预应力人工矿柱技术领域
本发明属于采矿技术领域，更具体地说，涉及一种预应力人工矿柱。
背景技术
在以空场法或嗣后充填法为采矿的矿山，矿石开采同时后，采场跨度较大，为保持
地压的稳定，采场会布置矿柱。按照矿柱的生成，矿柱可以分为原生矿柱与人工矿柱。原生
矿柱主要由矿石组成，是矿房开采完后，遗留下来未开采的矿石。通过人工矿柱的预应力调
整，可以优化采场应力分布，避免原生矿柱由于应力集中而破坏，带来潜在安全危险。人工
矿柱主要由砖或废石砌筑而成，存在无法调节预应力、接顶困难等缺陷。
发明内容
为克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种预应力人工矿柱。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
设计一种预应力人工矿柱，包括人工矿柱及拼接在人工矿柱上的四组预应力结
构，所述预应力结构包括自锁加压装置及固定连接在自锁加压装置两端的承压机构，所述
承压机构与人工矿柱固定连接。
在上述技术方案中，所述人工矿柱由钢筋配合混凝土浇筑而成，其横截面呈矩形。
在上述技术方案中，所述承压机构由承压板、中心柱和肋组成；所述承压板与人工
矿柱固定连接，所述承压板为矩形且焊接于中心柱的尾端；所述中心柱的侧面呈“T”字型且
在顶部圆周处设有4个对称布置的螺栓孔；所述肋对称分布于中心柱四周，并与中心柱和承
压板焊接。
在上述技术方案中，所述自锁加压装置包括油缸、螺纹活塞杆、止退螺母、螺纹接
头以及高压胶管；所述油缸为空心结构且其内容纳有螺纹活塞杆，所述螺纹活塞杆顶部的
圆盘与承压结构固定连接；所述止退螺母套于螺纹活塞杆上，所述止退螺母的内圈半径小
于油缸的外径且大于螺纹活塞杆的外径；所述高压胶管设置在油缸一侧，通过螺纹接头与
连接。
实施本发明预应力人工矿柱，具有以下有益效果：
本发明以钢筋混凝土人工矿柱为底座，将四组预应力结构拼接在底座上，通过注
入油压以调节自锁加压装置的螺纹活塞杆行程，达到施加预应力目的，利用止退螺母固定
螺纹活塞杆，保持预应力，可以满足采场长期支撑要求，改善顶板应力分布，其预应力结构
可拆卸反复使用，结构简单，安装操作方便，可以达到灵活调控采场地应力集中的目的，提
高采场安全系数。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明预应力人工矿柱的结构示意图；
图2是本发明中预应力结构的示意图。
图中：人工矿柱1，承压机构2(其中：承压板2.1，中心柱2.2，肋2.3)，自锁加压装置
3(其中：油缸3.1，螺纹活塞杆3.2，止退螺母3.3，螺纹接头3.3，高压胶管3.4)。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明
本发明的具体实施方式。
如图1和图2所示，本发明预应力人工矿柱，包括人工矿柱1及拼接在人工矿柱1上
的四组预应力结构，其特征在于，预应力结构包括自锁加压装置3及固定连接在自锁加压装
置3两端的承压机构2，承压机构2与人工矿柱1固定连接。
人工矿柱1由钢筋配合混凝土浇筑而成，其横截面呈矩形。人工矿柱1高度根据顶
底板高差灵活调整，与顶板不直接接触。本发明采用钢筋混凝土人工矿柱，增加了矿柱的抗
压强度与抗折强度，确保施加预应力后的人工矿柱稳定性。
承压机构2由承压板2.1、中心柱2.2和肋2.3组成。承压板2.1的顶角开设有小孔，
便于其与人工矿柱1固定连接，承压板2.1焊接于中心柱2.2的尾端，承压板2.1为矩形，方便
与其他承压板拼接。中心柱2.2的侧面呈“T”字型且在顶部圆周处设有4个对称布置的螺栓
孔，中心柱2.2通过螺栓孔与自锁加压装置3固定连接。肋2.3对称分布于中心柱2.2四周，并
与中心柱2.2和承压板2.1焊接，增加承压机构2的抗折性能。承压结构2采用焊接结构，整体
性强，不易松懈，有良好的抗折性。
自锁加压装置3包括油缸3.1、螺纹活塞杆3.2、止退螺母3.3、螺纹接头3.3以及高
压胶管3.4。油缸3.1为空心结构且其内容纳有螺纹活塞杆3.2，螺纹活塞杆3.2顶部的圆盘
开设有小孔且与承压结构2固定连接；止退螺母3.3套于螺纹活塞杆3.2上，止退螺母3.3的
内圈半径小于油缸3.1的外径且大于螺纹活塞杆3.2的外径；高压胶管3.4设置在油缸3.1一
侧，通过螺纹接头3.3与3.1连接。本发明利用自锁式结构可以保持对采场顶板预应力稳定，
实现对采场地压调控长期维持。
本发明的制作方法如下：
如图1所示，首先选定需要进行顶板支撑的地点，捆扎钢筋，制作外模后，向模具内
部浇筑混凝土，形成人工矿柱1。然后按照一定顺序，利用螺丝将四个承压机构2分别固定牢
靠在人工矿柱1上。接着，将自锁加压装置4的螺纹活塞杆3.2朝上放置，油缸3.1朝下放置。
油缸3.1利用螺丝与承压机构2固定连接，螺纹活塞杆3.2顶部利用螺丝与承压机构2固定连
接。松开止退螺母3.3，将高压胶管3.4与螺纹接头3.3连接，注入油液，当螺纹活塞杆3.2达
到预定行程，满足所要施加的预应力要求时，旋紧止退螺母3.3，关闭螺纹接头3.3，撤掉高
压胶管3.4。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体
实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员
在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多
形式，这些均属于本发明的保护之内。