[發明專利]抗剪吸能防沖增阻錨索及厚頂煤巷道支卸聯耦合防沖方法

有效

• 申請號: 202010804574.X
• 申請日: 2020-08-12
• 公開（公告）號: CN111927515B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 代連朋;潘一山;肖永惠;王愛文;施天威;劉飛宇;郭建霖;蔡榮宦;王崗
• 申請（專利權）人: 東北大學;遼寧大學;遼寧工程技術大學
• 主分類號: E21D21/00
• 分類號: E21D21/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種厚頂煤巷道支卸聯耦合防沖方法，其特征在于，包括下述步驟：

步驟1：確定錨支的施工參數

確定厚頂煤巷道的頂煤與頂板交界面（21）的位置；根據工況條件來設計抗剪吸能防沖增阻錨索的參數包括鋼絞線錨索（4）的直徑、長度，第一外套筒（6）、第一內套筒（9）、第二外套筒（14）的內徑、壁厚、長度、材質，確定第一外套筒（6）與承壓托盤（1）之間螺紋連接的強度；共設計兩種抗剪吸能防沖增阻錨索包括第一抗剪吸能防沖增阻錨索（22）、長度大于第一抗剪吸能防沖增阻錨索（22）的長度的第二抗剪吸能防沖增阻錨索（23）；根據鋼絞線錨索（4）的拉拔屈服力計算吸能防沖增阻裝置的吸能阻力值；

步驟2：確定大直徑鉆孔卸壓的施工參數

確定大直徑鉆孔卸壓的施工參數包括大直徑卸壓孔（24）的直徑、長度、傾角；

步驟3：進行巷道頂板錨支施工

在巷道頂板打設第一抗剪吸能防沖增阻錨索（22）的鉆孔：選擇與第一外套筒（6）尺寸相匹配的鉆頭來打設大鉆孔，當大鉆孔深度達到第一外套筒（6）的長度時，更換與第二外套筒（14）尺寸相匹配的鉆頭來打設中鉆孔；當中鉆孔深度超過頂煤與頂板交界面（21）時，更換與鋼絞線錨索（4）的直徑相匹配的鉆頭來打設小鉆孔至鋼絞線錨索（4）的設計深度；

安裝第一抗剪吸能防沖增阻錨索（22）：采用樹脂錨固劑將鋼絞線錨索（4）的首端安裝于小鉆孔的底部；從中鉆孔的底部依次安裝第1、2、…、m個耳式抗剪吸能筒，其中，在鋼絞線錨索（4）上第1、2、…、m-1個耳式抗剪吸能筒中相鄰兩個耳式抗剪吸能筒之間均套裝減摩墊圈，在鋼絞線錨索（4）上第m-1個耳式抗剪吸能筒與第m個耳式抗剪吸能筒之間套裝第二粘結劑存儲盒；頂壓第m個耳式抗剪吸能筒，從而頂壓第二粘結劑存儲盒，粘結劑流出，待粘結劑凝固完成，固定耳式抗剪吸能筒于中鉆孔內；將第一粘結劑存儲盒（13）套裝于鋼絞線錨索（4），放置于大鉆孔底部；安裝吸能防沖增阻裝置；張拉鋼絞線錨索（4），安裝錨索鎖具（7）以施加初始預緊力，從而頂壓第一粘結劑存儲盒（13），粘結劑流出，待粘結劑凝固完成，固定第一外套筒（6）于大鉆孔內并封堵第一外套筒（6）首端端面的通孔；采用與六棱孔相配套的機具，全自動旋擰安裝承壓托盤（1），以再次施加預緊力；

其中，一排第一抗剪吸能防沖增阻錨索（22）中，左右兩側最靠近巷道幫部的第一抗剪吸能防沖增阻錨索（22）均與水平線呈75°角，其余第一抗剪吸能防沖增阻錨索（22）均垂直于巷道頂板；

步驟4：進行大直徑鉆孔卸壓的施工

根據大直徑卸壓孔（24）的直徑、長度、傾角，沿著頂煤幫角斜向巷道兩側與水平線呈75°角，從頂煤向頂板打設大直徑卸壓孔（24）；

步驟5：進行巷道頂板加長錨索支護施工

按照與步驟3中第一抗剪吸能防沖增阻錨索（22）相同的鉆孔打設方法，在一排第一抗剪吸能防沖增阻錨索（22）中左右兩側最靠近巷道幫部的第一抗剪吸能防沖增阻錨索（22）的靠近巷道幫部的一側，分別打設第二抗剪吸能防沖增阻錨索（23）的鉆孔，所述第二抗剪吸能防沖增阻錨索（23）的鉆孔與對應側的大直徑卸壓孔（24）相交；

