CN106837394B - 一种适应于大变形巷道围岩的抗断锚固装置及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适应于大变形巷道围岩的抗断锚固装置及其施工方法，装置包括锚杆及多根锚索；锚杆后端侧壁上设有多个凹槽，锚索的后端嵌装在相对应的凹槽内；锚杆上靠近后端处设有螺母、垫板和托板，螺母靠近锚杆的后端设置，垫板位于托板和螺母之间；垫板和托板上分别设有多个锚索通孔，锚索通过锚具固定在垫板的锚索通孔内；锚杆的前端处设有挡圈，挡圈上设有多个锚索通孔，锚索前端穿过锚索通孔，锚索通孔内设有卡具，锚索前端通过卡具固定；锚索的托板和挡圈之间的部分缠绕在锚杆外侧。本发明结构简单，安装方便，支护成本低；本发明延伸率大，能有效控制巷道围岩变形，保证巷道围岩长期稳定和正常使用。

Description

一种适应于大变形巷道围岩的抗断锚固装置及其施工方法
技术领域
本发明属于大变形巷道围岩控制技术领域，特别是涉及一种适应于大变形巷道围岩的抗断锚固装置及其施工方法。
背景技术
随着煤炭资源需求量不断增加和采矿技术不断发展，国内许多煤矿都陆续进入了深部资源开采，由于采深大、地应力高等因素造成的支护条件复杂化已经是煤矿巷道支护发展的不可忽视的问题。锚杆支护是一种主动支护形式，与其他支护方式相比，具有支护工艺简单、支护效果显著，支护成本低廉，运输和施工方便等优点，在矿山支护中已然是处于举足轻重的地位。锚索支护技术的应用也十分普遍，尤其普遍应用在煤巷中，利用轻型锚杆钻机即可施工。在围岩较差的巷道、大硐室及受动压影响的巷道等，采用预应力锚索支护是一条有效途径。此外，锚索和锚杆联合支护也在深部矿山也得到了广泛使用，并且围岩支护控制得到了良好的效果。
但是，由于深部巷道的地应力高，变形量大，特别是在高应力软岩巷道里，地质环境的恶化，采动应力与构造应力显著增加，巷道冒顶、片帮及底鼓现象层出不穷，常常因为其变形量大，持续时间长，导致大面积初期支护锚杆拉断。同时，由于预应力锚索的延伸率较低，既不能与普通锚杆的力学性能相匹配，也不能适应顶板的大变形特征，在变形量大的支护巷道内也易导致锚索体破断失效。因此，在深部大变形巷道工作使用时往往需要进行多次维护和返修，不仅大大增加了支护成本的费用，同时也对矿山安全生产增加了隐患，这对矿山经济效益造成了很大的影响。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单，安装方便，延伸率大，且能够有效控制围岩变形的适应于大变形巷道围岩的抗断锚固装置及其施工方法。
本发明采用的技术方案是：一种适应于大变形巷道围岩的抗断锚固装置，包括锚杆及多根锚索；锚杆后端侧壁上设有多个凹槽，锚索的后端嵌装在相对应的凹槽内；锚杆上靠近后端处设有螺母、垫板和托板，螺母靠近锚杆的后端设置，垫板位于托板和螺母之间；垫板和托板上分别设有多个锚索通孔，锚索通过锚具固定在垫板的锚索通孔内；所述的锚杆的前端处设有挡圈，挡圈上设有多个锚索通孔，锚索前端穿过锚索通孔，锚索通孔内设有卡具，锚索前端通过卡具固定；锚索的托板和挡圈之间的部分缠绕在锚杆外侧。
上述的适应于大变形巷道围岩的抗断锚固装置中，所述的卡具为设有中心孔的锥台形，卡具设在挡圈锚索通孔内，卡具的大端朝前。
上述的适应于大变形巷道围岩的抗断锚固装置中，所述的锚索的托板和挡圈之间的部分通过多个塑料扣环固定。
上述的适应于大变形巷道围岩的抗断锚固装置中，所述的锚杆为实心杆体结构，锚杆后端的凹槽内外均设有螺纹，锚索后端设有螺纹，锚索后端的螺纹与锚杆后端的凹槽内外的螺接旋向一致。
