CN115059488A - 一种用于深部巷道围岩靶向控制的抗剪锚杆的使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明专利中的一种用于深部巷道围岩靶向控制的抗剪锚杆的使用方法，通过对合金杆体自由段增设加强筋，能够提高杆体的抗弯性能从而达到抗剪效果，通过在自由端囊袋内部注入膨胀水泥，能够利用膨胀水泥随时间体积膨胀的特性对钻孔内壁提供膨胀围压，抵消围岩内部分剪切应力，改善围岩剪切应力环境，提高局部剪切带围岩的稳定性。通过地应力参数与地质资料，判断围岩潜在剪切滑移面位置及扩展方向，通过沿垂直围岩潜在滑移面方向布设靶向锚杆，同时调整锚杆加强筋方向与潜在剪切滑移面扩展方向平行，提升锚杆的抗弯和抗剪作用，实现对深部巷道围岩的靶向控制。
Description
技术领域
本发明涉及工程岩体技术领域，尤其是一种用于深部巷道围岩靶向控制的抗剪锚杆的使用方法。
背景技术
在深部开采条件下，巷道围岩受高地应力影响产生的张拉、剪切破断和持续变形更加明显。深部巷道围岩受地应力、地质构造及工程扰动等多因素影响，内部存在大量潜在剪切滑移面，这些位置极易发生围岩的剪切错动从而导致巷道整体变形和破坏，严重影响着矿井的安全生产。目前，锚杆支护作为矿井巷道主要的支护手段被广泛应用，但对于围岩的剪切滑移控制的锚杆并不多，严重影响巷道的支护效果，阻碍着深部资源的开发和利用。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种用于深部巷道围岩靶向控制的抗剪锚杆的使用方法。为解决上述技术问题，本发明采用了下列技术方案：
一种用于深部巷道围岩靶向控制的抗剪锚杆的使用方法，其步骤如下：
(1)首先，通过地质和开采资料，掌握巷道周围的主要地质构造和开采情况；
(2)通过应力解除法现场测试，获得巷道围岩所处环境地应力参数，结合巷道断面形状与围岩性质，判断围岩潜在剪切滑移面位置及其扩展方向；
(3)使用气动锚杆钻机沿垂直潜在剪切滑移面方向在巷道围岩中钻设钻孔，并对钻孔内煤尘岩屑进行清理；
(4)在杆体锚固段使用钢丝固定注浆管，为合金杆体与注浆管套上囊袋，并使用钢丝对锚固段的囊袋口沿螺纹绕径封口，封口位置与锚杆加强筋端部保持10-20mm距离，避免在将锚杆推入钻孔过程中，因封口位置与加强筋距离过近引起囊袋结构撕裂破坏；
(5)检查并向孔内推入锚固剂，用棉纱将锚固段水和煤屑等擦净，将套有囊袋的锚杆缓慢推入钻孔中，锚杆尾部与气动锚杆安装机连接，将锚固剂缓慢顶入孔底，气动机开机带动锚杆边搅拌边推进，直到锚杆推至孔底，期间，控制外部囊袋、注浆管与锚杆同步平滑推动，避免因囊袋结构堆叠出现堵孔或囊袋破裂、注浆管脱落等问题；
(6)缓慢转动锚杆杆体，静置2min等待锚固剂初凝，使锚固段稳定锚固；
(7)向露出段囊袋口内侧插入排气短管，固定注浆管与排气短管，使用钢丝对锚杆露出段的囊袋口沿螺纹绕径封口；
(8)由注浆管向囊袋中注入混合好的膨胀水泥，直到留设的排气短管不断流出浆液时，停止注浆；
(9)，使用钢丝绕径封闭注浆管与排气管，同时对囊袋进行二次加固封口；
(10)在露出段锚杆加设托盘和螺母，调整预紧扭矩，完成安装。
进一步的，所述主要地质构造包括断层、褶皱、陷落柱等。
进一步的，所述地应力参数包括三个主应力方向和大小。
进一步的，所述气动锚杆钻机为MQT-120气动锚杆钻机。
进一步的，所述钻孔为D＝33mm钻孔。
进一步的，所述锚固剂为CK2350环氧树脂锚固剂药卷3根，每根长30mm。
进一步的，所述预紧扭矩不小于400N·m且不大于550N·m
进一步的，在步骤(6)中，缓慢转动锚杆杆体，调整加强筋方向与潜在剪切滑移面扩展方向平行。
本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：(1)该发明通过创新型改造锚杆结构，借助膨胀水泥的膨胀作用，改善了锚杆体的剪切应力环境，为增强巷道围岩稳定性、提升支护效果以及降低巷道返修次数提供了新的锚杆设备。(2)通过对杆体设置加强筋，改变了锚杆断面结构，方向性地提升了锚杆抗弯、抗剪性能，为控制巷道围岩滑移失稳、实现靶向控制提供了一种特种锚杆。
