[發明專利]一種高預應力全長錨固的支護錨桿及其使用方法

在審

• 申請號: 201810043469.1
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN107989640A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 李萬峰;王傳兵;何禮品;侯俊領;李琰慶;錢統傲;余巖
• 申請（專利權）人: 淮南礦業（集團）有限責任公司
• 主分類號: E21D21/00
• 分類號: E21D21/00;E21D20/02
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙)34124
• 代理人: 王志興

技術領域

本發明涉及礦用巷道支護技術領域，尤其涉及一種高預應力全長錨固的支護錨桿及其使用方法。

背景技術

煤礦巷道支護技術是煤礦開采中的關鍵技術。保持圍巖穩定，控制巷道變形和破壞是實現礦山安全、高效生產的必要條件。隨著礦井向深部開采，巷道支護問題表現得越來越突出。近年來煤巷錨網支護技術發展迅速，已成為礦井實現高產高效必備的配套技術。

錨網支護現有端錨和全錨兩種支護形式：(1)對于端部錨固錨桿，錨固劑的作用在于提供黏結力，使錨桿能承受一定的拉力，對圍巖施加初始預應力，改善開挖后圍巖的受力狀態；由于錨桿與錨桿孔間有空隙，巖層發生錯動容易剪短錨桿，而且端頭錨固造成應力集中，松軟巖石受集中力作用后錨桿極易失效；(2)對于全長錨固錨桿，樹脂藥卷將錨桿桿體與錨桿孔孔壁粘結在一起，使錨桿隨著巖層移動承受拉力，提供更高的抗剪能力和抗剪剛度，不僅能阻止巖層發生滑動，而且能有效防止斷錨、失錨；但是全錨未施加初始預應力，不能及時發揮圍巖自身的承載能力，導致巷道開挖后卸荷破壞。

據此，目前急需一種集端錨和全錨兩種支護形式的優勢于一體的支護錨桿及其使用方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種集端錨和全錨兩種支護形式的優勢于一體的高預應力全長錨固的支護錨桿及其使用方法。

本發明采用以下技術方案解決上述技術問題：

一種高預應力全長錨固的支護錨桿，包括錨桿桿體、設置于錨桿桿體尾部的托盤以及與錨桿桿體尾部配合連接的螺母；所述錨桿桿體具體為橫穿鉆孔的錨桿桿體，錨桿桿體前端設有快速凝固樹脂藥卷，中部設有低阻力慢速凝固樹脂藥卷；所述托盤位于鉆孔外的錨桿桿體上，構成錨桿桿體與鉆孔之間的限位部；所述螺母的一側末端安裝有堵片，另一側通過內外螺紋與錨桿桿體配合相連。

作為本發明的優選方式之一，所述錨桿桿體的尾部末端設有外螺紋，螺母的一側內端設有內螺紋，錨桿桿體與螺母通過所述外螺紋與內螺紋旋轉配合連接。

作為本發明的優選方式之一，所述錨桿桿體具體為鋼制錨桿桿體，其尾部末端設有長度為50mm的外螺紋。

作為本發明的優選方式之一，所述螺母的橫向長度略小于外螺紋的長度。

作為本發明的優選方式之一，所述托盤具體為蝶形鋼板制托盤，垂直設置于錨桿桿體的尾部位置，托盤內徑略大于錨桿桿體外徑。

作為本發明的優選方式之一，所述托盤與螺母之間的錨桿桿體上還設有一減摩墊圈。

作為本發明的優選方式之一，所述減摩墊圈具體為塑料制墊圈。

作為本發明的優選方式之一，所述快速凝固樹脂藥卷的凝膠時間為41-90s，需攪拌時間為20-30s，低阻力慢速凝固樹脂藥卷的凝膠時間大于180s。

作為本發明的優選方式之一，所述快速凝固樹脂藥卷與低阻力慢速凝固樹脂藥卷均直接購自市場，為本領域常規材料。

作為本發明的優選方式之一，所述堵片具體為受壓強度為150kN的堵片，當錨桿桿體的預應力達到150kN時頂開堵片。

作為本發明的優選方式之一，所述鉆孔的孔徑大于錨桿桿體的直徑4-6mm。

一種高預應力全長錨固的支護錨桿的使用方法，包括如下步驟：

(1)先在巖壁上施工鉆孔，然后向鉆孔內依次裝入快速凝固樹脂藥卷和低阻力慢速凝固樹脂藥卷；

(2)通過攪拌設備轉動有堵片的螺母，帶動錨桿桿體攪拌快速凝固樹脂藥卷、低阻力慢速凝固樹脂藥卷；

(3)待快速凝固樹脂藥卷將錨桿桿體前端錨固后，加力推進并轉動有堵片的螺母施加預應力，當預應力達到設定值時錨桿桿體尾部頂開堵片完成錨桿安裝；

(4)錨桿桿體通過端部錨固和前端的托盤對支護圍巖產生高預應力；錨桿安裝完成后，低阻力慢速凝固樹脂藥卷開始凝固，最終實現高預應力下全長錨固支護。

作為本發明的優選方式之一，所述設定值具體為堵片的受壓強度值，即150kN。

本發明相比現有技術的優點在于：

(1)本發明在錨桿桿體的前端安裝快速凝固樹脂藥卷實現快速端錨，再設計帶堵片的螺母，確保錨桿桿體達到設定的預應力值時被頂開完成錨桿安裝，最后再通過錨桿桿體中部安裝的低阻力慢速凝固樹脂藥卷，在施加高預應力完成安裝后凝固實現全錨；本發明既具有端部錨固錨桿的施加預應力主動加固圍巖、應力擴散范圍大的特點，又具有全長錨固錨桿的支護剛度高、對圍巖變形和離層控制的優點，能夠充分、及時地改善和發揮圍巖自身的承載能力，適應深部高應力巷道支護；