CN108442954A - 一种深部锚固压力型可连接让压锚杆及使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种深部锚固压力型可连接让压锚杆及使用方法，属于矿山巷道支护技术领域。自由段由若干短锚杆体和连接套筒组合连接；承压锚固段由平锚头锚杆、金属套筒、锚筋和底部承压板组成，锚杆受拉时，拉力由平锚头锚杆的平锚通过锚筋传到承压锚固段的底部承压板，使锚固范围内的承载体受压应力，改善了锚固段承载体的力学环境，提高了锚杆的锚固能力；内套筒中有让压锯齿和锚筋配合允许150mm的让压距离，实现了恒阻让压的功能，能够更好的控制巷道的围岩变形。其结构简单，使用方便，锚杆支护作用范围大，对于极破碎巷道围岩，锚杆锚固段位于松散破碎岩体范围内锚固能力强；在受强烈动压影响的大变形巷道中效果好的深部锚固压力型可连接让压锚杆及使用方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种深部锚固压力型可连接让压锚杆，适用于煤矿极破碎围岩条件或受强烈动压影响的巷道，属于矿山巷道支护技术领域。
背景技术
巷道是井工煤矿开采的必要通道，畅通、稳定的巷道是煤矿安全、高效开采的保障，据不完全统计，我国国有煤矿每年新掘进的巷道总长达12000km，多数矿区的锚杆支护率已经达到80％甚至更高，但是我国煤矿复杂困难巷道所占比重很大，如果在困难巷道中锚杆支护技术不能取得实质性突破，锚杆支护所占比重就难以迅速增长，矿井工作面单产和效率也难以迅速提高，所以亟待提出一种适用于复杂困难巷道的新型锚杆以提高现有锚固支护技术，保障矿山的安全生产和提高经济效益。
极破碎围岩巷道的围岩内发育着各种节理、层理、裂隙等结构面，围岩破碎、稳定性差，采用锚杆支护技术，其锚固距离短且锚固段围岩松散破碎锚固困难，易出现冒顶和片帮，给支护作业造成了很大的困难；在受强烈动压影响的巷道，由于受到回采工作面回采或巷道掘进等不同程度的采动影响，巷道内出现应力叠加影响区并产生大变形，锚杆支护没有实现对巷道有一定变形量的让压柔性支护，而是通过不断的翻修和维护保障巷道的使用，安全情况得不到保障。本发明提出一种深部锚固压力型可连接让压锚杆尤其适用于急破碎围岩巷道和受强烈动压影响的巷道。
发明内容
技术问题：针对上述技术的不足之处，提供一种锚固段的树脂锚固剂不易出现应力集中的张拉破坏；锚杆支护作用范围大，对于极破碎巷道围岩，锚杆锚固段位于松散破碎岩体范围内锚固能力强；在受强烈动压影响的大变形巷道中效果好的深部锚固压力型可连接让压锚杆及使用方法。
技术方案：本发明提供了一种深部锚固压力型可连接让压锚杆，包括自由段和承压锚固段，承压锚固段设置在自由段顶端，自由段尾部设有螺母和托盘；
所述自由段包括多个锚杆体和连接套筒，两个锚杆体之间通过连接套筒螺纹连接而从根据需要调整自由段的长度；
所述压锚固段包括顶端封闭的金属套筒，金属套筒中设有空腔，金属套筒空腔内设有平锚头锚杆，平锚头锚杆下端与自由段锚杆体通过连接套筒螺纹连接，平锚头锚杆顶端设有平锚头，平锚头两侧分别设有上下贯通的通孔，金属套筒空腔为台阶结构，每级台阶处从上到下分别为二级变径段、一级变径段和内径不变段，金属套筒下方设有承压板，金属套筒和承压板底部两侧对称开有直达二级变径段的连接孔，两侧连接孔内分别设有锚筋，两根锚筋两端分别穿过承压板和平锚头，一端固定在承压板上，一端通过二级变径段后固定在平锚头两侧的通孔中。
所述的承压板为环形，外径比金属套筒的直径大4mm。
所述连接套筒长度为25cm，中间实体，两端10cm范围中空且设有内螺纹，连接套筒与自由段锚杆体和平锚头锚杆底部通过螺纹连接，自由段锚杆体和平锚头锚杆的外螺纹段长度为10cm。