上所述的适应于大变形巷道围岩的抗断锚固装置中，所述的锚索前端的直径大于挡圈锚索通孔的直径，锚索其余部分的直径小于挡圈锚索通孔的直径。
上所述的适应于大变形巷道围岩的抗断锚固装置中，所述的垫板上中心处设有锚杆通孔，通过锚杆通孔套装在锚杆上；锚索通孔和锚杆通孔为锥形孔，锚索通孔和锚杆通孔内壁上设有增阻螺纹。
一种上述的适应于大变形巷道围岩的抗断锚固装置的施工方法，包括如下步骤：
（1）将卡具放入挡圈锚索通孔内，卡具的大端朝前，将锚索从前向后通过卡具和挡圈的锚索通孔，直至卡具将锚索前端在挡圈内卡死；
（2）将卡紧好的锚索按支护设计要求，缠绕在锚杆杆体表面；
（3）在指定的孔位，插入锚固剂药卷，将适应于大变形巷道围岩的抗断锚固装置伸入钻孔内锚固，完成锚固工作后安装托板和垫板；
（4）将锚具的夹片伸入垫板的锚索通孔，敲击紧夹片使锚索和垫板紧固，将伸出垫板的部分锚索压入锚杆后端的凹槽内，拧紧螺母，保证锚具不脱落。
上述的适应于大变形巷道围岩的抗断锚固装置的施工方法，步骤（2）中，将锚索在锚杆杆体表面缠绕后，通过塑料扣环固定在锚杆杆体上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1. 本发明的适应于大变形巷道围岩的抗断锚固装置，将锚杆和锚索有机的结合，具有延伸率大，提高支护结构整体承载能力的优点，在高地应力大变形巷道支护中能有效地适应围岩大变形，达到支护设计的预期效果，保证巷道围岩长期稳定和正常使用。
2. 本发明的适应于大变形巷道围岩的抗断锚固装置，当锚杆因围岩变形后将锚杆拉断时，缠绕在锚杆表面的锚索此时会适应围岩变形，直至让压变形到一定程度后，锚索拉直，此时锚索发挥支护作用，一次支护实现二次支护作用。
3. 本发明的适应于大变形巷道围岩的抗断锚固装置结构简单，安装方便，省去安装如预应力锚索使用千斤顶施加预应力等复杂工序，大大降低支护成本和支护时间。
4. 本发明的适应于大变形巷道围岩的抗断锚固装置通过改变锚索在锚杆上的缠绕密度，能适应各种大变形巷道变形量的需求。
附图说明
图1为本发明的适应于大变形巷道围岩的抗断锚固装置的结构示意图。
图2为本发明的适应于大变形巷道围岩的抗断锚固装置在锚杆破断后锚索作用时的结构示意图。
图3为图1中A-A处剖视图。
图4为图1中B-B处剖视图。
图5为本发明适应于大变形巷道围岩的抗断锚固装置后端处的局部放大图。
图6为图5中C-C处剖视图。
图7为本发明的卡具的结构示意图。
其中：1-锚杆，2-锚索，3-卡具，4-挡圈，5-塑料扣环，6-托板，7-垫板，8-锚具，9-螺母，10-锚索通孔，11-锚杆通孔，12-橡胶圈，13-锚杆凹槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
如图1-4所示，本发明的适应于大变形巷道围岩的抗断锚固装置包括锚杆1、四根锚索2、卡具3、挡圈4、塑料扣环5、托板6、垫板7、锚具8和螺母9。所述的锚杆1前端设有挡圈4，锚杆1后端设有四个向内的凹槽13，凹槽13的直径与锚索2的直径相匹配，四根锚索2的后端分别嵌装在四个凹槽13内，并分别通过锚具8紧固。所述的挡圈4上有四个锚索通孔10，锚索2前端能通穿过锚索通孔10，锚索通孔10内安装有卡具3，卡具3夹紧锚索2；所述的锚索2缠绕在锚杆1外侧。如图7所示，所述的卡具3为设有中心孔的锥台形，且侧壁上设有三个v形槽口，大端处设有橡胶圈12。卡具3设在挡圈4的锚索通孔10内，大端朝前，固定锁紧锚索2。所述的塑料扣环5扣在锚索2外侧，用于固定缠绕好的锚索2。所述的托板6、垫板7和螺母9靠近锚杆1的后端设置在锚杆1上，垫板7位于螺母9和托板6之间，螺母9靠近锚杆1的后端。托板6、垫板7上分别设有四个锚索通孔10，一个锚杆通孔11，锚索2通过锚具8固定在垫板1上的锚索通孔10内。
