[实用新型]一种锚高预紧力锚杆支护装置

说明书

本实用新型提供一种锚高预紧力锚杆支护装置，包括套筒、螺母、锚杆杆体、扭矩倍增器；螺母与锚杆杆体尾部螺纹配合，套筒具有与螺母外轮廓一致的贯通孔，套筒套设在螺母上，扭矩倍增器的输出端套设在套筒的贯通孔内，并与贯通孔轮廓适配，驱动扭矩倍增器转动带动螺母转动拧紧；采用扭矩倍增器加扭锚杆杆体施加初始高预紧力，提高“扭矩‑预紧力”转化效率，增强锚杆杆体的预应力，更好地达到锚杆主动支护顶板及侧帮的作用，增大支护安全系数，提高锚杆支护的主动性和有效性。

技术领域

本实用新型涉及煤矿井下高应力区的支护技术领域，尤其涉及一种锚高预紧力锚杆支护装置。

背景技术

随着井工煤矿高强度开采及开采深度的增加，巷道围岩控制难度逐步增大，造成巷道支护困难，巷道损坏、修复率加剧，因此，安全、可靠、高效的巷道支护技术是实现矿井安全高效生产的必要条件。

锚杆支护具有施工速度快、支护效果好、劳动强度低、成本低等优点，被煤矿巷道普遍使用，1996年成功研制的适用煤矿条件的小孔径树脂锚固预应力锚索，进一步解决了原有煤矿复杂巷道支护难题，成为巷道支护与围岩加固的关键技术。锚杆端部锚固剂的作用在于黏结锚杆孔壁围岩，给锚杆提供锚固力，通过对锚杆支护系统施加预紧力，使围岩形成承载结构，改善掘进开挖后围岩的受力状态。

新《煤矿巷道锚杆支护技术规范》(GB/T35056-2018)要求，锚杆初始预紧力不小于锚杆(现场多使用MG400Φ22极限破断载荷为216kN左右) 屈服载荷最低值的30％，现场实测锚杆初始预紧力基本在22-36kN左右，现场锚杆实际的初始预紧力值数倍小于锚杆杆体破断载荷及锚杆支护系统有效载荷所需要求。现场锚杆施工初始预紧力低，锚杆支护不能有效发挥其对巷道围岩承载、控制作用，现场锚杆支护效果差，当施加高预应力，锚固区位移差小，锚杆受力变化不大，支护效果好。如图1所示，图为锚杆受力实测曲线图，图中曲线①中锚杆预应力低，锚杆处于被动支护，锚杆受力小，锚杆支护不明显，曲线②、③、④为当施加一定预应力，但预应力小于临界值，锚杆不能有效控制围岩早期离层，曲线⑤为施加高预应力，锚固区位移差小，锚杆受力变化不大；由图1可知，通过高预紧力，使锚杆形成预应力结构，锚杆受力变化不大，支护效果好，锚杆支护能够有效发挥其对巷道围岩承载、控制作用。

锚杆支护是应对巷道围岩稳定，控制围岩位移、破坏的方法、措施，锚杆生根于稳定岩层中，施加初始高预紧力，对巷道围岩进行主动加固，实现承载、控制；被支护的巷道围岩位移变形量小，在控制允许范围内，支护有效，反之，不及时支护、锚杆不能生根稳定岩层中或者未对锚杆施加初始高预紧力，未能及时实现加固、承载、控制作用，巷道围岩受应力影响围岩位移、变形量大、破坏，支护无效，巷道垮落。如图2所示，图为锚杆支护响应曲线图，图中曲线①中锚杆支护作用不明显，与无支护相差不大，曲线②为围岩较大位移后锚杆支护作用能趋于稳定，曲线③为锚杆破断前围岩位移较小，破断后围岩位移急剧增大，曲线④中围岩位移较大，不能稳定，曲线⑤为施加高预应力强力支护，有效控制围岩位移。由图2可知，锚杆支护主动，加固、承载、控制作用有效，锚杆支护响应效果好，围岩位移就小、巷道趋于稳定状态。

现有技术中，公布号为CN103899341A的中国发明专利《承压型端锚高预紧力锚杆支护方法》中锚杆在孔底端部通过树脂药卷与锚杆孔底围岩充分黏结，实现端部锚固效果，并在自由段锚杆体上安装PVC套管或类似材料的套管，采用水泥砂浆将套管与锚杆孔之间的空间注满，砂浆体与锚杆孔围岩充分粘结，因套管的存在，砂浆体与锚杆无黏结，既能保证在不同时段对锚杆施加预紧力，同时可使锚杆的预紧力大幅度提高。

虽然，上述专利可以大幅度提高锚杆预紧力，但是上述专利是通过在自由段锚杆体上安装PVC套管或类似的套管，然后采用泥砂浆将套管与锚杆孔之间的空间注满，这样通过堵住空隙，只是单纯加固了锚杆体与锚杆孔内壁之间的紧固力，并不能解决锚杆钻机扭矩小，锚杆杆体达不到初始预紧力的要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于如何提高锚杆杆体的初始预紧力，增大锚杆支护安全系数。