CN107829768A - 一种可爆破自动扩大锚固结构的大变形支护装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可爆破自动扩大锚固结构的大变形支护装置及工艺，包括锚杆杆体，锚杆杆体尾端安装有引爆装置，锚杆杆体外端部位安装有大变形吸能装置；可爆破自动扩大锚固结构的大变形支护装置在地层钻孔内底部利用组合式锚固药卷进行锚固安装。组合式锚固药卷沿长度方向依次包括锚固药卷I、锚固药卷Ⅱ与炸药药卷Ⅲ；引爆装置可使地层形成局部爆炸孔腔，引爆装置可自动张开，并使锚固药卷Ⅱ产生体积膨胀，并自动充填局部爆炸孔腔。大变形吸能装置可使锚杆产生大变形伸长，吸收围岩变形过程释放的应变能，并可对围岩提供恒定或持续增加或阶梯式增加的支护阻力。本发明可有效实现内部锚固结构自动扩大充填，也可适应围岩大变形破坏特征。

Description

一种可爆破自动扩大锚固结构的大变形支护装置及工艺

技术领域

本发明涉及岩土锚固技术领域，具体涉及一种可爆破自动扩大锚固结构的大变形支护装置及工艺，可用于地下工程、边坡工程及采矿工程等工程领域。

背景技术

锚杆是用于地下隧道或巷道的一种最广泛的支护技术。当地下隧道或巷道开挖以后，采用预应力锚杆，通过施加一定的预应力可有效改变围岩内部应力状态，并在巷道或隧道周边围岩内部形成锚固围岩承载结构，共同抵抗外部围岩传来的围岩压力，可有效防止围岩产生失稳坍塌。此外，锚杆支护还具有成本低、结构简单、施工方便及占用施工净空小等优点，使其在边坡、基坑等其他工程领域也得到了广泛应用与推广。

然而，在较软弱地层中，传统的锚杆支护还存在诸多问题亟需解决。首先，由于软弱地层岩土体自身强度较低，使传统锚杆支护难以找到稳定的锚固岩层，造成支护构件可锚性差、锚固力低等问题，甚至出现锚固段滑脱失效现象，使锚杆杆体支护潜力无法得到充分发挥。其次，当软弱地层巷道或隧道开挖后，围岩变形一般较大，大变形破坏特征明显，但传统锚杆支护由于延展率较低，无法有效吸收围岩变形释放的应变能，难以适应围岩该种大变形破坏特征，锚杆破断现象频发，也无法形成有效的锚固围岩承载结构，导致难以对软弱地层隧道或巷道围岩进行有效控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题包括以下两方面：一方面软弱地层锚杆支护可锚性差、锚固力低，易产生滑脱失效现象，造成锚杆支护潜力无法充分发挥等问题；另一方面传统锚杆支护延展率低，无法有效吸收围岩变形释放的应变能，难以满足软弱地层围岩大变形破坏特征，锚杆破断现象频发，且难以形成有效的锚固围岩承载结构。

为解决上述问题，本发明提出了一种可爆破自动扩大锚固结构的大变形支护装置及工艺，可有效实现内部锚固结构自动扩大填充，增强锚杆极限锚固力，同时，也可适应围岩大变形破坏特征，并对围岩提供恒定或持续增加的支护阻力，可有效解决软弱地层围岩控制难题。

本发明的具体技术方案如下：

一种可爆破自动扩大锚固结构的大变形支护装置，包括锚杆杆体和设置在地层钻孔底部的组合式锚固药卷，所述的锚杆杆体的内端部安装有引爆装置，锚杆杆体外端部安装有大变形吸能装置，在所述大变形吸能装置外圈安装套有托盘及螺母；所述的组合式锚固药卷沿钻孔底部由内而外沿轴向依次包括炸药药卷Ⅲ、锚固药卷Ⅱ与锚固药卷I，待锚杆安装完成后未爆破之前沿钻孔底部可依次形成相应三个充填段；所述的锚固药卷Ⅱ内部含有可膨胀化学材料，所述的引爆装置可引爆炸药药卷Ⅲ内部炸药，并在引爆装置周围钻孔孔壁地层附近形成局部爆炸孔腔；同时，引爆装置可自动张开，炸药药卷Ⅲ炸药爆炸时释放的高温能量又可激发锚固药卷Ⅱ内部可膨胀化学材料发挥作用，使锚固药卷Ⅱ充填段产生体积膨胀，并可自动充填局部爆炸孔腔，实现内部锚固结构自动扩大。在软弱地层岩土体变形过程中，产生的围岩压力可作用在托盘及螺母上，并利用所述的大变形吸能装置可使锚杆产生大变形伸长，吸收围岩变形过程释放的应变能，并可对围岩提供恒定或持续增加或阶梯式增加的支护阻力。

