[發明專利]一種可補償巷道大變形的適時讓壓裝置及其錨固方法

有效

• 申請號: 201710985948.0
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107701213B
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 李地元;杜少華
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: E21D21/00
• 分類號: E21D21/00;E21D20/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

本發明公開了一種可補償巷道大變形的適時讓壓裝置及其錨固方法，包括錨桿體和沿軸向向外依次套設在錨桿體上的托盤和環形筒，在錨桿體上位于環形筒內的桿段上沿軸向方向向外依次套設有第一定位環、高強彈簧、第二定位環、轉向底盤和鎖緊螺母，轉向底盤外周壁上均布有若干導向棒，環形筒的側壁上設有與導向棒相匹配的導向槽，導向棒匹配安裝在導向槽內，鎖緊螺母鎖緊時，轉向底盤帶動第二定位環軸向運動壓縮高強彈簧將托盤緊壓在圍巖上。本發明利用高強彈簧高阻力大伸縮量的性質，將大變形巷道允許的可控變形適時轉換為彈簧壓縮變形，并且在現場可直觀量測巷道變形值真實可靠，適用于復雜、惡劣的地質環境中存在大變形巷道圍巖的支護控制。

技術領域

本發明屬于礦山巷道的圍巖支護控制領域，尤其涉及一種可補償巷道大變形的適時讓壓裝置。

背景技術

常規錨桿通過與巷道圍巖的相互作用，在支護控制中起主導承載作用，承受大部分地壓，能夠防治圍巖松動破壞，具有一定的可縮性，并隨巷道圍巖同步收縮變形，而不失去支護能力，是維護巷道圍巖穩定的有效支護手段。然而，在巷道掘進過程中，常常遇到復雜、惡劣的巖層條件，比如淺埋高地應力軟巖、構造破碎帶松軟地層、以及礦山深部開采等，此時巷道圍巖呈現出高地應力、塑性大變形、變形持續時間長等特點，支護極為困難，特別是在錨網噴支護中起關鍵作用的錨桿常常會出現拉斷、扭轉、自由端托盤滑脫等現象，這主要是由于錨桿伸縮性有限，不能適時補償巷道圍巖大變形而讓壓，導致錨桿受力過載而破斷。

目前，對于廣泛采用的普通圓鋼粘結式錨桿，在施工過程中，托盤緊貼巖壁，利用鎖具鎖緊螺母對其施加一定的預緊力，錨桿通過自身的伸縮性去主動支護圍巖變形，該方法在巖性較好的均質圍巖中支護效果良好，發揮著關鍵承載作用。但對于大變形巷道，由于其圍巖松動破碎，在高應力條件作用下極易形成較大的破碎區和塑性區，結合針對大變形巷道各種支護理念可知，此類巷道支護必須要先讓后抗或抗壓結合，支護體要及時參與圍巖應力調整，并進行適時讓壓，以釋放圍巖集聚的變形能，盡早形成有較高強度的巷道圍巖內結構，縮小巷道圍巖破碎區，保證巷道圍巖的安全穩定。再者，在優化改進傳統錨桿支護體系方面，大多是在錨桿體本身改進，比如各種可延伸錨桿、分段錨桿，或者是聯合U型鋼拱架、槽鋼等組成復合支護體系，諸如此類能在一定程度上較好地讓壓滿足大變形巷道可控變形要求，并在工程上也有一定的應用性，但存在的問題是：要么錨桿體的優化結構作用在圍巖內部，存在很大的隱蔽性，且本身強度也會受影響，要么復合支護成本過高不經濟，施工工序復雜，現場難以把控。

因此，基于傳統錨桿支護的自身特點，結合各類發明存在的缺陷，有必要進一步優化改進傳統錨桿支護體系。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足而提供一種補償變形量大，適時讓壓，且能滿足巷道圍巖的初期支護的可控變形要求，有效改善大變形巷道圍巖內結構整體強度的可補償巷道大變形的適時讓壓裝置及其錨固方法。

為解決上述技術問題，一種可補償巷道大變形的適時讓壓裝置

包括錨桿體和沿軸向方向向外依次套設在所述錨桿體上的托盤和環形筒，在所述錨桿體上位于環形筒內的桿段上沿軸向方向向外依次套設有第一定位環、高強彈簧、第二定位環、轉向底盤和鎖緊螺母，所述轉向底盤外周壁上均布有若干導向棒，所述環形筒的側壁上設有與所述導向棒相匹配的導向槽，所述導向棒匹配安裝在所述導向槽內，鎖緊螺母鎖緊時，轉向底盤帶動第二定位環軸向運動壓縮高強彈簧將托盤緊壓在圍巖上，所述讓壓裝置處于支護狀態時，所述錨桿體受到的支護阻力能持續作用在轉向托盤上進而帶動第二定位環軸向運動壓縮高強彈簧。

進一步的，所述導向槽為多級階梯槽，所述階梯槽中相鄰階梯面之間的夾角為銳角，轉向底盤通過導向棒與導向槽的配合限定其只能單向運動而不能回退，保證錨桿支護受力過程中轉向底盤只能前進，防止后退。

進一步的，所述環形筒頂端側壁上設有與所述導向槽對接的軸向引導槽。