[发明专利]一种张拉式预紧力锚杆围岩支护方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锚杆围岩支护方法，具体是一种适合于岩土工程、煤矿井下、隧道工程等使用锚杆支护的张拉式预紧力锚杆围岩支护方法，属于围岩支护技术领域。

背景技术

锚杆支护是在边坡、岩土深基坑等地表工程及隧道、采场等地下硐室施工中采用的一种加固支护方式，是用金属件、木件、聚合物件或其他材料制成杆柱，打入地表岩体或硐室周围岩体预先钻好的孔中，利用其头部、杆体的特殊构造和尾部托板，或依赖于黏结作用将围岩与稳定岩体结合在一起而产生悬吊效果、组合梁效果、补强效果，以达到支护的目的，具有成本低、支护效果好、操作简便、使用灵活、占用施工净空少等优点。

由于巷道周围不同深度岩体的自身特性及所处应力环境的不同，围岩容易产生不协调变形，所以锚杆在使用时需要对锚杆进行预紧，防止因围岩变形致使锚杆松动进而导致支护失效，合理的锚杆预紧力可以增加岩体的围压，有效改变围岩的应力状态，改善被锚固岩体的力学性能，增大被锚固岩体的强度，发挥围岩自身的承载能力，从而有利于保持巷道围岩的稳定，因此锚杆预紧力大小是锚杆支护的主要参数，也是锚杆材料能否发挥作用的重要指标。

目前增加锚杆预紧力主要采用螺母紧固的施工方法，这种传统的增加锚杆预紧力的方法还存在以下缺陷：

1. 增加锚杆预紧力大小主要依靠螺母扭矩大小控制，即锚杆尾部设置滚丝段外螺纹，通过扭矩扳手或锚杆钻机施加给螺母的扭矩而返算施加的预紧力，扭矩越大锚杆的预紧力越大，但当对锚杆施加300Nm以上螺母扭矩时施工机具很难达到要求，要想获得300Nm以上较大的扭矩主要依靠人力，因此施工人员劳动强度大，且由于施工人员身体素质的不同及操作时间长短的不同，很难确保每根锚杆的螺母扭矩都能达到要求，实际施工中要达到设计预紧力主要靠管理手段来保证，而且预紧力与螺母扭矩对应的关系因锚杆、螺母的材料、施工方法的不同而不同，对于不同的安装条件相同的扭矩可能出现不同的预紧力，预紧力出现了可变和不可控性；

2. 锚杆扭矩与预紧力关系如表（以左旋无纵筋屈服强度335MPa锚杆试验数据为例），从表中可以看出锚杆达最大扭矩时锚在预紧力平均才达到81KN左右，只达到锚杆材料屈服强度的62%，没有充分发挥锚杆材料的作用，实际是造成了浪费；

3. 此外，使用螺母紧固锚杆的预紧力检测较困难，由于预紧力与螺母扭矩对应的关系是因材料、施工方法不同而不同，要想检测预紧力必须通过其他辅助手段才能得到结果，因此操作繁复，且当扭矩过大超过设定值时对锚杆的杆体也会造成损伤；

4. 由于井下空气较潮湿，紧固锚杆的螺母很容易锈蚀，当螺母与锚杆尾部锈蚀后，再进行紧固或拆卸均很困难，容易在回采工作面上下隅角形成瓦斯积聚，且更易损害锚杆，螺纹锈蚀后锚杆即报废，无法再次使用。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种张拉式预紧力锚杆围岩支护方法，能够满足高强度的预紧力锚固要求，在实现简便操作、降低施工人员劳动强度的前提下保证锚杆充分发挥其支护性能。

为了实现上述目的，本张拉式预紧力锚杆围岩支护方法的具体步骤如下：

a．钻锚杆安装孔：巷道采用爆破或综掘机破煤、矸，当巷道高度达到施工顶板锚杆要求后，使用锚杆钻机钻锚杆安装孔，并清理孔内残余的水与矿渣；

b．初始安装锚杆及锚杆锁具：铺网、上钢筋梁等护表工作完成后，先在锚杆安装孔中注入锚固剂，然后将锚杆前端塞入锚杆安装孔内，在锚杆后端依次套入锚杆托板和设有锥度孔且锥度孔大孔端面向锚杆后端的锚杆锁具锚环；在锚杆后端安装锚杆搅拌器，锚杆搅拌器再与锚杆钻机机头连接，然后推动锚杆向锚杆安装孔内部移动，同时锚固剂被推至锚杆安装孔的孔底；开动锚杆钻机带动搅拌器旋转，搅拌器带动锚杆搅拌锚固剂至规定时间，锚杆钻机不回撤，待锚固剂达到凝固时间后，在锚杆锁具锚环和锚杆之间塞入外壁与锚杆锁具锚环的锥度孔锥度尺寸配合、内壁与锚杆外圆柱面尺寸配合的多片锚杆锁具夹片，推动锚杆托板和锚杆锁具锚环、锚杆锁具夹片向岩面方向移动，待锚杆托板紧贴岩面后，撤除锚杆钻机；

c．施加锚杆预紧力：开始前张拉机具的千斤顶油缸应收缩到起始位置，用千斤顶咬合夹片咬住锚杆的后端，开动张拉泵千斤顶使油缸外伸，锚杆锁具锚环和锚杆锁具夹片在千斤顶外顶面作用下顶靠在锚杆托板上，继续加压，千斤顶内部的咬合机构咬紧锚杆向外拉，当张拉机具上的油压表达到设定压力时即可泄压、松开，完成锚杆预紧力的施加。

作为本发明的进一步改进方案，所述的锚杆锁具锚环的锥度孔的锥度设置为1:10～1:50。