[发明专利]一种简易微增阻大变形锚固装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种简易微增阻大变形锚固装置及方法，尤其适用于软岩、动压巷道和深井巷道的支护。

背景技术

巷道变形是煤矿生产经营活动中不可避免的现象，巷道的变形主要是由于巷道掘进后围岩应力重新分布以及受采掘活动影响造成的。目前锚杆(索)支护是针对巷道变形的一种应用较为广泛的巷道支护形式，可分为锚杆支护和锚索支护。锚杆(索)支护的主要功能是通过对围岩施加锚固力，使围岩从双向应力状态恢复到三向应力状态，提高了围岩强度，充分发挥围岩的自承载能力，从而实现对巷道围岩的控制。

目前，针对《工程岩体分级标准》(GB50218-94)所分类的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类巷道，锚杆(索)支护已经获得成功，并且取得了较好的支护效果，针对《工程岩体分级标准》(GB50218-94)所分类Ⅳ、Ⅴ类巷道也已经形成了一些控制技术，如何满潮院士的恒阻大变形装置等。但是随着我国煤矿采深的不断增加，Ⅳ、Ⅴ类巷道围岩流变性质越来越严重，深井软岩和动压巷道围岩的流变变形越来越大，而锚索的延伸率较小，当围岩变形量超过锚索的伸长量时，锚索因为不能适应围岩的大变形，导致锚索所受应力不断增大，从而失效甚至断裂。因此对于软岩和深井巷道，单纯提高锚索的锚固力不能有效地控制巷道围岩的稳定，锚索支护必须允许围岩有一定的变形量，释放围岩体中高度聚集的弹性能，并且给围岩提供恒定的、较高的锚固力，才能实现围岩的大变形锚固。本发明从锚具退锚现象中进行分析，提出了由让压锚具、导向弹簧和生根锚具组成的简易微增组大变形锚固装置。

发明内容

技术问题：本发明的目的是为了改善和提高锚索的支护力及支护耐力，使锚索不仅能适应围岩的大变形、而且对围岩施加微增阻的锚固力，有效地控制巷道围岩的稳定。

技术方案：本发明的简易微增阻大变形锚固装置，包括依次设在锚索外露段的让压锚具、导向弹簧和生根锚具，让压锚具的长度为生根锚具长度的1.5～2倍，生根锚具外侧的锚索预留段长度L₁为6～10cm，让压锚具6和生根锚具8之间的锚索让压段长度L₂为20～30cm；所述的让压锚具包括开有内锥孔的内锥套、与内锥套楔合的夹片，所述的夹片内含有2～4条直径不同的齿状让压螺纹，各齿状让压螺纹的螺距相等，螺距内径按0.5～2.0mm递增。

所述的导向弹簧的弹性系数K为50～100kN/m；弹簧的长度为25～35cm。

使用上述装置的简易微增阻大变形锚固的方法，包括掘进巷道时，在滞后迎头2～10m，以0.7～1.0m的排距在巷道顶板和巷道两帮施工钻孔，在施工好的钻孔内填充锚固剂，锚入长度为4～6m的锚索，搅拌锚固剂，待锚固剂搅拌充分并凝固后，在孔口依次挂金属网、安装托盘，其步骤如下：

a、在锚索外露段上安装让压锚具，让压锚具紧靠在托盘上，楔口向外，对锚索进行张拉；

b、待锚索预紧力达到设计值后，再安装导向弹簧，最后安装生根锚具并压缩导向弹簧，使导向弹簧具有2.5～5KN的弹性力；所述生根锚具外侧的锚索安装预留段长度L₁为6～10cm，让压锚具和生根锚具之间的让压段长度L₂为20～30cm；

c、随着围岩变形的增大，当围压超过让压锚具内夹片的第一道让压螺纹的设计摩擦阻力时，托盘推动让压锚具的夹片向外侧滑移进行让压，夹片与锚索之间产生滑移，第一道让压螺纹破坏，第二道让压螺纹进入工作状态，以此类推，直至最后一道让压螺纹工作；在此过程中，导向弹簧被压缩并传递锚固力给生根锚具，让压锚具对围岩提供的锚固力并可以在锚索外露端移动，让压锚具允许围岩产生的变形为15～25cm，可提供2～4次的让压，实现对岩体的大变形锚固。