[发明专利]一种大变形巷道采用的抗剪锚索支护结构及支护方法

说明书

本发明公开了一种大变形巷道采用的抗剪锚索支护结构，包括组合式抗弯钢梁、孔口抗剪护管组件和加密锚索；组合式抗弯钢梁包括第一型钢和第二型钢，第二型钢扣入到第一型钢内；孔口抗剪护管组件包括垫板和圆形护管，垫板连接在槽型钢内，圆形护管进入围岩钻孔内；加密锚索包括锚索和锚索锁具，锚索的前端插入到围岩钻孔中并采用树脂锚固剂锚固，尾端依次贯穿第一型钢上的孔口抗剪护管组件、第二型钢，并将孔口抗剪护管组件压入到围岩钻孔内，然后采用锚索锁具锁紧定位。本发明结构设计合理，抗弯刚度较大，有效减小钢梁的弯曲变形及进一步产生的钢梁与锚索之间的滑动剪切，同时提高锚索索体抗剪强度，阻止钢梁或岩层错动对锚索的直接剪切破坏。

技术领域

本发明涉及矿山支护工程技术领域，尤其涉及一种大变形巷道采用的抗剪锚索支护结构及支护方法。

背景技术

在矿山支护工程中，锚索支护是一种广泛使用的、经济有效的支护手段。在浅埋深、低应力作用巷道支护工程中，采用的锚索多为单体锚索，与相邻锚索形不成关联支护结构；但随着煤炭开采深度的增大，地应力显著增高，巷道变形量急剧增大，再采用单体锚索难以控制围岩的变形破坏，在此背景下，将相邻锚索通过组合构件连接起来的支护方法逐渐得到应用。目前，常用的锚索组合构件为钢筋托梁、槽钢，但是对于复杂困难条件的大变形巷道，主要存在以下问题：采用钢筋托梁作为连接件时，由于钢筋托梁柔性较大，锚索之间的围岩鼓出严重，难以有效控制围岩的整体变形；采用槽钢作为连接件时，在巷道矿压显现较为强烈时，仍然会发生严重的槽钢梁弯曲变形及锚索的剪切破断，锚索破断失效后，巷道围岩变形将持续加大直至巷道失稳。现场观测结果表明，锚索的剪切破断主要发生在锚索尾部，主要原因是锚索抗剪强度小、槽钢弯曲变形引起的滑动剪切或浅部围岩的岩层错动致使锚索发生剪切破断。因此，如何解决锚索尾部的剪切破断问题成为深部巷道围岩控制的关键技术之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种大变形巷道采用的抗剪锚索支护结构，旨在通过改变锚索组合构件抗弯能力、锚索抗剪强度以及锚索布置形态，从而解决锚索尾部的剪切破断问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种大变形巷道采用的抗剪锚索支护结构，包括组装到一起的组合式抗弯钢梁、孔口抗剪护管组件和加密锚索；

所述组合式抗弯钢梁包括第一型钢和第二型钢，所述第二型钢为︹形或非对称V形，所述第二型钢的开口一侧扣入到所述第一型钢内，所述第一型钢采用槽型钢，所述槽型钢的平面部分紧贴围岩表面；所述孔口抗剪护管组件的一端连接在所述槽型钢的平面部分，孔口抗剪护管组件的另一端进入围岩钻孔内；所述加密锚索包括锚索和锚索锁具，所述锚索的前端插入到围岩钻孔中并采用树脂锚固剂锚固，锚索的尾端依次贯穿所述第一型钢上的孔口抗剪护管组件、所述第二型钢，并将孔口抗剪护管组件的一端压入到围岩钻孔内，然后采用所述锚索锁具锁紧定位在所述第二型钢的外部。

进一步的，一个所述组合式抗弯钢梁上设置有多个所述加密锚索，所述加密锚索设置为三根时分别位于所述组合式抗弯钢梁的两端和中间。

进一步的，所述组合式抗弯钢梁设置为D形时，所述第一型钢采用的槽型钢截面设置为[形，所述槽型钢的平面部分设置有多个与所述孔口抗剪护管组件直径相匹配的腰形孔，所述腰形孔的长边沿着槽型钢的长度方向；所述第二型钢的截面设置为︹形，︹形型钢的沿长度方向的中心线上设置有多个与所述锚索相匹配的圆形孔。

进一步的，所述孔口抗剪护管组件包括垫板和圆形护管，所述圆形护管焊接在所述垫板的一侧面上，且所述垫板与所述圆形护管的中心对应处设置有通孔；所述垫板位于所述第一型钢的凹槽内，所述圆形护管贯穿所述腰形孔后进入围岩钻孔内；所述锚索安装时从所述通孔和圆形护管内孔中穿过。

进一步的，所述孔口抗剪护管组件包括圆形护管，所述圆形护管的一端穿过所述第一型钢上的腰形孔且高出凹槽一侧表面20～30mm，所述圆形护管的另一端贯穿所述腰形孔后进入围岩钻孔内；所述锚索安装时从所述圆形护管内孔中穿过且锚索索体紧贴圆形护管的内壁,并靠相互挤压形成的摩擦力固定。