CN103967509A - 能承担横向剪切力的锚管索支护结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能承担横向剪切力的锚管索支护结构，在围岩上打孔后，将孔靠近外端的部分进行扩孔，在扩孔的部位安装开缝钢管，在孔的内部及开缝钢管内安装树脂端部锚固锚索。对巷道围岩支护作用效果明显，尤其对抵抗巷道围岩沿该构件横向变形作用效果显著。适用于高应力、软弱、破碎且横向变形较大的层状岩层围岩的巷道或隧道。

Description

能承担横向剪切力的锚管索支护结构

技术领域

本发明涉及一种巷道锚管索支护技术，尤其涉及一种能承担横向剪切力的锚管索支护结构。

背景技术

树脂端部锚固锚索是利用树脂药卷对锚索的端部进行锚固的一类锚索。由于此种锚索的自由端没有与围岩很好的直接发生作用，所以影响了整条锚索的利用率，并且当围岩发生横向较大位移变形时，巷道围岩岩层错动处的锚索易发生剪切破坏，此处受到的横向剪切力没有均匀地分配到一定长度的锚索上，并且由于锚索的结构特点，其对围岩的横向约束作用效果不明显。

虽然巷道锚杆(索)支护技术日趋成熟，但是在高应力软弱围岩巷道支护中，仍然存在围岩变形过大，锚杆锚索剪断、拉断等现象的出现。

发明内容

本发明的目的是提供一种能承担横向剪切力的锚管索支护结构，该结构对巷道围岩支护作用效果明显，尤其对抵抗巷道围岩沿该构件横向变形作用效果显著。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的能承担横向剪切力的锚管索支护结构，在围岩上打孔后，将孔靠近外端的部分进行扩孔，在扩孔的部位安装开缝钢管，在孔的内部及开缝钢管内安装树脂端部锚固锚索。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的能承担横向剪切力的锚管索支护结构，由于采用开缝钢管与树脂端部锚固锚索配合，对巷道围岩支护作用效果明显，尤其对抵抗巷道围岩沿该构件横向变形作用效果显著。适用于高应力、软弱、破碎且横向变形较大的层状岩层围岩的巷道或隧道。

附图说明

图1a为本发明实施例中开缝钢管的结构示意图；

图1b为图1a的I－I向示意图；

图2为本发明实施例的能承担横向剪切力的锚管索支护结构的示意图。

图中：1—开缝钢管管体，2—开缝钢管管缝，3—开缝钢管头端，4—开缝钢管尾端，5—树脂端部锚固锚索，6—巷道围岩，7—锚索锁具，8—锚索托盘。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的能承担横向剪切力的锚管索支护结构，其较佳的具体实施方式是：

在围岩上打孔后，将孔靠近外端的部分进行扩孔，在扩孔的部位安装开缝钢管，在孔的内部及开缝钢管内安装树脂端部锚固锚索。

所述开缝钢管沿纵向开全缝。

所述开缝钢管的头端设置缩口。

所述开缝钢管采用16Mn钢制作，其尾端外径为33mm、头端外径为29mm、长度为1.2～2.5m、缝宽为12mm、壁厚为1.5mm。

所述树脂端部锚固锚索的直径为21.6mm、长度为7～10m。

所述树脂端部锚固锚索的外端设有锚索锁具和锚索托盘。

如图1a、1b所示，开缝钢管是指在钢管壁上开有一定宽度缝隙的一类钢管。当此类钢管受到外力对其产生挤压作用时，钢管会在其径向发生变形，从而抵抗外力的作用。开缝钢管具有抗弯性能强，横向抗剪切力大，弹塑性变形性能好，不易折断等特点。

本发明的能承担横向剪切力的锚管索支护结构，利用开缝钢管的上述特点，该结构对巷道围岩支护作用效果明显，尤其对抵抗巷道围岩沿该构件横向变形作用效果显著。可以很大程度上增强巷道的整体支护效果，提高巷道围岩整体的稳定性。

煤矿巷道开掘后，利用该构件对巷道围岩进行支护，由于开缝钢管与围岩内壁紧紧接触，所以当围岩沿该构件轴向变形时开缝钢管对围岩产生强大的摩擦锚固力，开缝钢管和树脂端部锚固锚索同时对巷道围岩施加轴向力，此时开缝钢管和树脂端部锚固锚索实现力的耦合作用，共同阻止围岩的径向变形，当巷道顶板岩层发生错动时，开缝钢管受到围岩对其的剪切力，由于树脂端部锚固锚索置于开缝钢管内部且它们之间存在一定间隙，所以开缝钢管对锚索起到间接的保护作用。

