[發明專利]一種用于頂板圍巖加固的巖體嵌入式桁架支護結構及其安裝方法

有效

• 申請號: 202011148271.3
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112267905B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 馬舉;陳立強;趙國彥;簡箏;毛文杰
• 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: 武漢卓越志誠知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42266
• 代理人: 董夢娟

1.一種用于頂板圍巖加固的巖體嵌入式桁架支護結構，其特征在于，包括四孔托盤(1)、兩根螺紋鋼錨桿一(2)、兩根螺紋鋼錨桿二(3)，所述螺紋鋼錨桿一在其一端裝配漲殼式錨頭(4)，在靠近漲殼式錨頭(4)的一端開設有合適直徑的螺紋孔(5)，所述螺紋孔(5)的軸線與螺紋鋼錨桿一的軸線相垂直，螺紋鋼錨桿一另一端通過螺母(6)安裝于四孔托盤上，所述螺紋鋼錨桿二在其一端設置有一定長度的外螺紋柱(9)，外螺紋柱(9)的直徑與螺紋孔(5)的直徑相同，沿錨桿上設置有刻度標尺(7)，并通過螺母(6)安裝于四孔托盤上，其中，所述外螺紋柱(9)與相鄰托盤上的螺紋鋼錨桿一(2)上的螺紋孔(5)相配合，將螺紋鋼錨桿一和螺紋鋼錨桿二連接成整體結構。

2.根據權利要求1所述的用于頂板圍巖加固的巖體嵌入式桁架支護結構，其特征在于，所述的四孔托盤(1)上表面呈正方形，以四邊中點為界，以1/2邊長為腰長，在正方形四個角向下延伸形成一個等腰直角三角體(14)，在四個等腰直角三角體上分別開有一個通孔(15)，四個通孔分別位于四孔托盤的兩條對角線上，各通孔形成兩兩對稱關系，且各通孔軸線與等腰直角三角體的底面垂直，各通孔的直徑相同且略大于螺紋鋼錨桿的直徑。

3.根據權利要求1所述的用于頂板圍巖加固的巖體嵌入式桁架支護結構，其特征在于，其中一根螺紋鋼錨桿一(2)和一根螺紋鋼錨桿二(3)分別安設于四孔托盤同一對角線方向上的通孔內。

4.根據權利要求1所述的用于頂板圍巖加固的巖體嵌入式桁架支護結構，其特征在于，所述的螺紋鋼錨桿一(2)在安裝螺母一端的端面上設置有指向標記(8)，指向標記(8)的方向與螺紋孔(5)的軸向方向平行，用于在旋進安裝螺紋鋼錨桿一(2)時，指示位于巖體內部的螺紋孔的軸線方向。

5.根據權利要求1所述的用于頂板圍巖加固的巖體嵌入式桁架支護結構，其特征在于，還包括一個方向定位器，所述方向定位器包括圓桿(10)、圓筒(11)和柔性繩(12)，其中圓桿的直徑略小于安裝螺紋鋼錨桿二的鉆孔直徑，圓筒的外徑略小于安裝螺紋鋼錨桿一的鉆孔直徑，內徑大于螺紋鋼錨桿一的直徑，圓桿和圓筒之間通過柔性繩連接，圓筒一端設置有凹槽，凹槽的方向與螺紋鋼錨桿一端部所開的螺紋孔的軸線方向平行。

6.根據權利要求1-5任一項所述的一種用于頂板圍巖加固的巖體嵌入式桁架支護結構的安裝方法，其特征在于，包括以下幾個步驟：

步驟1：在采區內對需要進行支護的區域進行準確測量，計算出每個合理的布孔位置，并做好標記，以方便后續鉆鑿鉆孔以及錨桿和四孔托盤的安裝；

步驟2：利用鉆孔設備在頂板圍巖上按照事先標記好的位置鉆鑿合理傾向和深度的鉆孔，保證同一對角線方向上相鄰的兩個四孔托盤之間的兩個鉆孔沿軸線相交；

步驟3：將樹脂藥卷打入將要安裝螺紋鋼錨桿二(3)的鉆孔底部，待以后備用；

步驟4：將漲殼式錨頭連同螺紋鋼錨桿一(2)一同送入鉆孔底部，然后轉動錨桿以壓緊漲殼式錨頭使其牢牢與鉆孔內壁貼合；

步驟5：將方向定位器的圓筒(11)從外端裝進螺紋鋼錨桿一(2)中，并放入鉆孔中，然后將圓桿(10)放入需要安裝螺紋鋼錨桿二(3)的鉆孔中，保證中間的柔性繩呈緊繃狀態，同時轉動螺紋鋼錨桿一使端部漲殼式錨頭壓緊并觀察螺紋鋼錨桿一(2)底部的指示標記，使其與圓筒底部的凹槽方向平齊，然后取出方向定位器；

步驟6：將螺紋鋼錨桿二(3)裝入與螺紋鋼錨桿一(2)相交的鉆孔內部，當螺紋鋼錨桿二(3)端部的外螺紋柱抵達螺紋鋼錨桿一(2)上端部的螺紋孔時，旋轉螺紋鋼錨桿二(3)使外螺紋柱旋進螺紋孔，并穿過螺紋孔進入鉆孔底部，此時外螺紋柱將與位于鉆孔底部的樹脂藥卷相接觸，并不斷擠壓樹脂藥卷直至擠破樹脂藥卷使其均勻散布于外螺紋柱周圍，以對螺紋鋼錨桿二(3)進行進一步的加固，期間可以通過觀察位于螺紋鋼錨桿二(3)外端部的刻度標尺來判斷外螺紋柱進入到鉆孔底部與樹脂藥卷接觸的長度；

步驟7：重復步驟3-6，將同一對角線方向上所有的螺紋鋼錨桿一和螺紋鋼錨桿二依次安裝入鉆孔，使位于巖體內部相交的兩個螺紋鋼錨桿相互配合連接，再以相同的方法對另一條對角線上的螺紋鋼錨桿一和螺紋鋼錨桿二進行依次安裝；

步驟8：將四孔托盤依次安裝到對應的四根錨桿上，并用螺母將四根錨桿固定，最終使全部安裝進入圍巖的螺紋鋼錨桿均通過四孔托盤在端部連接在一起成為一個整體，共同對上部圍巖進行支護加固，形成最終的桁架型支護結構。