进一步的，所述的引爆装置包括为一个圆筒状结构，沿圆筒状结构的管壁环向均匀间隔设置有多个割缝，割缝方向与锚杆杆体轴向一致；圆筒状结构的外表面设置有倒刺型结构；圆筒状结构内圈部位安装有起爆材料，所述的起爆材料可为雷管、导爆索或其他起爆炸药，连接引爆装置内部起爆材料的引线可沿锚杆表面或内部引到锚杆外部。当引爆装置内部起爆材料引爆周围炸药药卷Ⅲ内部炸药时，可使引爆装置割缝段管壁自动张开，以与局部爆炸孔腔孔壁岩土体之间产生咬合力。

进一步的，所述的锚固药卷Ⅰ、锚固药卷Ⅱ与炸药药卷Ⅲ可为圆柱形，锚固药卷Ⅰ、锚固药卷Ⅱ与炸药药卷Ⅲ的直径保持一致，三个药卷表面及药卷各部分之间设置塑料隔膜。在现场安装时，组合式锚固药卷带炸药一端朝向锚杆钻孔内部，待锚杆旋进安装完成后，可搅碎组合式锚固药卷，并沿锚杆杆体尾端至钻孔外方向，在锚杆杆体与外围孔壁之间形成炸药药卷Ⅲ充填段、锚固药卷Ⅱ充填段、锚固药卷I充填段。所述的锚杆引爆装置在锚杆杆体尾端钻孔内，被炸药药卷Ⅲ充填段充填包围。

进一步的，所述的锚固药卷I凝固时间快于锚固药卷Ⅱ，待锚固药卷I充填段凝固、锚固药卷Ⅱ充填段未凝固时，可借助引爆装置引爆炸药药卷Ⅲ充填段炸药。

进一步的，所述的炸药药卷Ⅲ内部炸药感度较低(此处“感度较低”指炸药发生爆炸的敏感程度较低，不容易被引爆，以防止锚杆在旋紧安装过程中受到杆体旋转摩擦作用而产生爆炸)，其质量由所需爆破孔腔大小及地层岩土体力学参数确定。

进一步的，所述的锚固药卷Ⅱ内部锚固剂在受炸药爆炸产生的高温作用下，可产生体积膨胀并充满爆破局部孔腔，其长度及所含可膨胀化学成分质量由爆破孔腔体积及所需极限锚固力大小确定。

进一步的，所述的锚固药卷Ⅰ、Ⅱ包括但不限于树脂药卷，水泥砂浆药卷或其他类型锚固剂药卷。

进一步的，所述的大变形吸能装置，包括吸能套管、倒锥形结构及密封塞，所述的吸能套管包裹在锚杆杆体的外端部分，倒锥形结构设置在吸能套管的内部挤压在锚杆杆体外端；锚杆托盘、螺母固定在吸能套管的外圈且吸能套管的尾部通过密封塞密封；

岩土体变形产生的围岩压力作用在锚杆托盘上，可使锚杆杆体外端倒锥形结构在吸能套管内部产生位移；吸能套管可通过改变管壁厚度或管径大小的方式，来实现对围岩提供恒定或持续增加或阶梯式增加的支护阻力。

具体地，管壁厚度沿锚杆轴向由外及内可设置为等厚度、厚度渐进式或阶梯式增加，管径大小沿锚杆轴向由外及内可设置为相同管径、管径持续减小或阶梯式减小。

进一步的，所述的托盘、螺母安装在锚杆钻孔外部，固定于吸能套管外圈表面。

进一步的，所述的吸能套管的外端内圈部位安装有密封塞，以防止大变形吸能装置内部进水产生锈蚀。

进一步的，所述的锚杆杆体包括但不限于常规螺纹钢锚杆杆体、全螺纹锚杆杆体、钢绞线杆体或玻璃纤维增强塑料(GFRP)等新型材质锚杆杆体。

本发明还提供了一种利用所述的可爆破自动扩大锚固结构的大变形支护装置进行施工的工艺，包括以下步骤:

