的 预应力会使锚杆 （索） 对围岩控制力较弱， 难以达到控制效果。 且现有的支护技术在锚杆 （索） 安装完成后， 不能对锚。

9、杆锚固力进行调节， 围岩可变形空间小， 巷道围岩应力易集中， 极易导致巷道围岩的失稳。 发明内容 0003 本发明为了解决上述问题， 提供一种自动化主动提供锚杆、 锚索锚固力的装置及 方法。 0004 本发明采取以下技术方案： 一种自动化控制的锚杆、 锚索装置， 包括岩层托板和液 压支架托板， 岩层托板和液压支架托板之间支撑有液压支架， 液压支架通过液压管路与液 压系统连接， 岩层托板的锚杆或锚索通过位置设置有岩层托板中间孔， 液压支架托板的锚 杆或锚索通过位置设置有液压支架托板孔， 岩层托板孔和液压支架托板孔之间穿设有锚 杆， 锚杆下端紧固在液压支架托板上， 锚杆上端锚固在硬厚岩层或完整岩层。

10、内。 0005 进一步的， 液压支架设置有四组， 且等距阵列焊接于液压支架托板表面。 0006 进一步的， 液压系统包括安装在液压缸上的液压泵。 0007 进一步的， 锚杆下端通过螺母与液压支架托板紧固。 0008 一种自动化控制的锚杆、 锚索装置的控制方法， 包括以下步骤， S100地面准备： 取多个尺寸合适的小型液压支架， 避开岩层托板中间孔和液压支架 托盘孔， 等距焊接于液压支架托板表面。 0009 S200巷道掘进与锚杆钻孔钻取： 按照矿井设计规划， 开挖巷道， 并钻取锚杆孔， 锚杆孔深度应当进入硬厚岩层或完整岩层。 0010 S300锚杆安装： 在锚杆孔塞入锚固剂， 并置入锚杆的杆体。

11、； S400安装岩层托板： 待锚杆被锚固剂稳定后， 通过岩层托板中间孔将岩层托板套入 锚杆。 0011 S500安装液压支架托板： 将焊接有液压支架的液压支架托板通过液压支架托板 中间孔套入锚杆， 安装螺母使岩层托板与液压支架托板紧密相接。 0012 S600连接管路并检测： 将液压支架进液口与液压泵连接， 检测液压管路的密闭 性。 说明书 1/3 页 3 CN 111927510 A 3 0013 S700初撑力支撑： 开启液压泵， 调节至30MPa， 对液压支架进行充液支撑， 对岩层 托板产生30MPa的支撑力， 并对巷道的锚杆控制部分围岩产生30MPa的初支撑力， 形成预应 力支撑。 0。

12、014 S800巷道围岩应力变化： 在巷道开掘一段时间以及工作面回采时， 巷道围岩应 力必然增加， 并对岩层托板以及液压支架产生压力。 0015 S900液压支架泄压阀卸压： 随着巷道围岩应力持续作用于岩层托板以及液压支 架， 当围岩应力超过45MPa后， 液压支架的卸压阀开启， 液压支架卸压并下缩， 产生一定的变 形空间使围岩应力得到释放， 避免应力集中。 0016 S1000液压泵持续打压： 待卸压阀关闭后， 液压泵持续向液压支架打压， 保持对 巷道围岩的高应力控制。 0017 与现有技术相比， 本发明通过安装于液压支架托板上的液压支架可以对巷道顶板 产生主动支护、 调节巷道锚固力的作用，。

13、 有效保护巷道围岩稳定， 当巷道应力过于集中时， 可以通过液压支架卸压口释放应力， 缓解应力集中等现象， 同时让出一定的变形空间， 以达 到保护锚杆 （索） 以及维护巷道围岩稳定的作用， 保护行人与设备安全的效果， 由于整个支 护过程中主要依靠液压泵提供支撑应力以及液压支架泄压口来实验卸压， 全程实现了自动 化控制， 同时也可以通过调节液压泵压力数值与泄压口卸压阈值来实现多样化控制， 具有 普遍推广价值。 附图说明 0018 图1为本发明一种自动化主动提供锚杆、 锚索锚固力的巷道围岩控制的装置结构 示意图； 图2为焊接有液压支架的液压支架托板结构示意图； 图3为岩层托板结构示意图； 图中1-岩。

