[發明專利]一種窄煤柱錨索墻式加固裝置和方法

有效

• 申請號: 201910852181.3
• 申請日: 2019-09-10
• 公開（公告）號: CN110617080B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 朱德福;王仲倫;孫澤東;霍昱名;宋選民;劉國方;曹健潔;蔚瑞
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00;E21D11/10;E21D20/02;E21D21/00
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

1.一種窄煤柱錨索墻式加固方法，使用一種窄煤柱錨索墻式加固裝置進行窄煤柱加固，所述窄煤柱錨索墻式加固裝置包括：

錨索支護系統、錨索防剪切系統和巷幫表面襯砌系統；其中，所述錨索支護系統包括錨索（9）、錨索托盤（7）、錨索鎖具（8）；所述錨索防剪切系統包括錨索套管（11）、注漿混凝土（10）；所述巷幫表面襯砌系統包括鋼纖維混凝土墻（6）、配套鐵板盒模具（13）；

所述錨索套管（11）由表面均勻設置多個注漿孔的Φ40無縫鋼管加工而成，套管長度為錨索（9）長度與設置于窄煤柱內部的與錨索（9）固定的錨索錨固段（12）長度之差，管內裝有帶有錨索（9）穿口于注漿口的防跑漿阻燃橡膠環（16）；

其中，通過巷幫表面襯砌系統的配套鐵板盒模具（13），在巷道內窄煤柱表面進行鋼纖維混凝土墻（6）澆筑，澆筑完畢后在窄煤柱表面形成保護墻，防止片幫；鋼纖維混凝土墻（6）內部預留錨索支護系統的插入孔，以使錨索支護系統的錨索通過插入孔最終插入窄煤柱內；錨索（9）伸出鋼纖維混凝土墻（6）外的一端設置錨索托盤（7）和錨索鎖具（8），以對錨索（9）進行保護；

錨索套管（11）包覆所述錨索（9），用于加強錨索抗剪切能力，錨索套管（11）與錨索（9）之間灌注注漿混凝土（10），使得錨索套管（11）、錨索（9）以及煤柱內部形成一體，形成防錨索剪斷，表面注漿孔通過壓力注漿后使得煤柱內部形成彈性核，同時與錨索（9）連接更為緊密；

其特征在于，包括如下步驟：

在窄煤柱內部埋設應力計，實測煤柱內部主應力大小與方向；

根據試驗室巖石力學試驗測定的覆巖力學參數建立FLAC^3D數值計算模型，計算相鄰工作面以及本工作面回采時，煤柱內部最大主應力與方向；結合煤柱應力實測值，取得煤柱內部應力的大小與方向；

根據煤柱內部應力取值結果，以垂直于主應力方向的角度鉆錨索孔，孔徑為40mm，孔深為窄煤柱寬度的四分之三；

向錨索孔孔頂處的錨索錨固段（12）放置錨固劑，插入錨索（9）攪碎錨固劑，放入錨索套管（11），錨索（9）由錨索套管（11）內部阻燃橡膠環（16）的錨索孔（17）穿出，套管外露長度為25cm；

將鐵板盒模具（13）插入窄煤柱幫5cm，錨索套管（11）以及外露錨索（9）由鐵板盒模具（13）預設出口伸出，同時對預設口（15）、錨索套管模具內段進行密封；

在混凝土漿液中加入一定量的長度為10cm的廢舊錨索、纜繩鋼絲，混合均勻后由模具注漿口（14）注入模具中直至內部漿液高度達到巷道高度，待鋼纖維混凝土凝固后，脫下模具；

拆除密封，由錨索套管（11）內部阻燃橡膠環（16）的注漿孔（18）注入，注漿壓力2.0MPa，注漿時間為15min；注漿結束后，截去錨索套管鋼纖維緩凝土墻外露部分；

安裝錨索托盤（7）與錨索鎖具（8），施加預應力120kN；

以1.5m的間距循環操作上述步驟，直至巷道全部支護完畢。

2.根據權利要求1所述的窄煤柱錨索墻式加固方法，其特征在于，在窄煤柱表面有鋼纖維混凝土墻，在約束窄煤柱表面位移的同時，通過錨索使混凝土墻與窄煤柱形成一個整體，提高窄煤柱整體性能。

3.根據權利要求1所述的窄煤柱錨索墻式加固方法，其特征在于，所述配套鐵板盒模具（13）由厚度0.5cm的鋼板焊接而成，其中鐵板盒與覆巖接觸面以及鐵板盒與窄煤柱幫接觸面不焊鋼板，在外幫面上部加工注漿口，模具高度為巷道的高度，模具長為20cm，寬為100cm。