本發(fā)明屬于大變形巷道圍巖控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種適應(yīng)于大變形巷道圍巖的抗斷錨固裝置及其施工方法。

背景技術(shù)：

隨著煤炭資源需求量不斷增加和采礦技術(shù)不斷發(fā)展，國內(nèi)許多煤礦都陸續(xù)進(jìn)入了深部資源開采，由于采深大、地應(yīng)力高等因素造成的支護(hù)條件復(fù)雜化已經(jīng)是煤礦巷道支護(hù)發(fā)展的不可忽視的問題。錨桿支護(hù)是一種主動支護(hù)形式，與其他支護(hù)方式相比，具有支護(hù)工藝簡單、支護(hù)效果顯著，支護(hù)成本低廉，運(yùn)輸和施工方便等優(yōu)點(diǎn)，在礦山支護(hù)中已然是處于舉足輕重的地位。錨索支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用也十分普遍，尤其普遍應(yīng)用在煤巷中，利用輕型錨桿鉆機(jī)即可施工。在圍巖較差的巷道、大硐室及受動壓影響的巷道等，采用預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)是一條有效途徑。此外，錨索和錨桿聯(lián)合支護(hù)也在深部礦山也得到了廣泛使用，并且圍巖支護(hù)控制得到了良好的效果。

但是，由于深部巷道的地應(yīng)力高，變形量大，特別是在高應(yīng)力軟巖巷道里，地質(zhì)環(huán)境的惡化，采動應(yīng)力與構(gòu)造應(yīng)力顯著增加，巷道冒頂、片幫及底鼓現(xiàn)象層出不窮，常常因?yàn)槠渥冃瘟看?，持續(xù)時間長，導(dǎo)致大面積初期支護(hù)錨桿拉斷。同時，由于預(yù)應(yīng)力錨索的延伸率較低，既不能與普通錨桿的力學(xué)性能相匹配，也不能適應(yīng)頂板的大變形特征，在變形量大的支護(hù)巷道內(nèi)也易導(dǎo)致錨索體破斷失效。因此，在深部大變形巷道工作使用時往往需要進(jìn)行多次維護(hù)和返修，不僅大大增加了支護(hù)成本的費(fèi)用，同時也對礦山安全生產(chǎn)增加了隱患，這對礦山經(jīng)濟(jì)效益造成了很大的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，延伸率大，且能夠有效控制圍巖變形的適應(yīng)于大變形巷道圍巖的抗斷錨固裝置及其施工方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種適應(yīng)于大變形巷道圍巖的抗斷錨固裝置，包括錨桿及多根錨索；錨桿后端側(cè)壁上設(shè)有多個凹槽，錨索的后端嵌裝在相對應(yīng)的凹槽內(nèi)；錨桿上靠近后端處設(shè)有螺母、墊板和托板，螺母靠近錨桿的后端設(shè)置，墊板位于托板和螺母之間；墊板和托板上分別設(shè)有多個錨索通孔，錨索通過錨具固定在墊板的錨索通孔內(nèi)；所述的錨桿的前端處設(shè)有擋圈，擋圈上設(shè)有多個錨索通孔，錨索前端穿過錨索通孔，錨索通孔內(nèi)設(shè)有卡具，錨索前端通過卡具固定；錨索的托板和擋圈之間的部分纏繞在錨桿外側(cè)。

上述的適應(yīng)于大變形巷道圍巖的抗斷錨固裝置中，所述的卡具為設(shè)有中心孔的錐臺形，卡具設(shè)在擋圈錨索通孔內(nèi)，卡具的大端朝前。

上述的適應(yīng)于大變形巷道圍巖的抗斷錨固裝置中，所述的錨索的托板和擋圈之間的部分通過多個塑料扣環(huán)固定。

上述的適應(yīng)于大變形巷道圍巖的抗斷錨固裝置中，所述的錨桿為實(shí)心桿體結(jié)構(gòu)，錨桿后端的凹槽內(nèi)外均設(shè)有螺紋，錨索后端設(shè)有螺紋，錨索后端的螺紋與錨桿后端的凹槽內(nèi)外的螺接旋向一致。

