[發(fā)明專利]一種復(fù)合離層頂板巷道階梯錨桿組支護(hù)設(shè)備及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011351029.6
• 申請(qǐng)日: 2020-11-26
• 公開（公告）號(hào): CN112392507B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王仲倫;宋選民;朱德福;霍昱名;孫澤東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號(hào): E21D11/00
• 分類號(hào): E21D11/00;E21D11/10;E21D21/00;E21D20/02
• 代理公司: 太原晉科知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 王軍

本發(fā)明涉及一種復(fù)合離層頂板巷道階梯錨桿組支護(hù)設(shè)備與方法，包括半中空?qǐng)A鋼錨桿、水泥充填體、記憶鋼絲和普通圓鋼錨桿；其中半中空?qǐng)A鋼錨桿起到對(duì)淺層復(fù)合頂板的控制，記憶鋼絲充填體用于在復(fù)合頂板中形成控制關(guān)鍵層、作為為深層錨桿加固系統(tǒng)的“錨桿托盤”層以及傳遞深層錨桿對(duì)半中空錨桿支護(hù)系統(tǒng)的“提拉作用”。通過本發(fā)明，可以從復(fù)合頂板內(nèi)部進(jìn)行二次或多次支護(hù)，形成結(jié)合巷道表面控制與頂板深部巖層控制的“梯次支護(hù)”效果，有效控制巷道表面位移與巷道圍巖穩(wěn)定性，加強(qiáng)復(fù)合頂板巷道的安全性，保障煤礦的安全高效生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于礦山安全研究領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合離層頂板巷道階梯錨桿組支護(hù)設(shè)備及方法。

背景技術(shù)

當(dāng)頂板為復(fù)合多層軟巖巖層時(shí)，受巷道掘進(jìn)與工作面回采的影響，巷道頂板離層現(xiàn)象明顯，表面位移較大，圍巖控制難度較高，支護(hù)難度大，嚴(yán)重影響了巷道的安全使用?，F(xiàn)有的復(fù)合頂板巷道支護(hù)方法主要為“錨索網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)”，即通過增加錨桿、錨索長(zhǎng)度與密度以增加支護(hù)強(qiáng)度；“頂板注漿改性”，即將馬麗散等有機(jī)或無(wú)機(jī)材料注入頂板，對(duì)頂板進(jìn)行改性加固?，F(xiàn)有的圍巖控制方法雖然能控制巷道頂板下沉，但難以控制深層復(fù)合頂板的變形與應(yīng)力集中，巷道支護(hù)施工強(qiáng)度大、成本高、需反復(fù)補(bǔ)強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種復(fù)合離層頂板巷道階梯錨桿組支護(hù)設(shè)備及方法，能夠從復(fù)合頂板內(nèi)部進(jìn)行二次或多次支護(hù)，形成結(jié)合巷道表面控制與頂板深部巖層控制的“梯次支護(hù)”效果，有效控制巷道表面位移與巷道圍巖穩(wěn)定性，加強(qiáng)復(fù)合頂板巷道的安全性，保障煤礦的安全高效生產(chǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，提出一種復(fù)合離層頂板巷道階梯錨桿組支護(hù)設(shè)備，包括：半中空?qǐng)A鋼錨桿、記憶鋼絲混凝土充填體、記憶鋼絲和普通圓鋼錨桿；

所述記憶鋼絲混凝土充填體填充所述離層空間，所述半中空?qǐng)A鋼錨桿的中空段穿過所述極軟巖層，以使實(shí)心段全部插入所述較軟巖層，實(shí)心段和中空段之間的分界位于離層空間；半中空?qǐng)A鋼錨桿上中空段內(nèi)部設(shè)置記憶鋼絲導(dǎo)槽，實(shí)心段和中空段分界的位置接記憶鋼絲導(dǎo)槽設(shè)置記憶鋼絲孔，所述記憶鋼絲沿記憶鋼絲導(dǎo)槽延伸至記憶鋼絲孔，并通過記憶鋼絲孔伸出至半中空?qǐng)A鋼錨桿外部，并與記憶鋼絲混凝土充填體結(jié)合形成半中空?qǐng)A鋼錨桿與較軟巖層固定時(shí)的第一錨桿托盤；所述半中空?qǐng)A鋼錨桿伸出極軟巖層外部的部分設(shè)置錨桿托盤，并通過錨桿螺母與半中空?qǐng)A鋼錨桿固定連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)錨桿托盤的固定；

所述普通圓鋼錨桿從較軟巖層插入至極硬巖層內(nèi)，在離層空間設(shè)置錨桿托盤與普通圓鋼錨桿連接，且通過一錨桿螺母進(jìn)行固定。

其中，半中空?qǐng)A鋼錨桿中空段一端的端部開口設(shè)置注漿防漏塞；所述半中空?qǐng)A鋼錨桿的記憶鋼絲孔同時(shí)作為離層空間的注漿孔，在開啟半中空?qǐng)A鋼錨桿中空段一端的端部開口設(shè)置的注漿防漏塞后，通過端部開口進(jìn)行注漿，注漿漿液沿半中空?qǐng)A鋼錨桿中空段流動(dòng)，并從記憶鋼絲孔流出，完成對(duì)離層空間的注漿。

其中，記憶鋼絲材質(zhì)為鎳鈦合金線，記憶鋼絲混凝土充填體為水泥材料。

此外，本發(fā)明提供了一種復(fù)合離層頂板巷道階梯錨桿組支護(hù)方法，采用如前述技術(shù)方案所述的復(fù)合離層頂板巷道階梯錨桿組支護(hù)設(shè)備進(jìn)行支護(hù)，包括：

a.確定復(fù)合頂板離層最大位置：巷道開掘與臨時(shí)支護(hù)后，采用原位鉆孔窺視的方法，對(duì)巷道頂板進(jìn)行窺視，確定復(fù)合頂板最大離層的層位，并以該層位高度設(shè)定為半中空?qǐng)A鋼錨桿的中空段長(zhǎng)度；

b.制作半中空?qǐng)A鋼錨桿：根據(jù)步驟(a)所測(cè)得的半中空長(zhǎng)度，制作半中空?qǐng)A鋼錨桿，在中空段頂端錨桿壁上，設(shè)置記憶鋼絲孔，并從各個(gè)記憶鋼絲孔開始刻制記憶鋼絲導(dǎo)槽；

c.半中空?qǐng)A鋼錨桿安裝：按照設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)鉆打錨桿孔，塞入錨固劑后，置入半中空?qǐng)A鋼錨桿，待半中空?qǐng)A鋼錨桿固定后，將記憶鋼絲彎曲沿著相對(duì)的兩個(gè)記憶鋼絲導(dǎo)槽送入半中空?qǐng)A鋼錨桿中，記憶鋼絲通過記憶鋼絲孔進(jìn)入復(fù)合頂板離層空間，安裝錨桿托盤與螺母，并施加初步預(yù)應(yīng)力；