按照與步驟3中第一抗剪吸能防沖增阻錨索（22）相同的安裝方法，安裝第二抗剪吸能防沖增阻錨索（23）；

至此，形成一區一帶，即在巷道兩側的大直徑卸壓孔（24）以上的頂煤區域及該區域內的錨支結構形成增阻防沖防冒區、在大直徑卸壓孔（24）所在的區域形成隔震降擾帶；

步驟6：進行巷道兩幫錨支-卸壓施工；

所述抗剪吸能防沖增阻錨索，包括鋼絞線錨索（4）、第一粘結劑存儲盒（13）、吸能防沖增阻裝置、錨索鎖具（7）、承壓托盤（1）、耳式抗剪吸能筒；

所述吸能防沖增阻裝置包括第一外套筒（6）、承載限位基座（11）、第一內套筒（9）、隔熱填充層（10）、擠脹摩擦頭（8）；所述第一粘結劑存儲盒（13）、第一外套筒（6）、承載限位基座（11）、第一內套筒（9）、擠脹摩擦頭（8）、錨索鎖具（7）、承壓托盤（1）依次共軸套裝在鋼絞線錨索（4）末端；

所述第一粘結劑存儲盒（13）為環形柱狀；

所述第一外套筒（6）為外圓內圓套筒，所述第一外套筒（6）在首端端面設有與第一外套筒（6）共軸的直徑大于鋼絞線錨索（4）直徑且小于第一外套筒（6）內徑的圓形通孔，所述第一外套筒（6）在末端加工有內螺紋；

所述承載限位基座（11）為圓柱體，所述承載限位基座（11）上設有與承載限位基座（11）共軸的直徑大于鋼絞線錨索（4）直徑的圓形通孔，所述承載限位基座（11）在末端端面加工有與所述承載限位基座（11）共軸的內徑等于第一內套筒（9）內徑且寬度等于第一內套筒（9）壁厚的環狀限位凹槽（12）；

所述擠脹摩擦頭（8）為首端呈錐形的柱狀剛性臺，所述擠脹摩擦頭（8）上設有與擠脹摩擦頭（8）共軸的直徑大于鋼絞線錨索（4）直徑的圓形通孔；

所述第一內套筒（9）坐于環狀限位凹槽（12）內，所述隔熱填充層（10）設置在第一外套筒（6）與第一內套筒（9）之間，所述擠脹摩擦頭（8）在末端通過錨索鎖具（7）約束緊固；

所述承壓托盤（1）在首端設置為加工有外螺紋的圓柱型連接頭（3），所述承壓托盤（1）上設有與承壓托盤（1）共軸的直徑大于鋼絞線錨索（4）直徑的圓形通孔，所述承壓托盤（1）在末端設置為圓柱體或四棱柱體，所述承壓托盤（1）在末端端面設有與承壓托盤（1）共軸的六棱孔（2）；

所述第一外套筒（6）的末端與承壓托盤（1）的首端通過螺紋相連接；

所述耳式抗剪吸能筒有m個，每個耳式抗剪吸能筒均包括第二外套筒（14）、第二內套筒（17）、設置在第二外套筒（14）與第二內套筒（17）之間的金屬夾層；

每個耳式抗剪吸能筒的第二外套筒（14）、第二內套筒（17）均共軸，所述第二內套筒（17）的內徑大于所述鋼絞線錨索（4）的直徑，所述第二外套筒（14）的外徑小于所述第一外套筒（6）的外徑；第1、2、…、m個耳式抗剪吸能筒的第二內套筒（17）依次共軸套裝在鋼絞線錨索（4）首端，第1、2、…、m-1個耳式抗剪吸能筒中相鄰兩個耳式抗剪吸能筒之間均設置有減摩墊圈，第m-1個耳式抗剪吸能筒與第m個耳式抗剪吸能筒之間設有第二粘結劑存儲盒；

所述金屬夾層包括n個首尾相接的拱形體（15），每個拱形體（15）的外側壁均與所述第二外套筒（14）的內側壁焊接，相鄰兩個拱形體（15）的相接處均設有往復彎折的齒狀構件（16），所述齒狀構件（16）的遠離拱形體（15）的那一端與所述第二內套筒（17）的外側壁焊接，所述拱形體（15）、齒狀構件（16）、第二內套筒（17）均與第二外套筒（14）長度相同。