附图说明
图1为本发明中一种用于深部巷道围岩靶向控制的抗剪锚杆的使用方法的结构示意图；
图2为本发明中一种用于深部巷道围岩靶向控制的抗剪锚杆靶向安装流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。
本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限制，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-2所示，本发明中的一种用于深部巷道围岩靶向控制的抗剪锚杆包括：锚杆外露段、锚杆抗剪加强段和锚杆锚固段，所述锚杆外露段上设置有外螺纹，所述外螺纹上设置有固定螺母1，所述固定螺母1下方设置有托盘2，所述锚杆抗剪加强段包括合金杆体7、注浆囊袋4、加强筋6、膨胀水泥和注浆管9，所述合金杆体7外部套设有注浆囊袋4，所述注浆囊袋4包括囊袋上封口3和囊袋下封口10，所述合金杆体7与注浆囊袋4之间、合金杆体7外侧面上设置有加强筋6，所述合金杆体7与注浆囊袋4之间填充有膨胀水泥5，所述合金杆体7与注浆囊袋4之间还设置有用于向注浆囊袋4中加注膨胀水泥5的注浆管9，所述锚杆锚固段包括合金螺纹杆体11，所述合金螺纹杆体11设置在合金杆体7的下端
作为优选的实施例，本发明中的一种用于深部巷道围岩靶向控制的抗剪锚杆具有如下具体结构，首先，锚杆整体长2400mm，其中包括中间2000mm抗剪加强段、150mm露出段以及250mm锚固段，杆体直径D＝22mm；露出段由杆体端部向中部留有145mm螺纹，用以配合钢丝对囊袋绕径封口以及安设托盘与固定螺母；锚固段由杆体端部向中部留有245mm螺纹，用以配合钢丝对囊袋绕径封口，同时扩大杆体与树脂药卷内锚固剂的接触面积，增加锚固强度；锚杆中部2000mm抗剪加强段以十字形方式加设四根4mm×4mm×2000mm加强筋，从两个方向提高了锚杆的抗弯性能，外部套有弹性囊袋，用以注入膨胀水泥改善围岩剪切应力环境。其中，注浆管长2100mm，管口固定于锚固段囊袋封口位置内侧，另一端穿过露出段囊袋封口位置与注浆泵相连，排气短管长200mm，固定于露出段囊袋封口位置，平衡囊袋内外气压。
本发明中的一种用于深部巷道围岩靶向控制的抗剪锚杆的使用方法如下：
(1)首先，通过地质和开采资料，掌握巷道周围的主要地质构造(包括断层、褶皱、陷落柱等)和开采情况；
(2)通过应力解除法现场测试，获得巷道围岩所处位置地应力参数(包括三个主应力方向和大小)，结合巷道断面形状与围岩性质，判断围岩潜在剪切滑移面位置及其扩展方向。
(3)使用MQT-120气动锚杆钻机沿垂直潜在剪切滑移面方向在巷道围岩中钻设D＝33mm钻孔，并对孔内煤尘岩屑进行清理；
(4)在杆体锚固段使用钢丝固定注浆管，为合金杆体与注浆管套上囊袋，并使用钢丝对锚固段的囊袋口沿螺纹绕径封口，封口位置与锚杆加强筋端部保持10-20mm距离，避免在将锚杆推入钻孔过程中，因封口位置与加强筋距离过近引起囊袋结构撕裂破坏；
(5)检查并向孔内推入CK2350环氧树脂锚固剂药卷3根(每根长30mm)，用棉纱将锚固段水和煤屑等擦净，将套有囊袋的锚杆缓慢推入钻孔中，锚杆尾部与MJ60气动锚杆安装机连接，将树脂药卷缓慢顶入孔底，气动机开机带动锚杆边搅拌边推进，直到锚杆推至孔底。期间，控制外部囊袋、注浆管与锚杆同步平滑推动，避免因囊袋结构堆叠出现堵孔或囊袋破裂、注浆管脱落等问题；
(6)缓慢转动锚杆杆体，调整加强筋方向与潜在剪切滑移面扩展方向平行，静置2min等待环氧树脂锚固剂初凝，使锚固段稳定锚固；
(7)向露出段囊袋口内侧插入排气短管，固定注浆管与排气短管，使用钢丝对锚杆露出段的囊袋口沿螺纹绕径封口；
