[發明專利]深部讓壓支護用增阻變形錨索及裝配和工作方法

有效

• 申請號: 202010526579.0
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111648805B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 胡兆鋒;王濤;王軍;馬洪濤;漆寒冬;馮剛;李鑫;趙春鑫;王凱;解玉峰;張洪偉;郭清虎;姬長通
• 申請（專利權）人: 新汶礦業集團有限責任公司華豐煤礦;山東建筑大學
• 主分類號: E21D21/00
• 分類號: E21D21/00;E21D20/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種深部讓壓支護用增阻變形錨索及裝配和工作方法它是在一個抗拉套管內間隔設置前后兩個錨索，前端錨索和后部錨索的外端分別從抗拉套管的兩端露出后，分別錨固在孔底和孔口；在前端錨索的尾部套設有楔形擠壓錨滑動體，在尾部錨索的前端套設有帶有外螺紋的擠壓錨固定體，在抗拉套管內壁前端錨索位置設有讓壓環，抗拉套管外壁前端錨索位置設有增阻箍。本發明增阻變形錨索的支護力隨著整體結構的伸長變形逐漸增大，以抵御更高的圍巖荷載，當圍巖荷載集聚超過現有支護力時，錨索會繼續伸長變形，同時支護力再次增加，在這個過程中圍巖變形始終在控制變形范圍內。

技術領域

本發明屬于地下工程支護領域，具體涉及深部讓壓支護用多種增阻變形錨索及其施工方法。

背景技術

隨著前部資源枯竭，深部開采是必然趨勢。進入深部以后，圍巖受高地壓、強流變與易擾動等影響，深部巷道支護、特別是千米深井巷道支護難度明顯加大，常規支護方法無法保持巷道穩定，頻繁返修導致支護成本不斷加大。實踐表明，深部巷道支護既要提高承載力又要適度讓壓，這樣才能達到支護穩定且經濟的效果。通過人為控制巷道變形(即讓壓)會降低作用在支護體上的荷載，常用的讓壓支護包括U型鋼可縮支架和可變形錨桿(索)。U型鋼可縮支架屬于被動支護，讓壓能力有限，同時存在卡纜自鎖無法可縮的問題，不是達到深部支護的可縮性要求。傳統錨桿錨固段淺，往往整體處在圍巖變形范圍內，同時允許巷道圍巖變形一般低于200mm，不能滿足深部圍巖大變形，也不適合做讓壓支護結構。錨索錨固深度大，處于圍巖小變形范圍內，同時支護承載力高，適合做讓壓支護結構。目前已經研發出多種恒阻變形錨索結構，但存在一些共性缺點：其一讓壓結構尺寸太大，一方面增大了鉆孔困難，另一方便錨索尾部直徑大，傳統鎖具托盤不配套，需要特殊加工，適應性差，成本高；其二錨索恒阻，強流變易擾動往往導致圍巖荷載持續增加，恒阻不能有效控制圍巖變形，需要增阻控制圍巖變形；其三深部支護圍巖荷載并非全斷面均勻分布，而是大小不均，采用增阻讓壓結構，可以使圍巖荷載大位置的發揮較高支護力，圍巖荷載小的位置發揮較小的支護力，如此可使圍巖變形較為均勻，保證巷道使用安全。因此研發多種增阻變形錨索結構，且錨索尾部結構與現有錨索通用。

發明內容

本發明的目的是提供深部讓壓支護用增阻變形錨索及其施工方法，實現深部支護中圍巖控制變形條件下的協同穩定。增阻變形錨索可有效解決深部支護圍巖不穩定、非連續和非線性大變形問題，有利于巷道協同穩定，緩解圍巖荷載不均勻造成的關鍵位置破壞，延長支護結構服務年限，保證支護結構在強流變和擾動荷載作用下的長期穩定，適用于深部支護和深部采動支護。本發明同時提供這種增阻變形錨索的裝配以及工作方法。

為達到上述目的，本發明深部讓壓支護用增阻變形錨索，它主要包括抗拉套管、前端錨索、尾部錨索、讓壓環、增阻套箍、托盤和鎖具，其中：

所述的抗拉套管設在鉆孔中(為了便于敘述，將抗拉套管兩端分別稱為孔底端和孔口端)，所述的增阻套箍緊固在抗拉套管外壁上，在抗拉套管內靠近孔口端的一段設有內螺紋；

所述的前端錨索和尾部錨索間隔設在抗拉套管內，前端錨索和尾部錨索的外端分別從抗拉套管的兩端露出后，分別錨固在孔底和孔口；在前端錨索的尾部套設有楔形擠壓錨滑動體，在尾部錨索的前端套設有帶有外螺紋的擠壓錨固定體，擠壓錨固定體的外螺紋與抗拉套管的內螺紋相配合，要求楔形擠壓錨滑動體和鋸齒形擠壓錨固定體在工作時與各自的錨索體之間不能產生位移；

所述的讓壓環內置在抗拉套管中，它是一個變內徑鋼管，其作用是不但要保證當圍巖膨脹發生變形對錨索產生摩擦力，還的能被楔形擠壓錨滑動體撐開實現滑動讓壓，讓壓環外壁與抗拉套管內壁緊密貼合不能產生相對位移，要求讓壓環的材質硬度要低于楔形擠壓錨滑動體材質，保證錨索拉力達到一定量級后可撐開讓壓環實現整體結構伸長變形；

所述的托盤和鎖具用于將尾部錨索固定在孔口端。

進一步，所述的讓壓環由多級組成，每級讓壓環內壁都具有一個喇叭狀內腔，且沿著鉆進方向，多級讓壓環的喇叭狀內腔的張開角度越來越大。進一步：為了進一步固定尾部錨索，在抗拉套管內孔口端嵌入限位塊。