[發明專利]一種大變形巷道采用的抗剪錨索支護結構及支護方法

有效

• 申請號: 202110631467.6
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113202530B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發明（設計）人: 肖同強;余子豪;王澤源;王偉;許磊;趙帥;王猛;神文龍;劉勤裕
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21D21/00
• 分類號: E21D21/00
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 李興林

本發明公開了一種大變形巷道采用的抗剪錨索支護結構，包括組合式抗彎鋼梁、孔口抗剪護管組件和加密錨索；組合式抗彎鋼梁包括第一型鋼和第二型鋼，第二型鋼扣入到第一型鋼內；孔口抗剪護管組件包括墊板和圓形護管，墊板連接在槽型鋼內，圓形護管進入圍巖鉆孔內；加密錨索包括錨索和錨索鎖具，錨索的前端插入到圍巖鉆孔中并采用樹脂錨固劑錨固，尾端依次貫穿第一型鋼上的孔口抗剪護管組件、第二型鋼，并將孔口抗剪護管組件壓入到圍巖鉆孔內，然后采用錨索鎖具鎖緊定位。本發明結構設計合理，抗彎剛度較大，有效減小鋼梁的彎曲變形及進一步產生的鋼梁與錨索之間的滑動剪切，同時提高錨索索體抗剪強度，阻止鋼梁或巖層錯動對錨索的直接剪切破壞。

技術領域

本發明涉及礦山支護工程技術領域，尤其涉及一種大變形巷道采用的抗剪錨索支護結構及支護方法。

背景技術

在礦山支護工程中，錨索支護是一種廣泛使用的、經濟有效的支護手段。在淺埋深、低應力作用巷道支護工程中，采用的錨索多為單體錨索，與相鄰錨索形不成關聯支護結構；但隨著煤炭開采深度的增大，地應力顯著增高，巷道變形量急劇增大，再采用單體錨索難以控制圍巖的變形破壞，在此背景下，將相鄰錨索通過組合構件連接起來的支護方法逐漸得到應用。目前，常用的錨索組合構件為鋼筋托梁、槽鋼，但是對于復雜困難條件的大變形巷道，主要存在以下問題：采用鋼筋托梁作為連接件時，由于鋼筋托梁柔性較大，錨索之間的圍巖鼓出嚴重，難以有效控制圍巖的整體變形；采用槽鋼作為連接件時，在巷道礦壓顯現較為強烈時，仍然會發生嚴重的槽鋼梁彎曲變形及錨索的剪切破斷，錨索破斷失效后，巷道圍巖變形將持續加大直至巷道失穩。現場觀測結果表明，錨索的剪切破斷主要發生在錨索尾部，主要原因是錨索抗剪強度小、槽鋼彎曲變形引起的滑動剪切或淺部圍巖的巖層錯動致使錨索發生剪切破斷。因此，如何解決錨索尾部的剪切破斷問題成為深部巷道圍巖控制的關鍵技術之一。

發明內容

本發明的目的是提供一種大變形巷道采用的抗剪錨索支護結構，旨在通過改變錨索組合構件抗彎能力、錨索抗剪強度以及錨索布置形態，從而解決錨索尾部的剪切破斷問題。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

本發明一種大變形巷道采用的抗剪錨索支護結構，包括組裝到一起的組合式抗彎鋼梁、孔口抗剪護管組件和加密錨索；

所述組合式抗彎鋼梁包括第一型鋼和第二型鋼，所述第二型鋼為︹形或非對稱V形，所述第二型鋼的開口一側扣入到所述第一型鋼內，所述第一型鋼采用槽型鋼，所述槽型鋼的平面部分緊貼圍巖表面；所述孔口抗剪護管組件的一端連接在所述槽型鋼的平面部分，孔口抗剪護管組件的另一端進入圍巖鉆孔內；所述加密錨索包括錨索和錨索鎖具，所述錨索的前端插入到圍巖鉆孔中并采用樹脂錨固劑錨固，錨索的尾端依次貫穿所述第一型鋼上的孔口抗剪護管組件、所述第二型鋼，并將孔口抗剪護管組件的一端壓入到圍巖鉆孔內，然后采用所述錨索鎖具鎖緊定位在所述第二型鋼的外部。

進一步的，一個所述組合式抗彎鋼梁上設置有多個所述加密錨索，所述加密錨索設置為三根時分別位于所述組合式抗彎鋼梁的兩端和中間。

進一步的，所述組合式抗彎鋼梁設置為D形時，所述第一型鋼采用的槽型鋼截面設置為[形，所述槽型鋼的平面部分設置有多個與所述孔口抗剪護管組件直徑相匹配的腰形孔，所述腰形孔的長邊沿著槽型鋼的長度方向；所述第二型鋼的截面設置為︹形，︹形型鋼的沿長度方向的中心線上設置有多個與所述錨索相匹配的圓形孔。

進一步的，所述孔口抗剪護管組件包括墊板和圓形護管，所述圓形護管焊接在所述墊板的一側面上，且所述墊板與所述圓形護管的中心對應處設置有通孔；所述墊板位于所述第一型鋼的凹槽內，所述圓形護管貫穿所述腰形孔后進入圍巖鉆孔內；所述錨索安裝時從所述通孔和圓形護管內孔中穿過。

進一步的，所述孔口抗剪護管組件包括圓形護管，所述圓形護管的一端穿過所述第一型鋼上的腰形孔且高出凹槽一側表面20～30mm，所述圓形護管的另一端貫穿所述腰形孔后進入圍巖鉆孔內；所述錨索安裝時從所述圓形護管內孔中穿過且錨索索體緊貼圓形護管的內壁,并靠相互擠壓形成的摩擦力固定。