[發明專利]用于沿空掘巷小煤柱的對拉式錨桿及其支護方法

有效

• 申請號: 201610147234.8
• 申請日: 2016-03-15
• 公開（公告）號: CN105804776B
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 趙同彬;張玉寶;張連生
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: E21D21/00
• 分類號: E21D21/00;E21D20/02
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司37219
• 代理人: 段毅凡

技術領域

本發明涉及煤礦回采巷道支護技術，尤其涉及沿空掘巷小煤柱支護技術。

背景技術

在煤炭開采過程中，沿空掘巷具有良好的技術優勢和經濟效益，既有效緩解了礦井工作面接替緊張又顯著提高了煤炭資源回采率，對煤礦實現安全、高效現代化開采具有重要意義。然而受上覆巖層結構演化及采動強烈擾動影響，沿空掘巷小煤柱破壞嚴重、變形大、穩定性差，隨著巷道服務時間增加煤體承載性能逐漸降低，其支護難題包括：①小煤柱橫向變形量大，片幫時有發生；②小煤柱塑性區范圍大，內部破壞嚴重；③普通錨桿支護體長度短，支護范圍小、容易出現桿體破斷失效。

針對目前沿空掘巷小煤柱支護問題，國內學者發明了不同種類的支護方法，由于小煤柱寬度約為3～6m，大部分采用錨桿、錨索聯合支護，如中國專利申請CN104533482A公開的一種提高沿空掘巷小煤柱穩定性的加固方法、中國專利申請CN103244122B公開的沿空掘巷煤柱穩定性三位一體耦合支護控制方法；或者只采用錨索支護，如中國專利申請CN103899342A公開的沿空掘巷煤柱錨索對穿加固方法。然而這些支護方法都沒有考慮到沿空掘巷小煤柱的大變形特征，使得支護體系與煤柱變形不協調，導致支護結構破斷失效，煤柱最終發生整體破壞，因此沿空掘巷小煤柱支護裝置及方法亟需改進和發展。

發明內容

為克服現有小煤柱支護技術所存在的不足，本發明提供一種用于沿空掘巷小煤柱的對拉式錨桿，并同時提供一種利用對拉式錨桿支護的方法。

為達到上述目的，本發明采取的技術方案是：

一種用于沿空掘巷小煤柱的對拉式錨桿，其特征在于，它包括一根中間拉桿，在中間拉桿上間隔套有兩個橡膠止漿閥，在其中一個橡膠止漿閥上設有注漿孔；在中間拉桿兩端對稱連接有結構相同的大變形裝置以及配套的托盤、螺母；其中：所述的大變形裝置包括套筒、高強壓縮彈簧、緊固螺栓和連接件；所述的套筒一端為帶通孔的封底、另一端為開口端，開口端通過內螺紋擰在連接件的外螺紋上，連接件的另一端通過內螺紋擰在中間拉桿端部的外螺紋上；在套筒內裝有高強壓縮彈簧，緊固螺栓穿過高強壓縮彈簧后螺紋頭從套筒封底的通孔中露出，使用時在露出端套上托盤和螺母。

一種利用對拉式錨桿對沿空掘巷小煤柱進行支護的方法，包括以下步驟：

第一步、當在煤層中掘進出上區段下順槽后，在預留小煤柱的煤壁上打鉆孔，鉆孔深度為預留小煤柱的寬度值，鉆孔的排間距按照設計要求布置；

第二步、鉆孔后，將對拉式錨桿逐步裝入鉆孔中，且使設有注漿孔的橡膠止漿閥朝向孔口，保證兩個橡膠止漿閥間隔一定的間距；

第三步、將注漿管從鉆孔中插入到橡膠止漿閥的注漿孔中，通過注漿裝置對兩個橡膠止漿閥之間區域進行注漿，形成沿空小煤柱的中間注漿區；

第四步、待漿液凝固后，在孔口端的緊固螺栓的螺紋頭上安裝托盤和螺母，擰緊螺母，此時孔口端套筒內高強彈簧被壓縮一定長度，直至達到預緊力設計要求，從而使預留小煤柱的上區段下順槽一側的煤壁得到緊固；

第五步、待下區段上順槽掘進完成后，處在孔底端的大變形裝置的緊固螺栓端部從煤壁上露出，露出后在緊固螺栓的螺紋頭上安裝托盤和螺母，擰緊螺母施加預緊力，對小煤柱另一側的煤壁進行緊固，從而使小煤柱形成了“中間注漿、兩端預緊”的可適應大變形的煤柱體。

本發明的有益效果：

本發明解決了利用錨桿支護沿空掘巷小煤柱的技術難題，提出了“中間注漿、兩端預緊”的對拉式錨桿支護方法，實現了一次錨固、兩次安裝的支護技術，錨桿對拉支護體系與煤柱大變形協調作用，彌補了現有錨桿支護范圍小、受采動影響易破斷失效的缺點，同時錨桿中間注漿區大大提高了小煤柱核心部位的承載強度，減小了橫向變形量，在高強壓縮彈簧的作用下緊固螺栓可以適當拉出，為下區段上順槽的錨固施工帶來便利，操作簡單，實用性強，本發明的錨桿支護裝置及方法既適應了煤柱的大變形，又保證了煤柱的安全穩定，具有較強的推廣與應用價值。

附圖說明

圖1-圖4為利用對拉式錨桿對沿空掘巷小煤柱進行支護的方法步驟示意圖；

圖5為對拉式錨桿構造示意圖；

圖6為對拉式錨桿的套筒構造示意圖；

圖7為對拉式錨桿的連接件構造示意圖。