步骤1：根据支护设计要求，在软弱地层拟安装锚杆部位利用钻机中施打钻孔，并进行清钻；

步骤2：在钻孔内置入事先准备好的组合式锚固药卷，药卷顺序由内而外分别为炸药药卷Ⅲ、锚固药卷Ⅱ、锚固药卷I；

步骤3：利用锚杆钻机，将安装有引爆装置、大变形吸能装置、托盘、螺母的锚杆杆体进行旋进安装，安装过程中可搅碎组合式锚固药卷，并在锚杆杆体与外围孔壁之间自钻孔孔底由内而外形成炸药药卷Ⅲ充填段、锚固药卷Ⅱ充填段、锚固药卷I充填段；

步骤4：待锚固药卷I充填段凝固、锚固药卷Ⅱ充填段未凝固时，借助引爆装置引爆炸药药卷Ⅲ充填段炸药，形成局部爆炸孔腔，同时引爆装置自动张开，锚固药卷Ⅱ内部的可膨胀化学材料在爆炸高温作用下可产生体积膨胀，并自动充填局部爆炸孔腔；

步骤5：待锚固药卷Ⅱ充填区域凝固后，在外部通过旋进螺母或张拉的方式施加锚杆预应力，完成锚杆安装。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明可以利用爆破扩孔的方式扩大内部钻孔孔腔，引爆后引爆装置可自动张开与围岩之间产生较强的咬合力，爆炸释放的高温又可使可膨胀化学材料膨胀自动充填孔腔，可自动扩大内部锚固结构，提高锚杆锚固力，解决软弱地层可锚性差、锚固力低等问题，利于锚杆杆体支护潜力的充分发挥。

2、本发明利用组合式锚固药卷，在锚杆旋进安装即可完成自动锚固，并在爆破后自动充填局部爆破孔腔，避免了常规爆破式锚杆中所采用的后注浆工艺，施工较简单，劳动强度低，可有效提高施工效率。

3、本发明利用大变形吸能装置克服了传统锚杆延伸率低的缺陷，可有效吸收围岩变形所释放的应变能，适应围岩大变形破坏特征，并可对围岩提供恒定或阶梯式增加的支护阻力，解决软弱地层围岩锚固支护难题。

4、本发明利用组合式锚固药卷，在锚固药卷I充填段凝固后，进行内部炸药充填段的爆炸，可有效封闭内部炸药，避免炸药爆炸时产生的能量沿钻孔产生外溢释放。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1、为本发明实施例锚杆安装过程阶段Ⅰ(旋紧安装前)、阶段Ⅱ(安装后未爆破)、阶段Ⅲ(爆破自动充填后)的结构示意图；

图2、为本发明实施例引爆装置的结构示意图；

图3、为图2中1-1的结构示意图；

图4、为本发明实施例大变形吸能装置结构示意图；

图5、为大变形吸能装置力学性能曲线示意图。

其中：1—炸药药卷Ⅲ；2—锚固药卷Ⅱ；3—锚固药卷I；4—引爆装置；5—连接端头；6—锚杆杆体；7—吸能套管；8—倒锥形结构；9—密封塞；10—托盘；11—螺母；12—起爆材料。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，由于软弱地层岩土体自身强度较低，传统锚杆支护难以找到稳定的锚固岩层，使锚杆杆体支护潜力无法得到充分发挥；其次，围岩变形一般较大，大变形破坏特征明显，但传统锚杆支护由于延展率较低，难以适应围岩该种大变形破坏特征，难以对软弱地层隧道或巷道围岩进行有效控制。本发明提出一种可爆破自动扩大锚固结构的大变形支护装置及工艺，可有效实现内部锚固结构自动扩大充填，增强锚杆极限锚固力，同时，也可适应围岩大变形破坏特征，并对围岩提供恒定或持续增加的支护阻力，可有效解决软弱地层围岩控制难题。