所述的金属套筒中的一级变径段的内壁上与顶端分别设有两排让压锯齿，每排让压锯齿沿一级变径段环向均布4个。
所述的一级变径段，直径比内径不变段大5mm，一级变径段顶端的让压锯齿的高度为2mm，一级变径段内壁上的让压锯齿高度为3mm，两排让压锯齿长度均为10mm，两排让压锯齿的形心距离为75mm，内壁上的让压锯齿的形心距离内径不变段的上表面75mm。
所述平锚头锚杆顶端的平锚头为圆盘状，平锚头直径比内径不变段大5mm，上部锁定一级变径段顶端的第一排让压锯齿，平锚头底部由偶数根对称分布的锚筋穿过连接孔连接承压板，承压板锁定金属套筒底部，所述的承压板的直径比金属套筒的外径大4mm。
一种深部锚固压力型可连接让压锚杆的使用方法，其步骤如下：
根据锚固长度计算出锚固剂的用量，并按照作业规程完成钻孔、装锚固剂的工作，将锚杆的承压段的平锚头锚杆和金属套筒推入钻孔至平锚头锚杆只有尾端的螺纹裸露在钻孔外部，第一段锚杆体顶端通过连接套筒与平锚头锚杆底端螺纹连接；
将第一段锚杆体推入钻孔至只有尾端螺纹裸露在钻孔外端，采用连接套筒连接第二段锚杆体顶端，根据钻孔深度，循环上述过程，实现锚杆自由段的可连接功能；
使用单体锚杆钻机将整个锚杆推入钻孔，钻孔底部搅拌锚固剂，安装托盘，旋紧螺母；
当整个锚杆受拉时，轴力由锚杆体传至平锚头锚杆的平锚头，通过锚筋传至承压锚固段底端的承压板，承压板向锚杆孔内部的锚固段提供压力，实现压力型锚杆的功能。
轴力传至承压锚固段后，让压锯齿位于一级变径段内，初始状态时，平锚头锚杆的平锚头锁定第一排让压锯齿，当锚杆体受到拉力达到预设值时，平锚头锚杆的平锚头滑过第一排让压锯齿，由第二排让压锯齿锁定，实现了一级让压距离；当锚杆体受到拉力再次达到预设值时，平锚头锚杆的平锚头滑过第二排让压锯齿在内径不变段上边缘锁死，实现了二级让压距离，实现锚杆支护的柔性支护，以更好的适应动压巷道围岩的变形。所述一级让压距离为75mm，二级让压距离为150mm。
有益效果：
本发明克服了锚杆支护作用范围短，锚固段承载能力小，巷道围岩大变形的难题，锚固段可以锚固在巷道深部稳定围岩中，提高锚杆支护的安全可靠性；锚固段工作时树脂锚固剂为受压状态，不易开裂，改善了锚固段的锚固岩体的承载能力和变形性能；使锚杆支护技术增加了恒阻让压柔性支护的功能，允许巷道围岩在一定范围内产生变形释放能量，提高了锚杆支护的安全可靠性；
本发明可以不断加长锚杆自由段的杆体长度，越过极破碎围岩巷道的松动圈，锚固在围岩深部的稳定岩层中，提高了锚杆支护的效果；锚固段对深部围岩的承载体施加压应力，改善了深部围岩的受力状态；锚固段根据其内在结构使支护效果实现让压，允许巷道围岩表面有一定的变形量，使锚杆支护有一定的柔性支护作用，以更好的适应动压巷道围岩的变形，对矿山的安全生产具有重要的意义。
附图说明
图1为本发明的锚杆整体示意图；
图2为本发明的锚固承压部的纵剖视图；
图3为本发明的锚固承压部的横剖视图；
图4为本发明的所述的连接套筒与锚杆体的连接示意图。
图中，1-锚杆体、2-连接套筒、3-平锚头锚杆、4-承压板、5-金属套筒、6-锚筋、7-平锚头、8-二级变径段、9-一级变径段、10-内径不变段、11-连接孔、12-让压锯齿。
具体实施方式
本实施例结合说明书附图，对本发明内容进行详细的说明。
如图1所示，本发明的深部锚固压力型可连接让压锚杆，包括自由段和承压锚固段，承压锚固段设置在自由段顶端，自由段尾部设有螺母和托盘；