(8)由注浆管向囊袋中注入混合好的膨胀水泥，直到留设的排气短管不断流出浆液时，停止注浆；
(9)，使用钢丝绕径封闭注浆管与排气管，同时对囊袋进行二次加固封口。
(10)在露出段锚杆加设托盘和螺母，调整预紧扭矩不小于400N·m不大于550N·m，完成安装。
本发明专利中的一种用于深部巷道围岩靶向控制的抗剪锚杆，通过对合金杆体自由段增设加强筋，能够提高杆体的抗弯性能从而达到抗剪效果。通过在自由端囊袋内部注入膨胀水泥，能够利用膨胀水泥随时间体积膨胀的特性对钻孔内壁提供膨胀围压，抵消围岩内部分剪切应力，改善围岩剪切应力环境，提高局部剪切带围岩的稳定性，通过地应力参数与地质资料，判断围岩潜在剪切滑移面位置及扩展方向，通过沿垂直围岩潜在滑移面方向布设靶向锚杆，同时调整锚杆加强筋方向与潜在剪切滑移面扩展方向平行，提升锚杆的抗弯和抗剪作用，实现对深部巷道围岩的靶向控制。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各块技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种用于深部巷道围岩靶向控制的抗剪锚杆的使用方法，其步骤如下：
(1)首先，通过地质和开采资料，掌握巷道周围的主要地质构造和开采情况；
(2)通过应力解除法现场测试，获得巷道围岩所处位置地应力参数，结合巷道断面形状与围岩性质，判断围岩潜在剪切滑移面位置及其扩展方向；
(3)使用气动锚杆钻机沿垂直潜在剪切滑移面方向在巷道围岩中钻设钻孔，并对钻孔内煤尘岩屑进行清理；
(4)在杆体锚固段使用钢丝固定注浆管，为合金杆体与注浆管套上囊袋，并使用钢丝对锚固段的囊袋口沿螺纹绕径封口，封口位置与锚杆加强筋端部保持10-20mm距离，避免在将锚杆推入钻孔过程中，因封口位置与加强筋距离过近引起囊袋结构撕裂破坏；
(5)检查并向孔内推入锚固剂，用棉纱将锚固段水和煤屑等擦净，将套有囊袋的锚杆缓慢推入钻孔中，锚杆尾部与气动锚杆安装机连接，将锚固剂缓慢顶入孔底，气动机开机带动锚杆边搅拌边推进，直到锚杆推至孔底，期间，控制外部囊袋、注浆管与锚杆同步平滑推动，避免因囊袋结构堆叠出现堵孔或囊袋破裂、注浆管脱落等问题；
(6)缓慢转动锚杆杆体，静置2min等待锚固剂初凝，使锚固段稳定锚固；
(7)向露出段囊袋口内侧插入排气短管，固定注浆管与排气短管，使用钢丝对锚杆露出段的囊袋口沿螺纹绕径封口；
(8)由注浆管向囊袋中注入混合好的膨胀水泥，直到留设的排气短管不断流出浆液时，停止注浆；
(9)使用钢丝绕径封闭注浆管与排气管，同时对囊袋进行二次加固封口；
(10)在露出段锚杆加设托盘和螺母，调整预紧扭矩，完成安装。
2.根据权利要求1所述的一种用于深部巷道围岩靶向控制的抗剪锚杆的使用方法，其特征在于：所述主要地质构造包括断层、褶皱、陷落柱等。
3.根据权利要求1所述的一种用于深部巷道围岩靶向控制的抗剪锚杆的使用方法，其特征在于：所述地应力参数包括三个主应力方向和大小。
4.根据权利要求1所述的一种用于深部巷道围岩靶向控制的抗剪锚杆的使用方法，其特征在于：所述气动锚杆钻机MQT-120气动锚杆钻机。
5.根据权利要求1所述的一种用于深部巷道围岩靶向控制的抗剪锚杆的使用方法，其特征在于：所述钻孔为D＝33mm钻孔。
6.根据权利要求1所述的一种用于深部巷道围岩靶向控制的抗剪锚杆的使用方法，其特征在于：所述锚固剂为CK2350环氧树脂锚固剂药卷3根，每根长30mm。
7.根据权利要求1所述的一种用于深部巷道围岩靶向控制的抗剪锚杆的使用方法，其特征在于：所述预紧扭矩不小于400N·m且不大于550N·m。
8.根据权利要求1所述的一种用于深部巷道围岩靶向控制的抗剪锚杆的使用方法，其特征在于：在步骤(6)中，缓慢转动锚杆杆体，调整加强筋方向与潜在剪切滑移面扩展方向平行。
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| GR01 | Patent grant |