CN104653208B - 一种简易微增阻大变形锚固装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种简易微增阻大变形锚固装置及方法,装置主要由让压锚具、导向弹簧和生根锚具构成,通过让压锚具夹片内多道螺纹的渐次破坏和弹簧的压缩变形实现让压,从而适应围岩的大变形,对围岩提供微增阻的锚固力,在此过程中可以对围岩实现15~25cm的让压,不仅可以适应巷道围岩较大的变形量,而且在巷道变形过程中还可以提供微增阻的锚固力,使巷道变形在一定的范围内缓慢地变化,既能很好地支护巷道,又能满足巷道的大变形,不会因为巷道变形过大而使锚索锚固效果损失或者失效。该发明可以更好地适应深井及软岩动压巷道,节省了巷道维护费用,提高了巷道的安全可靠性。

Description

一种简易微増阻大变形锚固装置及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种简易微增阻大变形锚固装置及方法,尤其适用于软岩、动压巷道 和深井巷道的支护。
背景技术
[0002] 巷道变形是煤矿生产经营活动中不可避免的现象,巷道的变形主要是由于巷道掘 进后围岩应力重新分布以及受采掘活动影响造成的。目前锚杆(索)支护是针对巷道变形的 一种应用较为广泛的巷道支护形式,可分为锚杆支护和锚索支护。锚杆(索)支护的主要功 能是通过对围岩施加锚固力,使围岩从双向应力状态恢复到三向应力状态,提高了围岩强 度,充分发挥围岩的自承载能力,从而实现对巷道围岩的控制。
[0003] 目前,针对《工程岩体分级标准》(GB50218-94)所分类的I、Π 、m类巷道,锚杆(索) 支护已经获得成功,并且取得了较好的支护效果,针对《工程岩体分级标准》(GB50218-94) 所分类IV、V类巷道也已经形成了一些控制技术,如何满潮院士的恒阻大变形装置等。但是 随着我国煤矿采深的不断增加,IV、V类巷道围岩流变性质越来越严重,深井软岩和动压巷 道围岩的流变变形越来越大,而锚索的延伸率较小,当围岩变形量超过锚索的伸长量时,锚 索因为不能适应围岩的大变形,导致锚索所受应力不断增大,从而失效甚至断裂。因此对于 软岩和深井巷道,单纯提高锚索的锚固力不能有效地控制巷道围岩的稳定,锚索支护必须 允许围岩有一定的变形量,释放围岩体中高度聚集的弹性能,并且给围岩提供恒定的、较高 的锚固力,才能实现围岩的大变形锚固。本发明从锚具退锚现象中进行分析,提出了由让压 锚具、导向弹簧和生根锚具组成的简易微增组大变形锚固装置。
发明内容
[0004] 技术问题:本发明的目的是为了改善和提高锚索的支护力及支护耐力,使锚索不 仅能适应围岩的大变形、而且对围岩施加微增阻的锚固力,有效地控制巷道围岩的稳定。
[0005] 技术方案:本发明的简易微增阻大变形锚固装置,包括依次设在锚索外露段的让 压锚具、导向弹簧和生根锚具,让压锚具的长度为生根锚具长度的1.5~2倍,生根锚具外侧 的锚索预留段长度h为6~10cm,让压锚具6和生根锚具8之间的锚索让压段长度h为20~ 30cm;所述的让压锚具包括开有内锥孔的内锥套、与内锥套楔合的夹片,所述的夹片内含有 2~4条直径不同的齿状让压螺纹,各齿状让压螺纹的螺距相等、螺距内径按0.5~2.0mm递增。
[0006] 所述的导向弹簧的弹性系数为50~100kN/m;弹簧的长度为25~35cm。
[0007] 使用上述装置的简易微增阻大变形锚固的方法,包括掘进巷道时,在滞后迎头2~ 10m,以0.7~1.0m的排距在巷道顶板和巷道两帮施工钻孔,在施工好的钻孔内填充锚固剂, 锚入长度为4~6m的锚索,搅拌锚固剂,待锚固剂搅拌充分并凝固后,在孔口依次挂金属网、 安装托盘,其步骤如下:
[0008] a、在锚索外露段上安装让压锚具,让压锚具紧靠在托盘上,楔口向外,对锚索进行 张拉;
[0009] b、待锚索预紧力达到设计值后,再安装导向弹簧,最后安装生根锚具并压缩导向 弹簧,使导向弹簧具有2.5~5KN的弹性力;所述生根锚具外侧的锚索安装预留段长度h为6~ 10cm,让压锚具和生根锚具之间的让压段长度h为20~30cm;
