[发明专利]一种高预应力全长锚固的支护锚杆及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及矿用巷道支护技术领域，尤其涉及一种高预应力全长锚固的支护锚杆及其使用方法。

背景技术

煤矿巷道支护技术是煤矿开采中的关键技术。保持围岩稳定，控制巷道变形和破坏是实现矿山安全、高效生产的必要条件。随着矿井向深部开采，巷道支护问题表现得越来越突出。近年来煤巷锚网支护技术发展迅速，已成为矿井实现高产高效必备的配套技术。

锚网支护现有端锚和全锚两种支护形式：(1)对于端部锚固锚杆，锚固剂的作用在于提供黏结力，使锚杆能承受一定的拉力，对围岩施加初始预应力，改善开挖后围岩的受力状态；由于锚杆与锚杆孔间有空隙，岩层发生错动容易剪短锚杆，而且端头锚固造成应力集中，松软岩石受集中力作用后锚杆极易失效；(2)对于全长锚固锚杆，树脂药卷将锚杆杆体与锚杆孔孔壁粘结在一起，使锚杆随着岩层移动承受拉力，提供更高的抗剪能力和抗剪刚度，不仅能阻止岩层发生滑动，而且能有效防止断锚、失锚；但是全锚未施加初始预应力，不能及时发挥围岩自身的承载能力，导致巷道开挖后卸荷破坏。

据此，目前急需一种集端锚和全锚两种支护形式的优势于一体的支护锚杆及其使用方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种集端锚和全锚两种支护形式的优势于一体的高预应力全长锚固的支护锚杆及其使用方法。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种高预应力全长锚固的支护锚杆，包括锚杆杆体、设置于锚杆杆体尾部的托盘以及与锚杆杆体尾部配合连接的螺母；所述锚杆杆体具体为横穿钻孔的锚杆杆体，锚杆杆体前端设有快速凝固树脂药卷，中部设有低阻力慢速凝固树脂药卷；所述托盘位于钻孔外的锚杆杆体上，构成锚杆杆体与钻孔之间的限位部；所述螺母的一侧末端安装有堵片，另一侧通过内外螺纹与锚杆杆体配合相连。

作为本发明的优选方式之一，所述锚杆杆体的尾部末端设有外螺纹，螺母的一侧内端设有内螺纹，锚杆杆体与螺母通过所述外螺纹与内螺纹旋转配合连接。

作为本发明的优选方式之一，所述锚杆杆体具体为钢制锚杆杆体，其尾部末端设有长度为50mm的外螺纹。

作为本发明的优选方式之一，所述螺母的横向长度略小于外螺纹的长度。

作为本发明的优选方式之一，所述托盘具体为蝶形钢板制托盘，垂直设置于锚杆杆体的尾部位置，托盘内径略大于锚杆杆体外径。

作为本发明的优选方式之一，所述托盘与螺母之间的锚杆杆体上还设有一减摩垫圈。

作为本发明的优选方式之一，所述减摩垫圈具体为塑料制垫圈。

作为本发明的优选方式之一，所述快速凝固树脂药卷的凝胶时间为41-90s，需搅拌时间为20-30s，低阻力慢速凝固树脂药卷的凝胶时间大于180s。

作为本发明的优选方式之一，所述快速凝固树脂药卷与低阻力慢速凝固树脂药卷均直接购自市场，为本领域常规材料。

作为本发明的优选方式之一，所述堵片具体为受压强度为150kN的堵片，当锚杆杆体的预应力达到150kN时顶开堵片。

作为本发明的优选方式之一，所述钻孔的孔径大于锚杆杆体的直径4-6mm。

一种高预应力全长锚固的支护锚杆的使用方法，包括如下步骤：

(1)先在岩壁上施工钻孔，然后向钻孔内依次装入快速凝固树脂药卷和低阻力慢速凝固树脂药卷；

(2)通过搅拌设备转动有堵片的螺母，带动锚杆杆体搅拌快速凝固树脂药卷、低阻力慢速凝固树脂药卷；

(3)待快速凝固树脂药卷将锚杆杆体前端锚固后，加力推进并转动有堵片的螺母施加预应力，当预应力达到设定值时锚杆杆体尾部顶开堵片完成锚杆安装；

(4)锚杆杆体通过端部锚固和前端的托盘对支护围岩产生高预应力；锚杆安装完成后，低阻力慢速凝固树脂药卷开始凝固，最终实现高预应力下全长锚固支护。

作为本发明的优选方式之一，所述设定值具体为堵片的受压强度值，即150kN。

本发明相比现有技术的优点在于：

(1)本发明在锚杆杆体的前端安装快速凝固树脂药卷实现快速端锚，再设计带堵片的螺母，确保锚杆杆体达到设定的预应力值时被顶开完成锚杆安装，最后再通过锚杆杆体中部安装的低阻力慢速凝固树脂药卷，在施加高预应力完成安装后凝固实现全锚；本发明既具有端部锚固锚杆的施加预应力主动加固围岩、应力扩散范围大的特点，又具有全长锚固锚杆的支护刚度高、对围岩变形和离层控制的优点，能够充分、及时地改善和发挥围岩自身的承载能力，适应深部高应力巷道支护；