[發明專利]一種錨高預緊力錨桿錨索聯合支護裝置及方法

有效

• 申請號: 202210713285.8
• 申請日: 2022-06-22
• 公開（公告）號: CN114876536B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 張五一;穆軍;劉西東;馬洋洋;高磊;王彬禮;鄭念伊;張倫峰
• 申請（專利權）人: 淮南礦業（集團）有限責任公司
• 主分類號: E21D20/00
• 分類號: E21D20/00;E21D20/02;E21D21/00
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 閆客

本發明提供一種錨高預緊力錨桿錨索聯合支護裝置及方法，包括錨桿支護裝置和錨索支護裝置，錨桿支護裝置和錨索支護裝置錯開布置，先施工錨桿支護裝置，固定圍巖淺部巖層，再通過錨索支護裝置固定圍巖深部巖層，錨桿錨索聯合支護能夠加固深淺部巖層整體結構；錨桿支護裝置包括套筒、螺母、錨桿桿體；錨索支護裝置包括錨索桿體、鎖具、鎖夾片、錨索張拉器；錨桿錨索聯合支護，不僅能夠提高圍巖峰后殘余強度，而且能夠將巷道淺部破碎圍巖懸吊在深部完整性較好的穩定巖體內，充分發揮深部巖體承載性能，錨高預緊力，優化破碎巖體受力，錨固巷道圍巖，抑制塑性區擴展。

技術領域

本發明涉及煤礦井下高應力區的支護技術領域，尤其涉及深部巷道圍巖破碎區及塑性區范圍擴大的錨桿錨索聯合支護裝置及方法。

背景技術

隨著井工煤礦高強度開采及開采深度的增加，巷道圍巖控制難度逐步增大，造成巷道支護困難，巷道損壞、修復率加劇，因此，安全、可靠、高效的巷道支護技術是實現礦井安全高效生產的必要條件。

錨桿錨索支護具有施工速度快、支護效果好、勞動強度低、成本低等優點，被煤礦巷道普遍使用，1996年成功研制的適用煤礦條件的小孔徑樹脂錨固預應力錨索，進一步解決了原有煤礦復雜巷道支護難題，成為巷道支護與圍巖加固的關鍵技術，錨桿錨索端部錨固劑的作用在于黏結錨桿錨索孔壁圍巖，給錨桿錨索提供錨固力，通過對錨桿錨索支護系統施加預緊力，使圍巖形成承載結構，改善掘進開挖后圍巖的受力狀態。

新《煤礦巷道錨桿支護技術規范》(GB/T35056-2018)要求，錨桿初始預緊力不小于錨桿(現場多使用MG400Φ22極限破斷載荷為216kN左右)屈服載荷最低值的30％，現場實測錨桿初始預緊力基本在22-36kN左右，現場錨桿實際的初始預緊力值數倍小于錨桿桿體破斷載荷及錨桿支護系統有效載荷所需要求?，F場錨桿施工初始預緊力低，錨桿支護不能有效發揮其對巷道圍巖承載、控制作用，現場錨桿支護效果差，當施加高預應力，錨固區位移差小，錨桿受力變化不大，支護效果好。如圖1所示，圖為錨桿受力實測曲線圖，圖中曲線①中錨桿預應力低，錨桿處于被動支護，錨桿受力小，錨桿支護不明顯，曲線②、③、④為當施加一定預應力，但預應力小于臨界值，錨桿不能有效控制圍巖早期離層，曲線⑤為施加高預應力，錨固區位移差小，錨桿受力變化不大；由圖1可知，通過高預緊力，使錨桿形成預應力結構，錨桿受力變化不大，支護效果好，錨桿支護能夠有效發揮其對巷道圍巖承載、控制作用。

錨桿支護是應對巷道圍巖穩定，控制圍巖位移、破壞的方法、措施，錨桿生根于穩定巖層中，施加初始高預緊力，對巷道圍巖進行主動加固，實現承載、控制；被支護的巷道圍巖位移變形量小，在控制允許范圍內，支護有效，反之，不及時支護、錨桿不能生根穩定巖層中或者未對錨桿錨索施加初始高預緊力，未能及時實現加固、承載、控制作用，巷道圍巖受應力影響圍巖位移、變形量大、破壞，支護無效，巷道垮落。如圖2所示，圖為錨桿支護響應曲線圖，圖中曲線①中錨桿支護作用不明顯，與無支護相差不大，曲線②為圍巖較大位移后錨桿支護作用能趨于穩定，曲線③為錨桿破斷前圍巖位移較小，破斷后圍巖位移急劇增大，曲線④中圍巖位移較大，不能穩定，曲線⑤為施加高預應力強力支護，有效控制圍巖位移。由圖2可知，錨桿支護主動，加固、承載、控制作用有效，錨桿支護響應效果好，圍巖位移就小、巷道趨于穩定狀態。