[0010] c、随着围岩变形的增大,当围压超过让压锚具内夹片的第一道让压螺纹的设计摩 擦阻力时,托盘推动让压锚具的夹片向外侧滑移进行让压,夹片与锚索之间产生滑移,第一 道让压螺纹破坏,第二道让压螺纹进入工作状态,以此类推,直至最后一道让压螺纹工作; 在此过程中,导向弹簧被压缩并传递锚固力给生根锚具,让压锚具对围岩提供锚固力,并可 以在让压时向锚索外露端移动,让压锚具允许围岩产生的变形为15~25cm,可提供2~4次 的让压,实现对岩体的大变形锚固。
[0011]有益效果:由于采用了上述技术方案,本发明通过让压锚具对围岩提供的锚固力 可以在锚索外露端移动,可提供2~4次的让压,实现对岩体的大变形锚固。本发明的简易微 增阻大变形锚固装置,着重提高锚索的支护力以及支护耐力,使锚索能够适应围岩的大变 形,在围岩大变形过程中持续提供微增阻的锚固力,适应大变形巷道的要求,避免了普通锚 索因不能适应巷道大变形而锚固力降低甚至失效的缺点。该锚固装置不仅可以提供较大的 锚固力,而且在围岩压力达到一定值后,让压锚具、导向弹簧、生根锚具共同工作,使锚索适 应围岩的变形,并且使围岩变形维持在较大范围内,保持巷道围岩的稳定。锚固装置仍处于 可靠的工作状态,对围岩提供微增阻的锚固力。对于软岩和深井巷道,由于巷道变形严重, 采用本发明的简易微增阻大变形锚索之后可以很好地锚固围岩,节省大量人力物力,减少 了巷道的后期维护工作量,对于软岩、深井、大变形巷道的治理具有广阔的应用前景。
附图说明
[0012] 图1为本发明的简易微增阻大变形锚固装置结构示意图;
[0013] 图2为图1中让压锚具的横截面结构示意图;
[0014]图3为图2中夹片的三道让压螺纹放大结构示意图。
[0015]图中:1-钻孔;2-锚固剂;3-锚索;4-金属网;5-托盘;6-让压锚具;6-1 -内锥套,6-2 -夹片,7-导向弹簧;8-生根锚具;9-第一道让压螺纹;10-第二道让压螺纹;11 -第三道让 压螺纹;Ζι-锚索预留段长度;If锚索让压段长度。
具体实施方式
[0016]下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述:
[0017]如图1所示,本发明的简易微增阻大变形锚固装置,主要由让压锚具6、导向弹簧7 和生根锚具8构成,让压锚具6、导向弹簧7和生根锚具8依次设在锚索3的外露段上,让压锚 具6的长度为生根锚具8长度的1.5~2倍,生根锚具8外侧的锚索预留段长度h为6~10cm,让 压锚具6和生根锚具8之间的锚索让压段长度心为20~30cm;所述的让压锚具6包括开有内锥 孔的内锥套6-1、与内锥套6-1楔合的夹片6-2,所述的夹片6-2内含有2~4条直径不同的齿状 让压螺纹,各齿状让压螺纹的螺距相等,螺距内径按0.5~2.0mm递增,如图2和图3所示;所述 的导向弹簧7的弹性系数为50~100kN/m ;弹簧的长度为25~35cm。所述的让压锚具6的直径 为4~8cm,高度4~8cm,所述的生根锚具8直径4~8cm,高度4~8cm。
[0018]本发明的简易微增阻大变形锚固的方法,具体步骤如下:
[0019] a、掘进巷道时,在滞后迎头2~10m,以0.7~1.0m的排距在巷道顶板和巷道两帮施 工钻孔1,准备锚固需要的锚固剂2、锚索3、让压锚具6和生根锚具8;
[0020] b、在施工好的钻孔1内填充锚固剂2,锚入长度为4~6m的锚索3,搅拌锚固剂2,待 锚固剂2搅拌充分并凝固后,在孔口依次挂金属网4、安装托盘5;
[0021 ] c、在锚索3外露段上安装让压锚具6,让压锚具6紧靠在托盘5上,楔口向外,对锚索 3进行张拉;所述的让压锚具6由开有内锥孔的内锥套6-1、与内锥套6-1楔合的夹片6-2构 成,所述的夹片6-2内含有2~4条直径不同的齿状让压螺纹,各齿状让压螺纹的螺距相等,螺 距内径按0.5~2.0mm递增;
[0022] d、待锚索3预紧力达到设计值后,再安装导向弹簧7,最后安装生根锚具8并压缩导 向弹簧7,使导向弹簧7具有2.5~5KN的弹性力;所述生根锚具8为锥孔套、与锥孔套楔合的锚 筒构成,进行完毕以上工序后,生根锚具8外侧的锚索预留段长度h为6~10cm,让压锚具6和 生根锚具8之间的锚索让压段长度/^为20~30cm;