下面结合附图与实施对本发明做进一步说明。

如图1所示，所述的一种可爆破自动扩大锚固结构的大变形支护装置，包括锚杆杆体6，锚杆杆体6尾端安装有引爆装置4，锚杆杆体6外端部位安装有大变形吸能装置(图4)，大变形吸能装置(图4)外圈安装套有托盘10及螺母11。所述的可爆破自动扩大锚固结构的大变形支护装置在地层钻孔内底部利用组合式锚固药卷进行锚固安装。所述的组合式锚固药卷沿长度方向依次包括锚固药卷I3、锚固药卷Ⅱ2与炸药药卷Ⅲ1。所述的锚固药卷Ⅱ2内部含有可膨胀化学材料，所述的引爆装置4可引爆炸药药卷Ⅲ1内部炸药，并在引爆装置4周围钻孔孔壁地层附近形成局部爆炸孔腔；同时，引爆装置4可自动张开，炸药药卷Ⅲ1爆炸时释放的高温能量又可激发锚固药卷Ⅱ2内部的可膨胀化学材料发挥作用，使锚固药卷Ⅱ2产生体积膨胀，并可自动充填局部爆炸孔腔，实现内部锚固结构自动扩大。在软弱地层岩土体变形过程中，产生的围岩压力可作用在托盘10及螺母11上，并利用所述的大变形吸能装置(图4)可使锚杆产生大变形伸长，并可对围岩提供恒定或持续增加或阶梯式增加的支护阻力。

如图2和图3所示，所述的引爆装置4，为圆筒状结构，沿管壁环向均匀间隔设置有割缝，割缝方向与锚杆杆体6轴向一致。引爆装置4外表面设置有倒刺型结构。引爆装置4内圈部位安装有起爆材料12，可为雷管、导爆索或其他起爆炸药，连接引爆装置4内部起爆材料12的引线可沿锚杆表面或内部引到锚杆外部。当引爆装置4内部起爆材料12引爆周围炸药药卷Ⅲ1内部炸药时，可使引爆装置4割缝段管壁自动张开，以与局部爆炸孔腔孔壁岩土体之间产生咬合力。

所述的引爆装置4与锚杆杆体6通过连接端头5连接，连接端头5由锚杆杆体6的外螺纹和引爆装置4的内螺纹组成。

所述的组合式锚固药卷，可为圆柱形，三部分药卷直径保持一致，药卷表面及药卷各部分之间设置塑料隔膜。在现场安装时，组合式锚固药卷带炸药一端朝向锚杆钻孔内部，待锚杆旋进安装完成后，可搅碎组合式锚固药卷，并沿锚杆杆体6尾端至钻孔外方向，在锚杆杆体6与外围孔壁之间形成炸药药卷Ⅲ1充填段，锚固药卷Ⅱ2充填段，锚固药卷I3充填段。所述的锚杆引爆装置4在锚杆杆体6尾端钻孔内，被炸药药卷Ⅲ1充填段充填包围。

所述的锚固药卷I3凝固时间快于锚固药卷Ⅱ2，待锚固药卷I3凝固、锚固药卷Ⅱ2未凝固时，可借助引爆装置4引爆炸药药卷Ⅲ1充填段炸药。所述的炸药药卷Ⅲ1内部炸药感度较低(此处“感度较低”指炸药发生爆炸的敏感程度较低，不容易被引爆，以防止锚杆在旋紧安装过程中受到杆体旋转摩擦作用而产生爆炸)，其质量由所需爆破孔腔大小及地层岩土体力学参数确定。所述的锚固药卷Ⅱ2内部锚固剂在受炸药爆炸产生的高温作用下，可产生体积膨胀并充满爆破局部孔腔，其长度及所含可膨胀化学材料质量由爆破孔腔体积及所需极限锚固力大小确定。

所述的锚固药卷I3、锚固药卷Ⅱ2可为树脂药卷、水泥砂浆药卷或其他类型锚固剂药卷。

如图4所示，所述的大变形吸能装置，包括吸能套管7、倒锥形结构8及密封塞9，吸能套管7包裹在锚杆杆体6的外端部分，倒锥形结构8设置在锚杆杆体6外端，密封塞9安装在吸能套管7外端内圈。岩土体变形产生的围岩压力作用在托盘10上，可使锚杆杆体6外端倒锥形结构8在吸能套管7内部产生位移。吸能套管7可通过改变管壁厚度或管径大小的方式，来实现对围岩提供恒定或持续增加或阶梯式增加的支护阻力。具体地，管壁厚度沿锚杆轴向由外及内可设置为等厚度、厚度渐进式或阶梯式增加，管径大小沿锚杆轴向由外及内可设置为相同管径、管径持续减小或阶梯式减小。

