[发明专利]一种可补偿巷道大变形的适时让压装置及其锚固方法

说明书

本发明公开了一种可补偿巷道大变形的适时让压装置及其锚固方法，包括锚杆体和沿轴向向外依次套设在锚杆体上的托盘和环形筒，在锚杆体上位于环形筒内的杆段上沿轴向方向向外依次套设有第一定位环、高强弹簧、第二定位环、转向底盘和锁紧螺母，转向底盘外周壁上均布有若干导向棒，环形筒的侧壁上设有与导向棒相匹配的导向槽，导向棒匹配安装在导向槽内，锁紧螺母锁紧时，转向底盘带动第二定位环轴向运动压缩高强弹簧将托盘紧压在围岩上。本发明利用高强弹簧高阻力大伸缩量的性质，将大变形巷道允许的可控变形适时转换为弹簧压缩变形，并且在现场可直观量测巷道变形值真实可靠，适用于复杂、恶劣的地质环境中存在大变形巷道围岩的支护控制。

技术领域

本发明属于矿山巷道的围岩支护控制领域，尤其涉及一种可补偿巷道大变形的适时让压装置。

背景技术

常规锚杆通过与巷道围岩的相互作用，在支护控制中起主导承载作用，承受大部分地压，能够防治围岩松动破坏，具有一定的可缩性，并随巷道围岩同步收缩变形，而不失去支护能力，是维护巷道围岩稳定的有效支护手段。然而，在巷道掘进过程中，常常遇到复杂、恶劣的岩层条件，比如浅埋高地应力软岩、构造破碎带松软地层、以及矿山深部开采等，此时巷道围岩呈现出高地应力、塑性大变形、变形持续时间长等特点，支护极为困难，特别是在锚网喷支护中起关键作用的锚杆常常会出现拉断、扭转、自由端托盘滑脱等现象，这主要是由于锚杆伸缩性有限，不能适时补偿巷道围岩大变形而让压，导致锚杆受力过载而破断。

目前，对于广泛采用的普通圆钢粘结式锚杆，在施工过程中，托盘紧贴岩壁，利用锁具锁紧螺母对其施加一定的预紧力，锚杆通过自身的伸缩性去主动支护围岩变形，该方法在岩性较好的均质围岩中支护效果良好，发挥着关键承载作用。但对于大变形巷道，由于其围岩松动破碎，在高应力条件作用下极易形成较大的破碎区和塑性区，结合针对大变形巷道各种支护理念可知，此类巷道支护必须要先让后抗或抗压结合，支护体要及时参与围岩应力调整，并进行适时让压，以释放围岩集聚的变形能，尽早形成有较高强度的巷道围岩内结构，缩小巷道围岩破碎区，保证巷道围岩的安全稳定。再者，在优化改进传统锚杆支护体系方面，大多是在锚杆体本身改进，比如各种可延伸锚杆、分段锚杆，或者是联合U型钢拱架、槽钢等组成复合支护体系，诸如此类能在一定程度上较好地让压满足大变形巷道可控变形要求，并在工程上也有一定的应用性，但存在的问题是：要么锚杆体的优化结构作用在围岩内部，存在很大的隐蔽性，且本身强度也会受影响，要么复合支护成本过高不经济，施工工序复杂，现场难以把控。

因此，基于传统锚杆支护的自身特点，结合各类发明存在的缺陷，有必要进一步优化改进传统锚杆支护体系。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供一种补偿变形量大，适时让压，且能满足巷道围岩的初期支护的可控变形要求，有效改善大变形巷道围岩内结构整体强度的可补偿巷道大变形的适时让压装置及其锚固方法。

为解决上述技术问题，一种可补偿巷道大变形的适时让压装置

包括锚杆体和沿轴向方向向外依次套设在所述锚杆体上的托盘和环形筒，在所述锚杆体上位于环形筒内的杆段上沿轴向方向向外依次套设有第一定位环、高强弹簧、第二定位环、转向底盘和锁紧螺母，所述转向底盘外周壁上均布有若干导向棒，所述环形筒的侧壁上设有与所述导向棒相匹配的导向槽，所述导向棒匹配安装在所述导向槽内，锁紧螺母锁紧时，转向底盘带动第二定位环轴向运动压缩高强弹簧将托盘紧压在围岩上，所述让压装置处于支护状态时，所述锚杆体受到的支护阻力能持续作用在转向托盘上进而带动第二定位环轴向运动压缩高强弹簧。

进一步的，所述导向槽为多级阶梯槽，所述阶梯槽中相邻阶梯面之间的夹角为锐角，转向底盘通过导向棒与导向槽的配合限定其只能单向运动而不能回退，保证锚杆支护受力过程中转向底盘只能前进，防止后退。

进一步的，所述环形筒顶端侧壁上设有与所述导向槽对接的轴向引导槽。