上所述的適應(yīng)于大變形巷道圍巖的抗斷錨固裝置中，所述的錨索前端的直徑大于擋圈錨索通孔的直徑，錨索其余部分的直徑小于擋圈錨索通孔的直徑。

上所述的適應(yīng)于大變形巷道圍巖的抗斷錨固裝置中，所述的墊板上中心處設(shè)有錨桿通孔，通過錨桿通孔套裝在錨桿上；錨索通孔和錨桿通孔為錐形孔，錨索通孔和錨桿通孔內(nèi)壁上設(shè)有增阻螺紋。

一種上述的適應(yīng)于大變形巷道圍巖的抗斷錨固裝置的施工方法，包括如下步驟：

（1）將卡具放入擋圈錨索通孔內(nèi)，卡具的大端朝前，將錨索從前向后通過卡具和擋圈的錨索通孔，直至卡具將錨索前端在擋圈內(nèi)卡死；

（2）將卡緊好的錨索按支護(hù)設(shè)計(jì)要求，纏繞在錨桿桿體表面；

（3）在指定的孔位，插入錨固劑藥卷，將適應(yīng)于大變形巷道圍巖的抗斷錨固裝置伸入鉆孔內(nèi)錨固，完成錨固工作后安裝托板和墊板；

（4）將錨具的夾片伸入墊板的錨索通孔，敲擊緊夾片使錨索和墊板緊固，將伸出墊板的部分錨索壓入錨桿后端的凹槽內(nèi)，擰緊螺母，保證錨具不脫落。

上述的適應(yīng)于大變形巷道圍巖的抗斷錨固裝置的施工方法，步驟（2）中，將錨索在錨桿桿體表面纏繞后，通過塑料扣環(huán)固定在錨桿桿體上。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1. 本發(fā)明的適應(yīng)于大變形巷道圍巖的抗斷錨固裝置，將錨桿和錨索有機(jī)的結(jié)合，具有延伸率大，提高支護(hù)結(jié)構(gòu)整體承載能力的優(yōu)點(diǎn)，在高地應(yīng)力大變形巷道支護(hù)中能有效地適應(yīng)圍巖大變形，達(dá)到支護(hù)設(shè)計(jì)的預(yù)期效果，保證巷道圍巖長期穩(wěn)定和正常使用。

2. 本發(fā)明的適應(yīng)于大變形巷道圍巖的抗斷錨固裝置，當(dāng)錨桿因圍巖變形后將錨桿拉斷時，纏繞在錨桿表面的錨索此時會適應(yīng)圍巖變形，直至讓壓變形到一定程度后，錨索拉直，此時錨索發(fā)揮支護(hù)作用，一次支護(hù)實(shí)現(xiàn)二次支護(hù)作用。

3. 本發(fā)明的適應(yīng)于大變形巷道圍巖的抗斷錨固裝置結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，省去安裝如預(yù)應(yīng)力錨索使用千斤頂施加預(yù)應(yīng)力等復(fù)雜工序，大大降低支護(hù)成本和支護(hù)時間。

4. 本發(fā)明的適應(yīng)于大變形巷道圍巖的抗斷錨固裝置通過改變錨索在錨桿上的纏繞密度，能適應(yīng)各種大變形巷道變形量的需求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的適應(yīng)于大變形巷道圍巖的抗斷錨固裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的適應(yīng)于大變形巷道圍巖的抗斷錨固裝置在錨桿破斷后錨索作用時的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖1中A-A處剖視圖。

圖4為圖1中B-B處剖視圖。

圖5為本發(fā)明適應(yīng)于大變形巷道圍巖的抗斷錨固裝置后端處的局部放大圖。

圖6為圖5中C-C處剖視圖。

圖7為本發(fā)明的卡具的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1-錨桿，2-錨索，3-卡具，4-擋圈，5-塑料扣環(huán)，6-托板，7-墊板，8-錨具，9-螺母，10-錨索通孔，11-錨桿通孔，12-橡膠圈，13-錨桿凹槽。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。