如图2和图4所示，所述自由段包括多个锚杆体1和连接套筒2，两个锚杆体1之间通过连接套筒2螺纹连接而从根据需要调整自由段的长度；所述压锚固段包括顶端封闭的金属套筒5，金属套筒5中设有空腔，金属套筒5空腔内设有平锚头锚杆3，平锚头锚杆3下端与自由段锚杆体1通过连接套筒2螺纹连接，平锚头锚杆3顶端设有平锚头7，平锚头7两侧分别设有上下贯通的通孔，金属套筒5空腔为台阶结构，每级台阶处从上到下分别为二级变径段8、一级变径段9和内径不变段10，金属套筒5下方设有承压板4，所述的承压板4为环形，外径比金属套筒5的直径大4mm，所述的金属套筒5中的一级变径段9的内壁上与顶端分别设有两排让压锯齿12，每排让压锯齿12沿一级变径段9环向均布4个，金属套筒5和承压板4底部两侧对称开有直达二级变径段8的连接孔11，两侧连接孔11内分别设有锚筋6，锚筋6能够在连接孔11滑动，两根锚筋6两端分别穿过承压板4和平锚头7，一端固定在承压板4上，一端通过二级变径段8后固定在平锚头7两侧的通孔中。所述连接套筒2长度为25cm，中间实体，两端10cm范围中空且设有内螺纹，连接套筒2与自由段锚杆体1和平锚头锚杆4底部通过螺纹连接，自由段锚杆体1和平锚头锚杆4的外螺纹段长度为10cm。所述的一级变径段9，直径比内径不变段10大5mm，一级变径段9顶端的让压锯齿12的高度为2mm，一级变径段9内壁上的让压锯齿12高度为3mm，两排让压锯齿12长度均为10mm，两排让压锯齿12的形心距离为75mm，内壁上的让压锯齿12的形心距离内径不变段9的上表面75mm。
如图3所示，所述平锚头锚杆3顶端的平锚头7为圆盘状，平锚头7直径比内径不变段10大5mm，上部锁定一级变径段9顶端的第一排让压锯齿12，平锚头7底部由偶数根对称分布的锚筋6穿过连接孔11连接承压板4，承压板4锁定金属套筒5底部，所述的承压板4的直径比金属套筒5的外径大4mm。
一种深部锚固压力型可连接让压锚杆的使用方法，其步骤如下：
根据锚固长度计算出锚固剂的用量，并按照作业规程完成钻孔、装锚固剂的工作，将锚杆的承压段的平锚头锚杆3和金属套筒5推入钻孔至平锚头锚杆3只有尾端的螺纹裸露在钻孔外部，第一段锚杆体1顶端通过连接套筒2与平锚头锚杆3底端螺纹连接；
将第一段锚杆体1推入钻孔至只有尾端螺纹裸露在钻孔外端，采用连接套筒2连接第二段锚杆体1顶端，根据钻孔深度，循环上述过程，实现锚杆自由段的可连接功能；
使用单体锚杆钻机将整个锚杆推入钻孔，钻孔底部搅拌锚固剂，安装托盘，旋紧螺母；
当整个锚杆受拉时，轴力由锚杆体1传至平锚头锚杆3的平锚头7，通过锚筋6传至承压锚固段底端的承压板4，承压板4向锚杆孔内部的锚固段提供压力，实现压力型锚杆的功能。
轴力传至承压锚固段后，让压锯齿12位于一级变径段9内，初始状态时，平锚头锚杆3的平锚头7锁定第一排让压锯齿12，当锚杆体受到拉力达到预设值时，平锚头锚杆3的平锚头7滑过第一排让压锯齿12，由第二排让压锯齿12锁定，实现了一级让压距离75mm；当锚杆体受到拉力再次达到预设值时，平锚头锚杆3的平锚头7滑过第二排让压锯齿12在内径不变段10上边缘锁死，实现了从一级让压距离到二级让压距离75mm，总共150mm，实现锚杆支护的柔性支护，以更好的适应动压巷道围岩的变形。
Claims (8)
1.一种深部锚固压力型可连接让压锚杆，其特征在于：它包括自由段和承压锚固段，承压锚固段设置在自由段顶端，自由段尾部设有螺母和托盘；
所述自由段包括多个锚杆体(1)和连接套筒(2)，两个锚杆体(1)之间通过连接套筒(2)螺纹连接而从根据需要调整自由段的长度；
所述压锚固段包括顶端封闭的金属套筒(5)，金属套筒(5)中设有空腔，金属套筒(5)空腔内设有平锚头锚杆(3)，平锚头锚杆(3)下端与自由段锚杆体(1)通过连接套筒(2)螺纹连接，平锚头锚杆(3)顶端设有平锚头(7)，平锚头(7)两侧分别设有上下贯通的通孔，金属套筒(5)空腔为台阶结构，每级台阶处从上到下分别为二级变径段(8)、一级变径段(9)和内径不变段(10)，金属套筒(5)下方设有承压板(4)，金属套筒(5)和承压板(4)底部两侧对称开有直达二级变径段(8)的连接孔(11)，两侧连接孔(11)内分别设有锚筋(6)，两根锚筋(6)两端分别穿过承压板(4)和平锚头(7)，一端固定在承压板(4)上，一端通过二级变径段(8)后固定在平锚头(7)两侧的通孔中。
