[发明专利]一种抗倾斜让压大变形锚固装置及使用方法

说明书

本发明公开了一种抗倾斜让压大变形锚固装置及使用方法，属岩土锚固技术领域。锚固装置包括锚杆体、抗倾斜装置、让压系统。通过预紧防滑丝螺母使自调节连杆体张开角度大小向围岩分散式传递支护阻力，围岩变形破坏时自调节连杆体会收缩变形而释放能量实现让压。通过让压弹簧、锚杆中空段吸收围岩变形破坏释放的变形能、降低锚杆损失的预应力及持续变形让压，实现自调节连杆体‑多级让压弹簧‑锚杆中空段之间的动态互补多级协调让压及适时吸能释能防冲功效。具有高强阻力、规模吸能、多级让压、结构协调、经济适用的特点，能满足软弱破裂围岩巷道、深部高应力巷道及冲击地压巷道支护的要求，是一种行之有效的大变形让压支护形式。

技术领域

本发明涉及岩土锚固技术领域，具体涉及一种适用于深部煤矿和金属矿山巷道、深埋隧道及水利水电工程等地下岩石工程支护的抗倾斜让压大变形锚固装置及使用方法。

背景技术

在巷道、隧道、隧洞等地下岩石工程支护领域中，锚杆是一种控制围岩变形破坏的有效支护技术手段。通过群锚效应可将一些分散的岩块联系到一起，通过对锚杆施加预应力改善围岩的应力状态和改变锚固区围岩的力学性质，提高破裂或破碎围岩的抗拉和抗剪强度。普通锚杆受力特点是锚杆变形须与围岩体的变形相协调，因围岩变形使锚杆处于受拉的应力状态，当锚杆的变形量超过其允许值时，锚杆则会被拉断而失效。

随着矿山开采深度及采矿强度的加大，公路、铁路隧道及水利水电等地下工程的大规模建设，所面临的工程与地质条件越来越复杂，围岩经常表现出大变形特性。当围岩变形量较大，且超过锚杆所能够承受的弹性极限变形时，将导致锚杆发生破断失效，进而造成地下工程冒顶、片帮等灾害事故的发生。这种情况下要求所使用的锚杆在围岩发生大变形时具备大变形能力而不发生破断，以适应特殊条件下地下工程围岩大变形的要求。因此，具有“大变形”特性的让压锚杆应运而生，并在矿山、隧道（洞）等工程中应用，让压锚杆或让压装置的不足之处就随之暴露出来。第一，现有让压锚杆主要采用特殊材料或进行特殊热轧处理方式来提高其延伸率，造成可延长锚杆材料的成本过高而无法大规模推广应用；锚杆伸长后引起其截面尺寸大幅度减小，即锚杆的直径由粗变细，造成锚杆的承载力下降，此时虽然锚杆的延伸率提高但其承载力降低了且易受拉破断。第二，常采用特殊让压装置来实现普通锚杆的让压效果，但目前所设计的锚杆让压装置基本为单一让压，所能产生的让压变形量较小，仅能适用于围岩变形的局部阶段而不是围岩变形的全过程，锚杆仍大量破断，根本无法使用围岩大变形的需要；同时功能也较为单一，没有考虑吸收围岩变形破坏释放的变吸能，支护效果较差，且不适用于冲击地压巷道、深部高应力巷道支护等。第三，由于锚杆安装后受施工工艺与围岩不均匀变形的影响，往往锚杆在钻孔内的位置方式便宜，造成锚杆因承受偏心荷载而破断失效，造成普通让压锚杆尚未充分发挥其让压作用而破断失效；同时也没有考虑因锚杆受力变形造成预应力损伤的弥补问题，支护效果往往不佳。因此，亟需探索一种新型、简便、安全、可靠、经济的锚杆抗倾斜让压大变形锚固装置及使用方法，具有分级让压、吸能释能特性，能满足软弱破裂围岩巷道、深部高应力巷道及冲击地压巷道支护的要求，达到维持复杂工程与地质条件下地下工程围岩稳定的目的。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中让压锚固装置或让压锚杆的让压变形量小、支护阻力易松弛、吸能释能不足、锚杆易偏心受力破坏的缺陷，提供一种高强阻力、规模吸能、多级让压、结构协调、经济适用的抗倾斜让压大变形锚固装置及使用方法。