[发明专利]一种稳态让压释能的可拆卸式液压锚杆及其支护方法

说明书

本发明公开了一种稳态让压释能的可拆卸式液压锚杆及其支护方法，该锚杆包括锚杆杆体和液压恒阻装置，液压恒阻装置包括液压缸柱筒和活塞，活塞将液压缸柱筒前后分为空腔和液压油腔，空腔内沿液压缸柱筒轴向设置可伸缩传动轴，液压油腔内沿可伸缩传动轴的反向延伸方向固定设置连杆，连杆最远端穿过液压油缸孔口与锚杆杆体前端螺纹连接，连杆与液压油缸孔口密封套接，液压油缸孔口附近安装有自动放液装置，液压缸柱筒上还设置有注液装置，锚杆杆体后端固定设置有搅拌头，液压缸柱筒前端固定设置紧定端、螺母和托盘。通过连杆带动活塞向液压油腔滑动使可伸缩传动轴随活塞运动而伸长，实现恒阻大变形让压释能，且锚杆使用后可拆卸，便于重复使用。

技术领域

本发明属于矿山支护技术领域，具体涉及一种稳态让压释能的可拆卸式液压锚杆，以及该锚杆的支护方法。

背景技术

巷硐等地下工程开挖破坏了原岩应力平衡状态并对围岩造成损伤，在集中应力作用下围岩产生移动和变形，若不及时进行有效支护极易导致工程失稳破坏。实践表明，和架棚支护(U型钢、工字钢)及砌碹支护等被动支护方式相比，锚杆支护因主动施加预应力，能显著提高围岩稳定性，且操作简单、劳动强度小、成本低，因而在现场得到广泛应用。随着浅部资源的开采殆尽，深部开采已成为矿业开发的新常态。然而，深部高应力、强扰动和强时效等环境特征及其衍生的岩爆(冲击地压)和大变形等灾害对传统刚性锚杆支护提出了严峻挑战。

根据已有实测结果，超千米深埋工程地应力高达50～135MPa，软岩围岩最大变形量超过500mm，硬岩弹性储能达10⁵J/m³以上。可见，深部软岩的流变特性和硬岩的岩爆倾向性要求锚杆既要有足够的延伸率来协调围岩的大变形，又要有一定的抗冲击性能来缓慢释放围岩的高弹性储能。对此，国外相继研发了Cone锚杆、Garford锚杆、Durabar锚杆、Yielding Secura锚杆、Roofex锚杆和Mace锚杆等，国内也研发了一些控制围岩大变形和防岩爆等灾害的锚杆，包括吸(释)能锚杆、让压锚杆、防冲锚杆、大变形锚杆和恒阻锚杆等。然而，这些锚杆主要通过杆体等构件的弹塑性变形和滑动摩擦等原理实现不同程度的延伸(一般小于200mm)，支护阻力往往表现为增阻或降阻特征，无法真正实现恒阻和大变形的双重特性，达不到稳态让压释能的目的，且使用过程中极易损坏或失效。例如，公开号CN101858225A的中国专利公开了一种恒阻大变形锚杆，通过恒阻装置内置螺纹结构与杆体摩擦滑移产生变形，受非均匀围岩应力作用，恒阻装置在全长范围径向上很难发生均匀弹性变形而难以保持恒阻特性。CN107227967A公开了一种恒阻大变形让压锚杆或锚索，端部锚固时，一级恒阻液压装置在钻孔中未被固定而不会运行，当锚杆受力达到二级恒阻让压装置指定的工作拉力时，一级恒阻液压装置将和锚杆(索)体一起移动，因而不能发挥让压功能，且二级恒阻让压装置与锚杆(索)靠摩擦滑动让压，冲击动载下极易失效破坏。其他相关专利，如CN203531938U、CN102286975A、CN107893673A和CN103603685A等均存在上述缺陷，难以满足深埋工程的安全需要。

此外，矿山现用锚杆多为一次性消耗材料，巷硐废弃后无法拆卸回收，造成大量资源浪费和安全隐患。因此，迫切需要研发一种能够适应深部围岩大变形并抑制弹性应变能瞬态释放且可以重复利用的新型锚杆。

发明内容

为解决现有技术的上述问题，本发明的第一个目的是提供一种稳态让压释能的可拆卸式液压锚杆，通过连杆带动活塞向液压油腔滑动使可伸缩传动轴随活塞运动而伸长，同时自动放液装置在液压油腔被挤压时进行自动卸液实现恒阻大变形稳态让压释能，且结构简单，操作方便，能多次重复使用。本发明的另一目的是提供一种低成本、高效率的锚杆支护方法。