[发明专利]一种煤矿巷道超高强抗弯剪锚索支护装置及支护方法

说明书

本发明公开了一种煤矿巷道超高强抗弯剪锚索支护装置及支护方法，属于巷道支护装置技术领域，包括锚索、组合螺纹钢管、注浆装置、锚固剂安装套管、锁具和托盘，锚索安装在嵌套式的大钻孔和小钻孔中，注浆装置位于锁具与托盘之间，用于连接螺纹钢管与外部注浆管路，注浆装置包括螺栓套、进浆仓、密封圈和注浆管，相邻两个螺纹钢管相对的一端通过钢管连接封孔一体化装置固定连接。该支护装置在普通锚索支护的基础上实现了锚索全长锚固、围岩由浅至深的逐级分层次高质量注浆过程等多种功能，施工步骤简单，特别是在注浆完成以后浆液使得锚索索体、组合螺纹钢管与围岩形成一个“索体‑浆体‑钢管‑浆体‑围岩”复合结构整体，使得普通锚索获得了超高强的抗弯剪能力和整体支护强度，对巷道围岩(特别是层理裂隙发育或松散破碎围岩)剪切滑移变形破坏行为具有高效的约束控制效果。

技术领域

本发明涉及巷道支护装置技术领域，尤其涉及一种煤矿巷道超高强抗弯剪锚索支护装置及支护方法。

背景技术

随着煤炭资源开采条件与环境的日趋复杂，特别是在一些层理裂隙发育或者松散破碎的巷道围岩中，经常出现锚杆锚索锚固力失效或者破断的现象。这主要是因为层理裂隙围岩或者松散破碎围岩在采掘扰动应力作用下会沿着结构面发生强烈的剪切滑移错动变形，而现有的锚杆锚索支护主要为端部锚固方式，无法对整个锚杆锚索长度范围内的全部围岩进行有效约束；同时，锚杆(索)体的抗弯剪能力较低，如常用的矿用锚索为由7股或19股钢绞线缠绕而成，有柔性特征。由于这两个方面的原因，导致现有的锚杆锚索支护方式的抗弯剪能力很弱，故难以高效地约束复杂条件下围岩剪切滑移变形，尤其是在发生剪切错动的结构面处，杆(索)体结构受到强烈的横向剪切力作用会发生“拉-剪”复合大变形而导致锚固失效，甚至杆(索)体结构破断。

因此，如何增强提高传统锚杆锚索支护的抗弯剪能力以及整体支护强度是当前煤矿巷道围岩控制中迫切需要解决的一个难题。为此，近年来不少具有注浆功能的中空注浆锚杆锚索支护结构或者能够承担横向剪切力的锚索支护结构被发明出来，如中国专利CN103967509A、CN109252881A、CN108677943A及CN107514272A等，现有这些支护形式和方法在复杂条件下巷道围岩剪切滑移变形控制中取得了一定的效果，但是总体来讲现有这些技术手段仍然难以大幅度的提高锚杆锚索的抗弯剪支护能力，其整体支护效果相比传统的第一代架棚支护(低强度支护)、第二代锚杆索支护(中、高强度支护)无明显改善。

为了显著提升巷道支护强度，本发明提出了一种新型的超高强抗弯剪锚索支护装置与支护方法，使锚杆锚索获得超高强度的抗弯剪性能，实现对巷道围岩(特别是层理裂隙发育或松散破碎围岩)剪切滑移变形破坏行为的有效控制，确保复杂条件下巷道围岩稳定。

发明内容

为了实现背景中提到的一种煤矿巷道超高强抗弯剪锚索支护装置及支护方法，目的是针对现有技术中的不足之处，提供一种结构简单，操作方便，可实现高预应力全长锚固、先浅后深分层次高质量注浆、超高抗弯剪性能等多种功能于一体的协同支护装置与支护方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种煤矿巷道超高强抗弯剪锚索支护装置，包括锚索及其配件、锚固剂安装套管、螺纹钢管和注浆装置，所述锚索通过树脂锚固剂锚固在小钻孔中，锚索主要配件包括锁具和托盘，所述注浆装置位于锁具与托盘之间，用于连接螺纹钢管与外部注浆管路，进而使浆液进入螺纹钢管内，所述锁具连接在锚索的底端，所述注浆装置包括螺栓套、进浆仓、密封圈和注浆管，所述锁具还连接在螺栓套的下表面，所述托盘的上表面与止浆塞的下表面搭接，且托盘的上表面还贴合在大钻孔外壁，所述螺栓套的表面设置有螺母进浆孔，螺母进浆孔与注浆管相通，且所述螺母进浆孔孔口处连接有用于防止浆液溢出的止浆帽，所述进浆仓上下表面防止浆液溢出的密封圈，且进浆仓下表面通过密封圈连接螺栓套，进浆仓的上表面通过密封圈搭接在托盘的下表面，所述锚固剂安装套管内放有树脂锚固剂，锚固剂安装套管内的树脂锚固剂通过锚索推入小钻孔内，当树脂锚固剂安装完成后，锚固剂安装套管通过锚索朝着远离小钻孔的方向运动，直至沿锚索退出大钻孔。