所述的托盘10、螺母11安装在锚杆钻孔外部，固定于吸能套管7外圈表面。

所述的吸能套管7的外端内圈部位安装有密封塞9，以防止大变形吸能装置(图4)内部进水产生锈蚀。

图4列出了一种可实现阶梯式增阻的大变形吸能装置，沿长度方向，吸能套管7共包括三段，设置三种管径大小，第一段管径小于第二段管径，第二段管径小于第三段管径，在围岩压力作用下，倒锥形结构8内移过程中，可对围岩提供阶梯式增大的支护阻力，大变形吸能装置的力学性能曲线如图5所示，共包括两个让压节点阶梯。

所述的一种可爆破自动扩大锚固结构的大变形支护装置，具体施工工艺包括以下步骤:

步骤1：根据支护设计要求，在软弱地层拟安装锚杆部位利用钻机中施打钻孔，并进行清钻。

步骤2：在钻孔内置入事先准备好的组合式锚固药卷，药卷顺序由内而外分别为炸药药卷Ⅲ1、锚固药卷Ⅱ2、锚固药卷I3。

步骤3：利用锚杆钻机，将安装有引爆装置4、大变形吸能装置(图4)、托盘10、螺母11的锚杆杆体6进行旋进安装，安装过程中可搅碎组合式锚固药卷，并在锚杆杆体6与外围孔壁之间自钻孔孔底由内而外形成炸药药卷Ⅲ1充填段，锚固药卷Ⅱ2充填段，锚固药卷I3充填段。

步骤4：待锚固药卷I3充填段凝固、锚固药卷Ⅱ2充填段未凝固时，借助引爆装置4引爆炸药药卷Ⅲ1充填段炸药，形成局部爆炸孔腔，同时引爆装置4自动张开，锚固药卷Ⅱ2充填段在爆炸高温作用下可产生体积膨胀，并自动充填局部爆炸孔腔。

步骤5：待锚固药卷Ⅱ2充填区域凝固后，在外部通过旋进螺母11或张拉的方式施加锚杆预应力，完成锚杆安装。

本发明该种可爆破自动扩大锚固结构的大变形支护装置及工艺，锚杆杆体可为常规螺纹钢锚杆杆体或全螺纹锚杆杆体，也可为玻璃纤维增强塑料(GFRP)等新型材质锚杆杆体，所配套使用的炸药、可膨胀化学材料及大变形吸能套管材质，以及具体施工方法流程，可根据具体工程实际进行相应调整。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (10)

1.一种可爆破自动扩大锚固结构的大变形支护装置，其特征在于，包括锚杆杆体和设置在地层钻孔底部的组合式锚固药卷，所述的锚杆杆体的内端部安装有引爆装置，锚杆杆体外端部安装有大变形吸能装置，在所述大变形吸能装置外圈安装套有托盘及螺母；所述的组合式锚固药卷沿钻孔底部由内而外沿轴向依次包括炸药药卷Ⅲ、锚固药卷Ⅱ与锚固药卷I，待锚杆安装完成后未爆破之前沿钻孔底部可依次形成相应三个充填段；所述的锚固药卷Ⅱ内部含有可膨胀化学材料，所述的引爆装置可引爆炸药药卷Ⅲ内部炸药，并在引爆装置周围钻孔孔壁地层附近形成局部爆炸孔腔；同时，引爆装置可自动张开，炸药药卷Ⅲ炸药爆炸时释放的高温能量又可激发锚固药卷Ⅱ内部可膨胀化学材料发挥作用，使锚固药卷Ⅱ充填段产生体积膨胀，并可自动充填局部爆炸孔腔，实现内部锚固结构自动扩大；在软弱地层岩土体变形过程中，产生的围岩压力可作用在托盘及螺母上，并利用所述的大变形吸能装置可使锚杆产生大变形伸长，吸收围岩变形过程释放的应变能，并可对围岩提供恒定或持续增加或阶梯式增加的支护阻力。

2.如权利要求1所述的一种可爆破自动扩大锚固结构的大变形支护装置，其特征在于，所述的引爆装置包括为一个圆筒状结构，沿圆筒状结构的管壁环向均匀间隔设置有多个割缝，割缝方向与锚杆杆体轴向一致；圆筒状结构的外表面设置有倒刺型结构；圆筒状结构内圈部位安装有起爆材料；当引爆装置内部起爆材料引爆周围炸药药卷Ⅲ内部炸药时，可使引爆装置割缝段管壁自动张开，以与局部爆炸孔腔孔壁岩土体之间产生咬合力。