[0023] e、随着围岩变形的增大,当围岩压力超过让压锚具6内夹片6-2的第一道让压螺纹 9的设计摩擦阻力时,托盘5推动让压锚具6的夹片6-2向外侧滑移进行让压,夹片6-2与锚索 3之间产生滑移,第一道让压螺纹9破坏后,第二道让压螺纹10进入工作状态,第二道让压螺 纹10破坏后,第三道让压螺纹11进入工作状态,如图3所示;以此类推,直至最后一道让压螺 纹工作;在此过程中,导向弹簧7被压缩并传递锚固力给生根锚具8,让压锚具6对围岩提供 锚固力,并可以在让压时向锚索外露端移动,让压锚具6允许围岩产生的变形为15~25cm, 生根锚具8与让压锚具6之间的长度减去导向弹簧7的最小压缩长度,即是巷道变形的极限 距离,让压锚具6对围岩提供的锚固力并可以在锚索外露端移动,可提供2~4次的让压,实 现对岩体的大变形锚固。

Claims (3)

1. 一种简易微增阻大变形锚固装置,其特征在于:它包括依次设在锚索(3)外露段的让 压锚具(6)、导向弹簧(7)和生根锚具(8),让压锚具(6)的长度为生根锚具(8)长度的1.5~2 倍,生根锚具(8)外侧的锚索预留段长度1^为6~10cm,让压锚具(6)和生根锚具(8)之间的锚 索让压段长度4为20~30cm;所述的让压锚具(6)包括开有内锥孔的内锥套(6-1)、与内锥 套(6-1)楔合的夹片(6-2),所述的夹片(6-2)内含有2~4条直径不同的齿状让压螺纹,各齿 状让压螺纹的螺距相等、螺距内径按0.5~2.0mm递增;随着围岩变形的增大,当围压超过让 压锚具(6)内夹片(6-2)的第一道让压螺纹的设计摩擦阻力时,托盘(5)推动让压锚具(6)的 夹片(6-2)向外侧滑移进行让压,夹片(6-2)与锚索(3)之间产生滑移,第一道让压螺纹破 坏,第二道让压螺纹进入工作状态,以此类推,直至最后一道让压螺纹工作;在此过程中,导 向弹簧(7)被压缩并传递锚固力给生根锚具(8),让压锚具(6)对围岩提供锚固力,并可以在 让压时向锚索外露端移动,让压锚具(6)允许围岩产生的变形为15~25cm,可提供2~4次的 让压,实现对岩体的大变形锚固。
2. 根据权利要求1所述的一种简易微增阻大变形锚固装置,其特征在于:所述的导向弹 簧(7)的弹性系数K为50~100kN/m ;弹簧的长度为25~35cm。
3. -种使用权利要求1所述装置的简易微增阻大变形锚固的方法,包括掘进巷道时,在 滞后迎头2~10m,以0.7~1.0m的排距在巷道顶板和巷道两帮施工钻孔(1 ),在施工好的钻孔 (1)内填充锚固剂(2 ),锚入长度为4~6m的锚索(3 ),搅拌锚固剂(2),待锚固剂(2)搅拌充分 并凝固后,在孔口依次挂金属网(4)、安装托盘(5),其特征在于: a、 在锚索(3)外露段上安装让压锚具(6),让压锚具(6)紧靠在托盘(5)上,楔口向外,对 锚索(3)进行张拉; b、 待锚索(3)预紧力达到设计值后,再安装导向弹簧(7),最后安装生根锚具(8)并压缩 导向弹簧(7),使导向弹簧(7)具有2.5~5KN的弹性力;所述生根锚具(8)外侧的锚索安装预 留段长度1^为6~10cm,让压锚具(6)和生根锚具(8)之间的让压段长度右为20~30cm; c、 随着围岩变形的增大,当围压超过让压锚具(6)内夹片(6-2)的第一道让压螺纹的设 计摩擦阻力时,托盘(5)推动让压锚具(6)的夹片(6-2)向外侧滑移进行让压,夹片(6-2)与 锚索(3)之间产生滑移,第一道让压螺纹破坏,第二道让压螺纹进入工作状态,以此类推,直 至最后一道让压螺纹工作;在此过程中,导向弹簧(7)被压缩并传递锚固力给生根锚具(8), 让压锚具(6)对围岩提供锚固力,并可以在让压时向锚索外露端移动,让压锚具(6)允许围 岩产生的变形为15~25cm,可提供2~4次的让压,实现对岩体的大变形锚固。
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