如圖1-4所示，本發(fā)明的適應(yīng)于大變形巷道圍巖的抗斷錨固裝置包括錨桿1、四根錨索2、卡具3、擋圈4、塑料扣環(huán)5、托板6、墊板7、錨具8和螺母9。所述的錨桿1前端設(shè)有擋圈4，錨桿1后端設(shè)有四個向內(nèi)的凹槽13，凹槽13的直徑與錨索2的直徑相匹配，四根錨索2的后端分別嵌裝在四個凹槽13內(nèi)，并分別通過錨具8緊固。所述的擋圈4上有四個錨索通孔10，錨索2前端能通穿過錨索通孔10，錨索通孔10內(nèi)安裝有卡具3，卡具3夾緊錨索2；所述的錨索2纏繞在錨桿1外側(cè)。如圖7所示，所述的卡具3為設(shè)有中心孔的錐臺形，且側(cè)壁上設(shè)有三個v形槽口，大端處設(shè)有橡膠圈12。卡具3設(shè)在擋圈4的錨索通孔10內(nèi)，大端朝前，固定鎖緊錨索2。所述的塑料扣環(huán)5扣在錨索2外側(cè)，用于固定纏繞好的錨索2。所述的托板6、墊板7和螺母9靠近錨桿1的后端設(shè)置在錨桿1上，墊板7位于螺母9和托板6之間，螺母9靠近錨桿1的后端。托板6、墊板7上分別設(shè)有四個錨索通孔10，一個錨桿通孔11，錨索2通過錨具8固定在墊板1上的錨索通孔10內(nèi)。

如圖5-6所示，所述錨桿1為高強(qiáng)度實(shí)心桿體結(jié)構(gòu)，錨桿1的表面上設(shè)有錨索纏繞標(biāo)識，錨桿1后端的凹槽13內(nèi)外均設(shè)有螺紋，錨索2后端也設(shè)有螺紋，錨索后端的螺紋與錨桿1后端的凹槽13內(nèi)外的螺紋旋向一致。所述的錨索2錨前端處的直徑大于擋圈4上的錨索通孔10的直徑，錨索2其余部分的直徑小于擋圈4上的錨索通孔10的直徑。所述的螺母9的螺紋與錨桿1、錨索2后端的螺紋相匹配，箍筋錨桿1和錨索2，并防止錨具8脫落。

如圖1、7所示，所述的塑料扣環(huán)5緊扣在錨索2外側(cè)，其為塑料材質(zhì)制成，暫時固定纏繞好的錨索2，其數(shù)量視支護(hù)條件而定。所述的擋圈4和錨桿1為一體結(jié)構(gòu)，擋圈4上有四個錨索通孔，通孔呈錐臺形。所述的墊板7上有四個錨索通孔10，一個錨桿通孔11，錨桿通孔11位于墊板7的中心處，錨索通孔10和錨桿通孔11為錐形孔，且內(nèi)壁有增阻螺紋。所述的托板6上相應(yīng)的設(shè)有四個錨索通孔和一個錨桿通孔，錨桿通孔位于托板6的中心處。

上述的適應(yīng)于大變形巷道圍巖的抗斷錨固裝置的施工方法，包括如下步驟：

（1）將卡具3放入擋圈4的錨索通孔內(nèi)，將錨索2從前向后通過卡具3和擋圈4的錨索通孔，直至卡具3將錨索2的前端在擋圈4內(nèi)卡死；

（2）將卡緊好的錨索2按支護(hù)設(shè)計(jì)要求，根據(jù)錨桿1表面上的纏繞標(biāo)識纏繞在錨桿1桿體表面，用塑料扣環(huán)5固定好錨索2；

（3）在指定的孔位，插入錨固劑藥卷，將適應(yīng)于大變形巷道圍巖的抗斷錨固裝置插入鉆孔內(nèi)錨固，然后安裝托板6和墊板7；

（4）將錨具8的夾片伸入墊板7上的各錨索通孔內(nèi)，將專用工具敲擊緊夾片使錨索2和墊板7緊固，將伸出墊板7張拉段部分錨索2壓入錨桿1后部張拉端凹槽13內(nèi)，擰緊螺母9，保證錨具8不脫落。