3.如权利要求2所述的一种可爆破自动扩大锚固结构的大变形支护装置，其特征在于，所述的起爆材料包括但不限于雷管、导爆索或其他起爆炸药，连接引爆装置内部起爆材料的引线可沿锚杆表面或内部引到锚杆外部。

4.如权利要求1所述的一种可爆破自动扩大锚固结构的大变形支护装置，其特征在于，所述的锚固药卷Ⅰ、锚固药卷Ⅱ与炸药药卷Ⅲ可为圆柱形，锚固药卷Ⅰ、锚固药卷Ⅱ与炸药药卷Ⅲ的直径保持一致，三个药卷表面及药卷各部分之间设置塑料隔膜。

5.如权利要求1所述的一种可爆破自动扩大锚固结构的大变形支护装置，其特征在于，所述的锚固药卷I凝固时间快于锚固药卷Ⅱ，待锚固药卷I充填段凝固、锚固药卷Ⅱ充填段未凝固时，借助引爆装置引爆炸药药卷Ⅲ充填段炸药。

6.如权利要求1所述的一种可爆破自动扩大锚固结构的大变形支护装置，其特征在于，所述的炸药药卷Ⅲ内部炸药感度较低，其质量由所需爆破孔腔大小及地层岩土体力学参数确定。

7.如权利要求1所述的一种可爆破自动扩大锚固结构的大变形支护装置，其特征在于，所述的锚固药卷Ⅱ内部锚固剂在受炸药爆炸产生的高温作用下，可产生体积膨胀并充满爆破局部孔腔，其长度及所含可膨胀化学成分质量由爆破孔腔体积及所需极限锚固力大小确定。

8.如权利要求1所述的一种可爆破自动扩大锚固结构的大变形支护装置，其特征在于，所述的锚固药卷I、锚固药卷Ⅱ包括但不限于树脂药卷、水泥砂浆药卷或其他类型锚固剂药卷。

9.如权利要求1所述的一种可爆破自动扩大锚固结构的大变形支护装置，其特征在于，所述的大变形吸能装置，包括吸能套管、倒锥形结构及密封塞，所述的吸能套管包裹在锚杆杆体的外端部分，倒锥形结构设置在吸能套管的内部挤压在锚杆杆体外端；锚杆托盘固定在吸能套管的外圈且吸能套管的尾部通过密封塞密封；

岩土体变形产生的围岩压力作用在锚杆托盘上，可使锚杆杆体外端倒锥形结构在吸能套管内部产生位移；吸能套管可通过改变管壁厚度或管径大小的方式，来实现对围岩提供恒定或持续增加或阶梯式增加的支护阻力；进一步地，管壁厚度沿锚杆轴向由外及内可设置为等厚度、厚度渐进式或阶梯式增加，管径大小沿锚杆轴向由外及内可设置为相同管径、管径持续减小或阶梯式减小。

10.一种利用权利要求1-9任一所述的可爆破自动扩大锚固结构的大变形支护装置进行施工的工艺，其特征在于，包括以下步骤:

步骤1：根据支护设计要求，在软弱地层拟安装锚杆部位利用钻机中施打钻孔，并进行清钻；

步骤2：在钻孔内置入事先准备好的组合式锚固药卷，药卷顺序由内而外分别为炸药药卷Ⅲ、锚固药卷Ⅱ、锚固药卷I；

步骤3：利用锚杆钻机，将安装有引爆装置、大变形吸能装置、托盘、螺母的锚杆杆体进行旋进安装，安装过程中可搅碎组合式锚固药卷，并在锚杆杆体与外围孔壁之间自钻孔孔底由内而外形成炸药药卷Ⅲ充填段、锚固药卷Ⅱ充填段、锚固药卷I充填段；

步骤4：待锚固药卷I充填段凝固、锚固药卷Ⅱ充填段未凝固时，借助引爆装置引爆炸药药卷Ⅲ充填段炸药，形成局部爆炸孔腔，同时引爆装置自动张开，锚固药卷Ⅱ内部的可膨胀化学材料在爆炸高温作用下可产生体积膨胀，并自动充填局部爆炸孔腔；

步骤5：待锚固药卷Ⅱ充填区域凝固后，在外部通过旋进螺母或张拉的方式施加锚杆预应力，完成锚杆安装。