随着时间的推移，巷道围岩变形量越来越大，该构件受到围岩对其越来越大的挤压力，开缝钢管与锚索之间的空隙将变的越来越小，最后，当开缝钢管管体变形达到其允许的最大值时，开缝钢管内壁恰好将锚索裹紧，此时，因为锚索在开缝钢管管体内，所以即使该组合构件受到很大围压时，开缝钢管也不会发生破坏，该构件仍对巷道围岩具有支护作用，而且随着围压的增大，管体轴向支护能力将变的更强。与此同时，由于开缝钢管将树脂端部锚固锚索裹紧，实现管索一体化，所以当巷道围岩横向岩层有继续错动的趋势时，锚索与开缝钢管将共同发挥它们各自的抗剪性能，此时该构件的抗剪强度明显高于单根锚索。

根据围岩岩层的走向合理地布置该锚索构件，同时配合钢筋网、锚杆等共同对煤矿巷道或隧道围岩进行支护。该方法依据围岩变形发展的客观规律，对围岩支护具有重要意义。

具体实施例：

如图2所示，煤矿巷道开掘后，现以巷道顶板为支护对象，利用本发明及其支护方法代替常规锚索来对顶板进行支护，首先安装开缝钢管，然后安装树脂端部锚固锚索。

安装开缝钢管：

采用普通单体锚杆钻机配中空六方接长式钻杆和φ28mm双翼钻头打孔，采用φ32mm双翼钻头扩孔。首先用φ28双翼钻头打眼，打眼深度为7～10m，此长度为待安装的树脂端部锚固锚索长度，为保证孔深准确，可在起始钻杆上用白色或黄色油漆标出终孔位置。当用φ32mm双翼钻头进行扩孔时，扩孔深度为待安装开缝钢管长度+150mm。钻头钻入煤岩层时保持钻孔偏斜率小于1.5％。接下来用扫孔器清净锚杆眼内岩渣和积水，待清理干净后安装开缝钢管1，开缝钢管1采用16Mn钢制作，其尾端4外径为33mm，长度应为松动圈的厚度，一般为1.2～2.5m，缝宽为12mm，壁厚为1.5mm，头端3外径为29mm，将杆体打入钻孔内。

安装树脂端部锚固锚索：

树脂端部锚固锚索5选取φ21.6mm，长度为7～10m。首先，检查树脂药卷质量，并注意快凝药卷(一卷MSK2355树脂药卷)在上，缓凝药卷(两卷MSZ2355树脂药卷)在下。用棉纱将锚索锚固段的水、煤屑等擦干净，用塑料封箱胶带将树脂药卷与锚索5黏结定位。锚索下端装上专用搅拌驱动器，二人配合使用锚索5顶住锚固剂组缓缓送入已经打入开缝钢管1的钻孔(注意：不能反复抽拉锚索5)，确保锚固剂全部塞入孔底。最后，将专用搅拌驱动器尾部六方头插入锚杆机上。一人扶住机头，一人操作锚杆机，边推进边搅拌，前半程用慢速旋转，后半程用快速旋转，搅拌20～30s后停止搅拌，但继续保持锚杆机的推力约3min，然后可卸下锚杆机。10min后，先卸下专用搅拌驱动器，装上托盘8、锚具7，并将其托到紧贴顶板的位置，托盘8选取材质Q235高强质钢材的板式托盘，尺寸规格为250×250×12mm，孔径为24mm。最后，张拉锚索施加预紧力。

本发明在巷道或隧道顶板支护与帮部支护中均具有适用性，尤其适用于高应力软弱破碎围岩。本发明通过与FLAC3D软件相结合，针对具体的工程概况，进行模拟优化研究，确定开缝钢管与树脂端部锚固锚索构件的具体支护参数，如开缝钢管和锚索的匹配直径、开缝钢管厚度及缝宽等参数，从而得出科学的巷道支护方案，提高巷道稳定性。

以上所述的实施方式，仅为诸多管索匹配组合中的一种，管体材料也可以为其它满足材料特性要求的材料。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种能承担横向剪切力的锚管索支护结构，其特征在于，在围岩上打孔后，将孔靠近外端的部分进行扩孔，在扩孔的部位安装开缝钢管，在孔的内部及开缝钢管内安装树脂端部锚固锚索。

2.根据权利要求1所述的能承担横向剪切力的锚管索支护结构，其特征在于，所述开缝钢管沿纵向开全缝。

3.根据权利要求1所述的能承担横向剪切力的锚管索支护结构，其特征在于，所述开缝钢管的头端设置缩口。

4.根据权利要求3所述的能承担横向剪切力的锚管索支护结构，其特征在于，所述开缝钢管采用16Mn钢制作，其尾端外径为33mm、头端外径为29mm、长度为1.2～2.5m、缝宽为12mm、壁厚为1.5mm。

5.根据权利要求1所述的能承担横向剪切力的锚管索支护结构，其特征在于，所述树脂端部锚固锚索的直径为21.6mm、长度为7～10m。

6.根据权利要求1至5任一项所述的能承担横向剪切力的锚管索支护结构，其特征在于，所述树脂端部锚固锚索的外端设有锚索锁具和锚索托盘。