14、层托板， 2-液压支架， 3-液压支架托板， 4-液压油管路， 5-螺母， 6-圆钢锚杆， 7-液压泵， 8-液压缸， 9-液压支架泄压口， 10-液压支架进液口， 11-液压支架托板孔， 12-岩 层托板孔， 13-硬厚或稳定岩层， 14-软弱岩层。 具体实施方式 0019 为使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将对本发明实施例中的技术 方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例是本发明的一部分实施例， 而不是全部 的实施例； 基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所 获得的所有其他实施例， 都属于本专利保护的范围。 0020 如图1-3所。

15、示， 一种自动化控制的锚杆、 锚索装置， 包括岩层托板1和液压支架托板 3， 岩层托板1和液压支架托板3之间支撑有液压支架2， 液压支架2通过液压管路4与液压系 统连接， 岩层托板1的锚杆或锚索通过位置设置有岩层托板中间孔12， 液压支架托板3的锚 杆或锚索通过位置设置有液压支架托板孔11， 岩层托板孔12和液压支架托板孔11之间穿设 有锚杆6， 锚杆6下端紧固在液压支架托板3上， 锚杆6上端锚固在硬厚岩层或完整岩层13内。 0021 液压支架2设置有四组， 且等距阵列焊接于液压支架托板3表面。 0022 液压系统包括安装在液压缸8上的液压泵7。 说明书 2/3 页 4 CN 11192751。

16、0 A 4 0023 锚杆6下端通过螺母5与液压支架托板3紧固。 0024 一种自动化控制的锚杆、 锚索装置的控制方法， 包括以下步骤。 0025 S100地面准备： 取多个尺寸合适的小型液压支架2， 避开岩层托板中间孔12和液 压支架托盘孔11， 等距焊接于液压支架托板3表面。 0026 S200巷道掘进与锚杆钻孔钻取： 按照矿井设计规划， 开挖巷道， 并钻取锚杆孔， 锚杆孔深度应当进入硬厚岩层或完整岩层13。 0027 S300锚杆6安装： 在锚杆孔塞入锚固剂， 并置入锚杆6的杆体； S400安装岩层托板1： 待锚杆被锚固剂稳定后， 通过岩层托板中间孔12将岩层托板1 套入锚杆6。 002。

17、8 S500安装液压支架托板3： 将焊接有液压支架2的液压支架托板3通过液压支架 托板中间孔11套入锚杆6， 安装螺母5使岩层托板1与液压支架托板3紧密相接。 0029 S600连接管路并检测： 将液压支架2进液口与液压泵7连接， 检测液压管路的密 闭性。 0030 S700初撑力支撑： 开启液压泵7， 调节至30MPa， 对液压支架2进行充液支撑， 对岩 层托板1产生30MPa的支撑力， 并对巷道的锚杆控制部分围岩产生30MPa的初支撑力， 形成预 应力支撑。 0031 S800巷道围岩应力变化： 在巷道开掘一段时间以及工作面回采时， 巷道围岩应 力必然增加， 并对岩层托板1以及液压支架2产。

18、生压力。 0032 S900液压支架泄压阀卸压： 随着巷道围岩应力持续作用于岩层托板1以及液压 支架2， 当围岩应力超过45MPa后， 液压支架2的卸压阀9开启， 液压支架2卸压并下缩， 产生一 定的变形空间使围岩应力得到释放， 避免应力集中。 0033 S1000液压泵持续打压： 待卸压阀关闭后， 液压泵7持续向液压支架2打压， 保持 对巷道围岩的高应力控制。 0034 本发明通过安装于液压支架托板上的液压支架可以对巷道顶板产生主动支护作 用， 有效保护巷道围岩稳定， 当巷道应力过于集中时， 可以通过液压支架卸压口释放应力， 缓解应力集中等现象， 同时让出一定的变形空间， 以达到保护锚杆 （。

19、索） 以及维护巷道围岩 稳定的作用， 保护行人与设备安全的效果， 由于整个支护过程中主要依靠液压泵提供支撑 应力以及液压支架泄压口来实验卸压， 全程实现了自动化控制， 同时也可以通过调节液压 泵压力数值与泄压口卸压阈值来实现多样化控制， 具有普遍推广价值。 0035 最后应说明的是： 以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其限制； 尽 管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通技术人员应当理解： 其依 然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分或者全部技术特征进 行等同替换； 而这些修改或者替换， 并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术 方案的范围。 说明书 3/3 页 5 CN 111927510 A 5 图1 图2 说明书附图 1/2 页 6 CN 111927510 A 6 图3 说明书附图 2/2 页 7 CN 111927510 A 7 。