[发明专利]一种抗冲击吸能让压锚索锚固装置及其方法

说明书

本发明公开的一种抗冲击吸能让压锚索锚固装置及其方法，属地下工程支护技术领域。装置包括锚索、滑动式异形锚索托盘、金属保护套筒、缓冲橡胶垫板、收缩吸能盒、W形可伸展变形材料及弹性树脂填充剂填充与金属保护套筒，通过滑动式异形锚索托盘在金属保护套筒内移动，具有大变形让压和抗冲击让压吸能的双重工作效能。在围岩发生变形时，通过滑动式异形锁具滑移，W形伸展变形材料及弹性树脂填充剂压缩变形让压，使收缩吸能盒挤压变形吸收巷道围岩变形破坏释放的变形能量，有效防止锚索发生突发性破断，维持围岩与支护结构的稳定及使用安全，满足深埋高应力巷道、冲击地压巷道的支护要求，具有吸能让压、结构合理、安装便捷等优点。

技术领域

本发明涉及地下工程支护领域，尤其是一种适用于深部高应力巷道、冲击地压巷道支护的吸能让压大变形锚索的抗冲击吸能让压锚索锚固装置及其方法。

背景技术

近年来，随着煤矿、铁矿、金属等矿产资源的开采深度不断加大，面临的开采环境与地质条件越来越复杂，在一些高地应力区域，巷道围岩发生大变形破坏或冲击地压，造成深部高应力巷道支护困难，多次返修后围岩仍不稳定，对施工人员和生产设备造成巨大的生命财产损失，是我国深部矿产资源安全高效开发亟待解决的技术难题。

锚索作为高应力或冲击地压巷道常用的一种有效的高强度支护形式，在地下工程领域得到了广泛应用。一般而言，锚索是由多股钢绞线组成的钢束，受限于其延伸率(约3.5～7.0％)，在应对深部大变形及冲击地压时其延伸长度往往不足，易被拉断而失效。为克服锚索延伸率不足之处，目前结合锚索本身特性开发出一些让压变形锚固装置(不局限于此)，如CN205876363U、CN205189912U在锚索托盘上增加叠板弹簧、鼓形让压管，CN205689229U将托盘设计成可压缩变形圆拱形，CN206090556U在锚索绞合成的椭球形内加入变形材料来实现让压变形，间接地提高了锚索的延伸率。但是，一方面，上述的让压变形锚固装置因其自身设计的缺陷，例如让压装置设计过于简单或设计不合理，采用的让压变形材料单一，和让压原理不合理，造成所设计装置的实际让压变形量较小，难以适用深部高应力巷道大变形的要求；另一方面，已有的让压变形锚固装置没有考虑吸收围岩变形破坏所释放的能量，以减弱深部巷道发生冲击地压的可能，故不适用于具有冲击倾向性巷道支护。因此，亟需研制一种具有大变形让压和吸能特性的锚索锚固装置，以满足深部高应力巷道、冲击地压巷道支护的需求。

发明内容

技术问题：本发明的目的是要克服现有技术中的不足之处，提供一种抗冲击吸能让压锚索锚固装置及其使用方法，具有大变形让压和抗冲击让压吸能的双重工作模式，以弥补现有让压锚索装置在应对大变形巷道及冲击地压巷道的让压不足和不吸收能量的缺陷。

技术方案：本发明的抗冲击吸能让压锚索锚固装置，包括经锚固剂固定在锚索孔内的锚索，所述锚索位于锚索孔入口段为扩孔段，所述的扩孔段内设有底部穿过锚索的金属保护套筒，金属保护套筒的外端面呈压扣在孔口的围岩上的环形盘，所述的金属保护套筒内设有依次套装在锚索上的弹性材料层、收缩吸能盒、缓冲橡胶垫板和滑动式异形锚索托盘，所述金属保护套筒的外端内孔中开有多个使滑动式异形锚索托盘在金属保护套筒内滑动的轨道滑槽。

所述的滑动式异形锚索托盘包括含有多个平头齿的棱形基盘，所述棱形基盘上的每个平头齿内均设有弹性滑移组件，所述的弹性滑移组件包括楔形套、多个钢珠、滑块、弹出式锁止器和弹簧，所述的多个钢珠通过弹性树脂填充剂设在平头齿的凹槽内，所述的滑块一端经弹出式锁止器和弹簧固定在平头齿的凹槽内，另一端经弹出式锁止器挤压弹簧伸出与轨道滑槽相配合，所述的楔形套位于棱形基盘中心孔套装在锚索杆上。

所述压扣在孔口围岩上的环形盘与围岩的接触面上设有塑胶垫板。

所述的收缩吸能盒截面为多边形的空心结构，收缩吸能盒由弹簧、设在弹簧两侧的金属挡板和充填在金属挡板内的弹性树脂填充剂构成。

所述的弹性材料层由W形可伸展变形材料和充填在W形可伸展变形材料空隙中的弹性树脂填充剂构成。