[发明专利]一种抗剪切锚杆及防止顶板剪切错动的支护方法

说明书

本发明公开了一种抗剪切锚杆及防止顶板剪切错动的支护方法，所述的锚杆杆体从孔口端到孔底端依次为：用于安装锁紧螺母的细牙螺纹段、变径光杆段和粗牙螺纹段，粗螺纹段的杆尾也就是孔底端呈45°的斜面；在变径段和粗螺纹段的杆体周圈上均匀加工有圆形通孔，通孔的中心线与杆体中心线平行。当岩层剪切错动时，通孔被压实，可释放掉部分剪切应力，起到横向方向让压、抗剪切的目的。同时支护顶板过程中，抗剪切锚杆向下部岩层倾斜5‑10°，将锚杆轴向力分解为垂直岩层方向的力和平行岩层方向的力，垂直岩层方向的力可对岩层施加挤压作用，提高岩层下滑的摩擦阻力；平行岩层方向的力可为岩层提供向上的拉力，降低岩层向下滑动的下行力。

技术领域

本发明属于煤矿开采技术领域。

背景技术

近年来，东部煤炭资源逐渐枯竭，为保障煤炭企业的可持续发展，部分复杂条件煤层开采逐渐提上日程，包括倾斜煤层开采、极深煤层开采等方面。倾斜煤层开采过程中面临诸多难题，在采场范围内，具体难题有倾斜煤层工作面液压支架的防倾倒措施、采煤机的防滑设计、刮板输送机的可靠性分析等方面，在巷道稳定性方面，在回采巷道设计时，为保障顶板的完整性，巷道顶板经常设计为倾斜状态(图1)，当受采动影响时，倾斜巷道顶板很容易发生滑动变形，导致倾斜煤层开采过程中巷道支护问题凸显，本发明主要目的是为了解决倾斜煤层中的回采巷道支护问题。

锚固支护是现在巷道支护的主要方式，随着现场条件的逐渐复杂化，对应开发出多种锚杆形式，具体有全螺纹锚杆、高强锚杆、玻璃钢锚杆等支护构件，虽然现有的锚杆轴向强度较高，轴向承载能力较大，但其横向抗剪能力相对较弱。同时，现在的锚固支护中均施加较大的预应力，在高预应力下，当岩层发生滑动时，锚杆更容易发生剪切破坏，这将严重威胁煤矿安全生产。

发明内容

基于倾斜煤层回采巷道顶板剪切错动的应力环境,针对倾斜煤层开采中巷道顶板锚杆容易剪断现象，本发明设计出一种抗剪切锚杆，在保障轴向承载能力的前提下，这种锚杆的抗剪切强度较普通高强锚杆的抗剪切强度明显提高，同时提出一种防止顶板剪切错动的支护方法，为倾斜煤层开采巷道支护提供保障。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

一种抗剪切锚杆，它包括锚杆本体，其特征在于，所述的锚杆本体的杆体从孔口端到孔底端依次为：用于安装锁紧螺母的细牙螺纹段、变径光杆段和粗牙螺纹段，粗螺纹段的杆尾也就是孔底端呈45°的斜面；在变径段和粗螺纹段的杆体周圈上均匀加工有圆形通孔，通孔的中心线与杆体中心线平行；

要求细牙螺纹段、变径光杆段和粗牙螺纹段的公称直径、螺纹间距以及螺纹高度应满足三者的屈服强度相等。

进一步：

所述的细螺纹段去除螺纹高度后直径为18-22mm、长度150-250mm、屈服强度为600MPa，螺纹螺距3-5mm，螺纹高度1-2mm；

所述的变径段光杆直径由18-22mm变为22-26mm、长度200-300mm、屈服强度为600MPa；

所述的粗螺纹段去除螺纹高度后直径为22-26mm、屈服强度为600MPa，螺纹螺距30-50mm，螺纹高度2-3mm，粗螺纹段除去斜面段长度为2000-2400mm、加工成45°斜面的杆尾长度为30-50mm。也就是说，粗螺纹段长边长度为2030-2450mm，短边长度为2000-2400mm

所述的圆形通孔的直径为2mm，圆形通孔的中心线与锚杆杆体中心线间距为10-12mm。

利用本发明抗剪切锚杆防止顶板剪切错动的支护方法，包含巷道顶板支护、巷道上帮支护、巷道下帮支护三部分，其中

第一，对巷道顶板支护

巷道顶板支护采用抗剪切锚杆支护、高强锚索梁支护来实现；其中：