[发明专利]深部让压支护用增阻变形锚索及装配和工作方法

说明书

本发明公开了一种深部让压支护用增阻变形锚索及装配和工作方法它是在一个半径的抗拉套管内间隔设置前后两个锚索，前端锚索和后部锚索的外端分别从抗拉套管的变径段和等径段露出后，分别锚固在孔底和孔口；在前端锚索的尾部套设有楔形挤压锚滑动体，在尾部锚索的前端套设有带有外螺纹的挤压锚固定体，抗拉套管外壁前端锚索位置设有增阻箍。本发明增阻变形锚索的支护力随着整体结构的伸长变形逐渐增大，以抵御更高的围岩荷载，当围岩荷载集聚超过现有支护力时，锚索会继续伸长变形，同时支护力再次增加，在这个过程中围岩变形始终在控制变形范围内。

技术领域

本发明属于地下工程支护领域，具体涉及深部让压支护用增阻变形锚索及其施工方法。

背景技术

随着前部资源枯竭，深部开采是必然趋势。进入深部以后，围岩受高地压、强流变与易扰动等影响，深部巷道支护、特别是千米深井巷道支护难度明显加大，常规支护方法无法保持巷道稳定，频繁返修导致支护成本不断加大。实践表明，深部巷道支护既要提高承载力又要适度让压，这样才能达到支护稳定且经济的效果。通过人为控制巷道变形(即让压)会降低作用在支护体上的荷载，常用的让压支护包括U型钢可缩支架和可变形锚杆(索)。U型钢可缩支架属于被动支护，让压能力有限，同时存在卡缆自锁无法可缩的问题，不是达到深部支护的可缩性要求。传统锚杆锚固段浅，往往整体处在围岩变形范围内，同时允许巷道围岩变形一般低于200mm，不能满足深部围岩大变形，也不适合做让压支护结构。锚索锚固深度大，处于围岩小变形范围内，同时支护承载力高，适合做让压支护结构。目前已经研发出多种恒阻变形锚索结构，但存在一些共性缺点：其一让压结构尺寸太大，一方面增大了钻孔困难，另一方便锚索尾部直径大，传统锁具托盘不配套，需要特殊加工，适应性差，成本高；其二锚索恒阻，强流变易扰动往往导致围岩荷载持续增加，恒阻不能有效控制围岩变形，需要增阻控制围岩变形；其三深部支护围岩荷载并非全断面均匀分布，而是大小不均，采用增阻让压结构，可以使围岩荷载大位置的发挥较高支护力，围岩荷载小的位置发挥较小的支护力，如此可使围岩变形较为均匀，保证巷道使用安全。因此研发一种增阻变形锚索结构，且锚索尾部结构与现有锚索通用。

发明内容

本发明的目的是提供深部让压支护用增阻变形锚索及其施工方法，实现深部支护中围岩控制变形条件下的协同稳定。增阻变形锚索可有效解决深部支护围岩不稳定、非连续和非线性大变形问题，有利于巷道协同稳定，缓解围岩荷载不均匀造成的关键位置破坏，延长支护结构服务年限，保证支护结构在强流变和扰动荷载作用下的长期稳定，适用于深部支护和深部采动支护。本发明同时提供这种增阻变形锚索的装配以及工作方法。

为达到上述目的，本发明深部让压支护用增阻变形锚索，主要包括抗拉套管、前端锚索、尾部锚索、增阻套箍、托盘和锁具，其中：

所述的抗拉套管设在钻孔中，抗拉套管分为处于围岩浅部的等径段和处于围岩深部的变径段，且沿着钻孔钻进方向，变径段的直径是递减的，在抗拉套管靠近孔口端的等径段加工有内螺纹；所述的增阻套箍紧固在抗拉套管变径段外壁上；

所述的前端锚索和尾部锚索间隔设在抗拉套管内，前端锚索从抗拉套管变径段伸出后锚固在孔底，尾部锚索从从抗拉套管等径段伸出后锚固在孔口；在前端锚索的尾部套设有楔形挤压锚滑动体，在尾部锚索的前端套旋上带有外螺纹的挤压锚固定体，要求楔形挤压锚滑动体和锯齿形挤压锚固定体在工作时与各自的锚索体之间不能产生位移；

所述的托盘和锁具用于将尾部锚索固定在孔口端。

进一步：为了进一步固定尾部锚索，在抗拉套管内孔口端嵌入限位块。

进一步：所述的增阻套箍为多级，多级增阻套箍间隔设在抗拉套管外壁上。优选的，从孔口往孔底方向，多级增阻套箍的厚度是依次增大的，也就是说越接近孔底，增阻套箍的厚度越大。所述的增阻套箍可以为钢环，也可以为缠绕在抗拉套管上的限位复合增强塑料布(简称FRP布)，包括CFRP布、GFRP布或丙纶纤维布等。

需要说明的是，本发明所述的孔口端和孔底端指的是锚索整体在使用时相应端部处在钻孔中的位置。