2.根据权利要求1所述的深部锚固压力型可连接让压锚杆，其特征在于：所述的承压板(4)为环形，外径比金属套筒(5)的直径大4mm。
3.根据权利要求1所述的深部锚固压力型可连接让压锚杆，其特征在于：所述连接套筒(2)长度为25cm，中间实体，两端10cm范围中空且设有内螺纹，连接套筒(2)与自由段锚杆体(1)和平锚头锚杆(4)底部通过螺纹连接，自由段锚杆体(1)和平锚头锚杆(4)的外螺纹段长度为10cm。
4.根据权利要求1所述的深部锚固压力型可连接让压锚杆，其特征在于：所述的金属套筒(5)中的一级变径段(9)的内壁上与顶端分别设有两排让压锯齿(12)，每排让压锯齿(12)沿一级变径段(9)环向均布4个。
5.根据权利要求1或4所述的深部锚固压力型可连接让压锚杆，其特征在于：所述的一级变径段(9)，直径比内径不变段(10)大5mm，一级变径段(9)顶端的让压锯齿(12)的高度为2mm，一级变径段(9)内壁上的让压锯齿(12)高度为3mm，两排让压锯齿(12)长度均为10mm，两排让压锯齿(12)的形心距离为75mm，内壁上的让压锯齿(12)的形心距离内径不变段(9)的上表面75mm。
6.根据权利要求1所述的深部锚固压力型可连接让压锚杆，其特征在于：所述平锚头锚杆(3)顶端的平锚头(7)为圆盘状，平锚头(7)直径比内径不变段(10)大5mm，上部锁定一级变径段(9)顶端的第一排让压锯齿(12)，平锚头(7)底部由偶数根对称分布的锚筋(6)穿过连接孔(11)连接承压板(4)，承压板(4)锁定金属套筒(5)底部，所述的承压板(4)的直径比金属套筒(5)的外径大4mm。
7.一种使用权利要求1所述深部锚固压力型可连接让压锚杆的使用方法，其特征在于步骤如下：
根据锚固长度计算出锚固剂的用量，并按照作业规程完成钻孔、装锚固剂的工作，将锚杆的承压段的平锚头锚杆(3)和金属套筒(5)推入钻孔至平锚头锚杆(3)只有尾端的螺纹裸露在钻孔外部，第一段锚杆体(1)顶端通过连接套筒(2)与平锚头锚杆(3)底端螺纹连接；
将第一段锚杆体(1)推入钻孔至只有尾端螺纹裸露在钻孔外端，采用连接套筒(2)连接第二段锚杆体(1)顶端，根据钻孔深度，循环上述过程，实现锚杆自由段的可连接功能；
使用单体锚杆钻机将整个锚杆推入钻孔，钻孔底部搅拌锚固剂，安装托盘，旋紧螺母；
当整个锚杆受拉时，轴力由锚杆体(1)传至平锚头锚杆(3)的平锚头(7)，通过锚筋(6)传至承压锚固段底端的承压板(4)，承压板(4)向锚杆孔内部的锚固段提供压力，实现压力型锚杆的功能；
轴力传至承压锚固段后，让压锯齿(12)位于一级变径段(9)内，初始状态时，平锚头锚杆(3)的平锚头(7)锁定第一排让压锯齿(12)，当锚杆体受到拉力达到预设值时，平锚头锚杆(3)的平锚头(7)滑过第一排让压锯齿(12)，由第二排让压锯齿(12)锁定，实现了一级让压距离；当锚杆体受到拉力再次达到预设值时，平锚头锚杆(3)的平锚头(7)滑过第二排让压锯齿(12)在内径不变段(10)上边缘锁死，实现了二级让压距离，实现锚杆支护的柔性支护，以更好的适应动压巷道围岩的变形。
8.根据权利要求7所述的深部锚固压力型可连接让压锚杆，其特征在于：所述一级让压距离为75mm，二级让压距离为150mm。
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