[发明专利]一种复合离层顶板巷道阶梯锚杆组支护设备及方法

权利要求书

1.一种复合离层顶板巷道阶梯锚杆组支护设备，所述复合离层顶板自上而下分为极硬岩层、较软岩层和极软岩层，其中，较软岩层和极软岩层之间形成离层空间；其特征在于，包括：半中空圆钢锚杆、记忆钢丝混凝土充填体、记忆钢丝和普通圆钢锚杆；

所述记忆钢丝混凝土充填体填充所述离层空间，所述半中空圆钢锚杆的中空段穿过所述极软岩层，以使实心段全部插入所述较软岩层，实心段和中空段之间的分界位于离层空间；半中空圆钢锚杆上中空段内部设置记忆钢丝导槽，实心段和中空段分界的位置接记忆钢丝导槽设置记忆钢丝孔，所述记忆钢丝沿记忆钢丝导槽延伸至记忆钢丝孔，并通过记忆钢丝孔伸出至半中空圆钢锚杆外部，并与记忆钢丝混凝土充填体结合形成半中空圆钢锚杆与较软岩层固定时的第一锚杆托盘；所述半中空圆钢锚杆伸出极软岩层外部的部分设置锚杆托盘，并通过锚杆螺母与半中空圆钢锚杆固定连接，实现对锚杆托盘的固定；

所述普通圆钢锚杆从较软岩层插入至极硬岩层内，在离层空间设置锚杆托盘与普通圆钢锚杆连接，且通过一锚杆螺母进行固定。

2.如权利要求1所述的复合离层顶板巷道阶梯锚杆组支护设备，其特征在于，所述半中空圆钢锚杆中空段一端的端部开口设置注浆防漏塞；所述半中空圆钢锚杆的记忆钢丝孔同时作为离层空间的注浆孔，在开启半中空圆钢锚杆中空段一端的端部开口设置的注浆防漏塞后，通过端部开口进行注浆，注浆浆液沿半中空圆钢锚杆中空段流动，并从记忆钢丝孔流出，完成对离层空间的注浆。

3.如权利要求1所述的复合离层顶板巷道阶梯锚杆组支护设备，其特征在于，所述记忆钢丝材质为镍钛合金线，记忆钢丝混凝土充填体为水泥材料。

4.一种复合离层顶板巷道阶梯锚杆组支护方法，使用如权利要求1-3任一所述的复合离层顶板巷道阶梯锚杆组支护设备进行支护，其特征在于，包括以下步骤：

a.确定复合顶板离层最大位置：巷道开掘与临时支护后，采用原位钻孔窥视的方法，对巷道顶板进行窥视，确定复合顶板最大离层的层位，并以该层位高度设定为半中空圆钢锚杆的中空段长度；

b.制作半中空圆钢锚杆：根据步骤（a）所测得的半中空长度，制作半中空圆钢锚杆，在中空段顶端锚杆壁上，设置记忆钢丝孔，并从各个记忆钢丝孔开始刻制记忆钢丝导槽；

c.半中空圆钢锚杆安装：按照设计支护参数钻打锚杆孔，塞入锚固剂后，置入半中空圆钢锚杆，待半中空圆钢锚杆固定后，将记忆钢丝弯曲沿着相对的两个记忆钢丝导槽送入半中空圆钢锚杆中，记忆钢丝通过记忆钢丝孔进入复合顶板离层空间，安装锚杆托盘与螺母，并施加初步预应力；

d.复合顶板记忆钢丝混凝土充填体充填：在两个半中空圆钢锚杆之间，钻打注浆孔，钻打深度为复合顶板最大离层的层位高度，并将若干跟记忆钢丝置入离层空间中，向中空锚杆与注浆孔中注入水泥浆液，待充满离层空间后，使用注浆防漏塞封堵半中空圆钢锚杆与注浆孔；

e.安装深层锚杆加固：在两个半中空圆钢锚杆正中，钻打直径与锚杆螺母直径相近的螺母孔，钻至充填层时，钻打锚杆孔，塞入锚固剂后，置入普通圆钢锚杆，待普通锚杆固定后，安装锚杆螺母，使其与充填体紧密连接；

f.施加预应力：向半中空圆钢锚杆与普通圆钢锚杆施加预应力；

g. 封堵深层锚杆与巷道表面相差部分。