CN104727837A - 一种矿山加固用高预应力大延伸率恒阻变形让压防冲锚索及其工作过程 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
[0001] 本发明涉及一种锚索，具体是一种钢丝捻制的带有空心笼体的矿山加固用高预应力大延伸率恒阻变形让压防冲锚索。
背景技术
[0002] 现行煤矿普遍采用锚索支护巷道围岩。运用的原理主要是用锚索悬吊住已脱离母体顶板的离层岩块，防止巷道表层的岩层垮落。但，有时锚索悬吊范围内有软弱破碎的岩层，当这些岩层受扰动载荷影响或长期受载失去强度后，将产生碎胀变形，给正常工作的锚索增加载荷，如果这种现象持续发生，累积在锚索上的载荷将超过锚索的极限强度，最终使支护结构失去支护作用。
[0003] 研宄发现，当锚索在软岩大变形巷道围岩中使用时，初锚力较小时，巷道围岩中的碎胀变形量将变得非常大，一方面缩小了巷道断面的使用率，另一方面锚索的强度也承受不了围岩碎胀带来的强大的载荷。只有在锚索初装时就提供较强大的预应力，才能控制巷道围岩产生巨大的变形。
[0004] 但是，目前采用的锚索在高应力状态下的延伸率不足，锚索初装力提高后，就减少了锚索强度的富裕量，对巷道围岩碎胀载荷的适应性就降低了，很容易被拉断，进而整个失去了对巷道的支护。
发明内容
[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供一种矿山加固用高预应力大延伸率恒阻变形让压防冲锚索及其工作过程，本发明创造在锚索上设置让压笼体有效释放了岩层压力。
[0006] 为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现:
一种矿山加固用高预应力大延伸率恒阻变形让压防冲锚索，包括锚索主体，沿上述锚索主体方向间隔设有多个空心的让压笼体结构，该让压笼体结构与主体结构为钢丝连续编制的一体构件，其中让压笼体段直径大于主体结构段。
[0007] 进一步的，所述空心的让压笼体结构内填充有可塑性高分子充填体。
[0008] 一种让压式锚索紧固方法:
在锚索主体上设置让压笼体结构，用锚固剂将锚索主体的头部粘结在锚索孔的孔底，锚固剂外侧暴露在锚索孔中的让压笼体的空腔内充填可塑性高分子充填体，用锚索托盘和锁具将锚索尾部固定在锚索孔口外的巷道表面，在锚索锁具外侧进行锚索牵拉固定。
[0009] 进一步的，所述的锚索为钢丝捻制，让压笼体为钢丝捻制的空心笼体。
[0010] 进一步的，所述锚索位于粘结剂部分的让压笼体的空腔中充填满锚固剂。
[0011] 一种让压锚索的工作过程:
当锚索主体结构正常对围岩实施锚固时，在围岩岩层反力的作用下，锚索主体承受沿着长度方向的拉力，在该拉力的作用下，锚索让压笼体的钢丝升角将增大，有压入充填体的趋势；相反，充填体对锚索也提供了向外的反撑力，以保持让压笼体形状保持不变；当围岩的碎胀变形较大，锚索主体结构载荷增加到临近强度极限时，充填体将首先产生塑性变形或破坏，使得让压笼体钢丝向内收缩，增长了锚索的长度，也就卸掉了该次围岩变形在锚索体结构上增加的载荷。
[0012] 进一步的，在锚索安装时，将锚索主体结构的初锚力提高到锚索对充填体的挤压力正好与充填体的抗压入强度持平的程度，这样锚索工作一开始就进入到高预应力状态，有利于对巷道围岩的支护。
[0013] 本发明的工作原理以及有益效果表现在:
本发明与传统方法的主要不同是，在锚索钢丝中设置让压笼体，将笼体结构的钢丝升角减小，在笼体中充填可塑性高分子材料，在高分子充填体的支撑下，锚索初装时可以进行高预应力安装，锚索的笼形结构不会发生变形。当围岩的变形较大，锚索载荷增加时，锚索丝的强度将临近极限，此时，可塑性高分子材料将首先产生塑性变形，使得笼形结构丝压入其中，增大了丝的升角，增长了锚索的长度，也就卸掉了该次围岩变形在锚索上增加的载荷。锚索的卸压过程如此往复地在塑性围岩巷道和大变形巷道中发生，但频度依次减小，最后达到平衡。从变形强烈到变形平衡，锚索始终处于高预应力、恒阻变形工作状态，巷道围岩也一直处于有效的控制状态中。
附图说明
[0014] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
图1为本发明创造锚索结构示意图；
1-锚索主体结构；2_锚索托盘；3_锚索锁头；4_锚索锁头夹具；5_锚索笼体结构；6-锚索笼体结构空腔中充填体；7_锚索头部锚固剂；8_锚索孔。
具体实施方式
[0015] 下面未述及的相关技术内容均可采用或借鉴现有技术。
[0016] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0017] 图1所示，一种矿山加固用高预应力大延伸率恒阻变形让压防冲锚索，包括锚索主体1，锚索主体I由多股预应力钢丝捻制而成，钢丝的股数可以根据需要进行选择。
[0018] 沿锚索主体I的延伸(长度)方向，在锚索主体的中部每隔一定距离捻制出几个空心笼体，空心笼体的个数以及之间的距离可以根据实际的情况进行选择。
[0019] 设置空心笼体的目的就是在于锚索在高压下能够将笼体的空间进行释放，因此，本发明创造笼体的直径将大于锚索主体的直径。
[0020] 本实施例的笼体采用笼体形结构5。
[0021] 根据延伸率的大小以及笼体形结构的数目，将笼体结构5位置的预应力钢丝的升角减小。
[0022] 使用时:
用锚固剂7将锚索主体I的头部粘结在锚索孔8的孔底，同时粘结部分锚索笼体结构的空腔中也充填满锚固剂7 ；
锚固剂7外侧暴露在锚索孔8中的锚索笼体结构的空腔内充填一种可塑性高分子充填体6。
[0023] 工作时:
当锚索主体结构I正常对围岩实施锚固时，在围岩岩层反力的作用下，锚索主体I将承受沿着长度方向的拉力，在该拉力的作用下，锚索笼体结构5的预应力钢丝升角将增大，也就产生了向笼内可塑性高分子充填体6压入的趋势。
[0024] 相反，可塑性高分子充填体6对锚索预应力钢丝也提供了向外的反撑力，以保持锚索笼体结构5的形状保持不变。锚索主体结构I的拉力使锚预应力索钢丝产生的向可塑性充填体6的压力与可塑性充填体6对锚索预应力钢丝提供的极限外撑力是持平的。
[0025] 在锚索安装时，可将锚索主体结构I的初锚力提高到锚索钢丝对高分子充填体6的挤压力正好与高分子充填体6的抗压入强度持平，这样可使锚索一开始就处于高预应力状态下工作。
[0026] 当围岩的碎胀变形较大，锚索主体I载荷增加时，锚索钢丝的强度将临近极限，此时，可塑性高分子充填体6将首先产生塑性变形，使得锚索笼体结构5钢丝压入其中，增大了钢丝的升角，增长了锚索的长度，也就卸掉了该次围岩变形在锚索体结构I上增加的载荷。
[0027] 锚索卸压的过程是在锚索处于高预应力的状态下完成的。
[0028] 锚索的卸压过程如此往复地在塑性围岩巷道和大变形巷道中发生，但频度依次减小，最后达到平衡。从变形强烈到变形平衡，锚索始终处于高预应力、恒阻变形工作状态，巷道围岩也一直处于有效的控制状态中。
[0029] 以上所述仅是本申请的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
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