如图5-6所示，所述锚杆1为高强度实心杆体结构，锚杆1的表面上设有锚索缠绕标识，锚杆1后端的凹槽13内外均设有螺纹，锚索2后端也设有螺纹，锚索后端的螺纹与锚杆1后端的凹槽13内外的螺纹旋向一致。所述的锚索2锚前端处的直径大于挡圈4上的锚索通孔10的直径，锚索2其余部分的直径小于挡圈4上的锚索通孔10的直径。所述的螺母9的螺纹与锚杆1、锚索2后端的螺纹相匹配，箍筋锚杆1和锚索2，并防止锚具8脱落。
如图1、7所示，所述的塑料扣环5紧扣在锚索2外侧，其为塑料材质制成，暂时固定缠绕好的锚索2，其数量视支护条件而定。所述的挡圈4和锚杆1为一体结构，挡圈4上有四个锚索通孔，通孔呈锥台形。所述的垫板7上有四个锚索通孔10，一个锚杆通孔11，锚杆通孔11位于垫板7的中心处，锚索通孔10和锚杆通孔11为锥形孔，且内壁有增阻螺纹。所述的托板6上相应的设有四个锚索通孔和一个锚杆通孔，锚杆通孔位于托板6的中心处。
上述的适应于大变形巷道围岩的抗断锚固装置的施工方法，包括如下步骤：
（1）将卡具3放入挡圈4的锚索通孔内，将锚索2从前向后通过卡具3和挡圈4的锚索通孔，直至卡具3将锚索2的前端在挡圈4内卡死；
（2）将卡紧好的锚索2按支护设计要求，根据锚杆1表面上的缠绕标识缠绕在锚杆1杆体表面，用塑料扣环5固定好锚索2；
（3）在指定的孔位，插入锚固剂药卷，将适应于大变形巷道围岩的抗断锚固装置插入钻孔内锚固，然后安装托板6和垫板7；
（4）将锚具8的夹片伸入垫板7上的各锚索通孔内，将专用工具敲击紧夹片使锚索2和垫板7紧固，将伸出垫板7张拉段部分锚索2压入锚杆1后部张拉端凹槽13内，拧紧螺母9，保证锚具8不脱落。

Claims (2)

1.一种适应于大变形巷道围岩的抗断锚固装置的施工方法，适应于大变形巷道围岩的抗断锚固装置包括锚杆及多根锚索；锚杆后端侧壁上设有多个凹槽，锚索的后端嵌装在相对应的凹槽内；锚杆上靠近后端处设有螺母、垫板和托板，螺母靠近锚杆的后端设置，垫板位于托板和螺母之间；垫板和托板上分别设有多个锚索通孔，锚索通过锚具固定在垫板的锚索通孔内；所述的锚杆的前端处设有挡圈，挡圈上设有多个锚索通孔，锚索前端穿过锚索通孔，锚索通孔内设有卡具，锚索前端通过卡具固定；锚索的托板和挡圈之间的部分缠绕在锚杆外侧；
包括如下步骤：
（1）将卡具放入挡圈锚索通孔内，卡具的大端朝前，将锚索从前向后通过卡具和挡圈的锚索通孔，直至卡具将锚索前端在挡圈内卡死；
（2）将卡紧好的锚索按支护设计要求，缠绕在锚杆杆体表面；
（3）在指定的孔位，插入锚固剂药卷，将适应于大变形巷道围岩的抗断锚固装置伸入钻孔内锚固，完成锚固工作后安装托板和垫板；
（4）将锚具的夹片伸入垫板的锚索通孔，敲击紧夹片使锚索和垫板紧固，将伸出垫板的部分锚索压入锚杆后端的凹槽内，拧紧螺母，保证锚具不脱落。
2.根据权利要求1所述的适应于大变形巷道围岩的抗断锚固装置的施工方法，步骤（2）中，将锚索在锚杆杆体表面缠绕后，通过塑料扣环固定在锚杆杆体上。
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