專利名稱：煤礦拉力分散型錨索的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及煤礦支護所用的錨索。
背景技術：
隨著煤礦建設與生產(chǎn)水平的延深，煤礦巷道地壓增高；隨著煤礦采煤技術與裝備的升級，煤礦巷道斷面相應增大，錨索支護正日益成為煤礦高地壓、大斷面巷道中不可或缺的重要支護手段。煤礦錨索支護已經(jīng)從其研究應用初期的一種短期支護手段轉變?yōu)橐环N短期支護和長期支護共同采用的支護手段，從支護短期服務巷道推廣應用到支護長期服務巷道、從支護煤巷推廣應用到支護巖巷甚至軟巖巷道。然而，煤礦巷道錨索支護的錨固結構與工藝卻并沒有隨著煤礦巷道錨索支護對象和條件所發(fā)生的重大改變而有所改造。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，煤礦錨索錨固技術存在著一定的系統(tǒng)性缺陷，現(xiàn)有的錨索錨固技術對于煤礦巷道支護的穩(wěn)定性和安全性存在著一定的系統(tǒng)風險。根據(jù)承載方式的不同，錨索可以分為拉力集中型錨索、壓力集中型錨索、拉力分散型錨索、壓力分散型錨索和拉壓混合型錨索等。在煤礦巷道支護中，普遍使用的錨索屬于拉力集中型錨索。拉力集中型錨索的錨固結構由一個在同一時間內固化并錨固的錨固段A、一個自由段B和一個外露的錨頭段C組成，如圖Ia和圖Ib所示，采有固化性能相同的同一種錨固劑將其錨固段A錨固在圍巖鉆孔中，使用固化性能相同的同一種錨固劑在一個鉆孔中一次全錨固段全部錨固完成。研究表明，拉力集中型錨索粘結剪應力的分布是不均勻的，并且只有部分長度的錨固段受力；在錨索錨固段的起始位置處粘結剪應力最大，向錨固段深部方向，錨索粘結剪應力呈指數(shù)曲線迅速衰減；在錨固段的外端，即錨固段的起始位置上會產(chǎn)生嚴重的拉應力集中現(xiàn)象；由于錨索錨固力遠低于其鋼絞線的破斷力，從而在較低的錨固力水平就會發(fā)生錨索內錨固的破壞。傳統(tǒng)的預應力錨索多屬于此種類型，目前煤礦巷道支護所使用的錨索錨固結構均屬于此種類型。錨索支護的失效與破壞屬于隱性失效與隱性破壞，且現(xiàn)有的監(jiān)測技術難以及時發(fā)現(xiàn)錨索內錨固的破壞，由此造成近年來煤礦巷道冒頂事故不斷發(fā)生，給煤礦安全生產(chǎn)帶來嚴重威脅，具體表現(xiàn)在1、錨索工作狀況表面上看上去完好，但頂板卻發(fā)生離層和沉降，表明錨索的內錨已經(jīng)發(fā)生松動或松脫。2、錨索在與粘結介質或孔壁之間產(chǎn)生剪切破壞后松動抽脫，頂板可能會在錨索外錨完好的情況下發(fā)生嚴重的離層或垮落；3、給巷道支護設計人員提供失真的信息，致使設計人員在以后的支護設計中企圖通過增加錨索的安裝數(shù)量或增大錨索的直徑來提高巷道支護的安全性；4、增加巷道支護材料成本。

實用新型內容本實用新型是為避免上述現(xiàn)有技術所存在的不足之處，提供一種錨固段粘結剪應力分布更加均勻，錨索錨固段有效利用長度更長，能有效提高巷道支護的穩(wěn)定性和安全性的煤礦拉力分散型錨索。本實用新型解決技術問題采用如下技術方案本實用新型煤礦拉力分散型錨索是由錨頭段、自由段和錨固段構成，其特征是所述錨固段在其沿鉆孔深度方向上的不同錨固節(jié)段上，采用具有不同固化時間的錨固劑，以使在所述不同的錨固節(jié)段上同一時間置入的錨固劑在不同的時間完成固化；并且，處在更為接近鉆孔孔底位置的內錨固節(jié)段的錨固劑先行固化，處在更為接近鉆孔孔口位置、與之相鄰的外錨固節(jié)段上的錨固劑滯后10 20小時完成固化。與已有技術相比，本實用新型有益效果體現(xiàn)在1、本實用新型由于使用固化速度不同的錨固劑，通過設置與之相對應的安裝順序，實現(xiàn)在同一鉆孔中不同錨固節(jié)段的錨固劑是在不同的時段內完成固化錨固，從而實現(xiàn)錨索的分節(jié)段、分時錨固，提高了錨索內錨固段的有效利用長度，分散并均勻了錨索錨固段剪應力的分布，降低了錨索的粘結剪應力峰值，提高了錨索的錨固力和支護強度。2、本實用新型按照固化時間較短的錨固劑在前、固化時間滯后的錨固劑在后的順序安裝錨索錨固劑，兩種或兩種以上不同固化速度的錨固劑一次安裝、一次攪拌完成，從而實現(xiàn)小孔徑新型拉力分散型錨索的一次安裝、攪拌完成，而能分段、分時錨固。

圖Ia為已有技術中拉力集中型錨索的錨固結構示意圖。圖Ib為圖Ia所示拉力集中型錨索粘接剪應力分布示意圖。圖加為本實用新型結構示意圖。圖2b為本實用新型錨固段剪應力分布示意圖。
具體實施方式
參見圖加和圖2b，本實施例是由錨頭段C、自由段B和錨固段A構成，錨固段A在其沿鉆孔深度方向上的不同錨固節(jié)段上，采用具有不同固化時間的錨固劑，以使在不同的錨固節(jié)段上同一時間置入的錨固劑在不同的時間完成固化；并且，處在更為接近鉆孔孔底位置的內錨固節(jié)段Al的錨固劑先行固化，處在更為接近鉆孔孔口位置、與之相鄰的外錨固節(jié)段A2上的錨固劑滯后10 20小時完成固化。本實用新型具體實施中，內錨固節(jié)段Al與外錨固節(jié)段A2的長度比例一般為 1 1，但內錨固節(jié)段Al的長度應不小于1米。內錨固節(jié)段采用中速錨固劑，外錨固節(jié)段采用緩凝型錨固劑，緩凝型錨固劑的初始凝固時間為12 16小時，最終固化時間為對小時。錨固過程1、采用每個錨索孔只安裝一根錨索的小孔徑錨索孔；2、向錨索孔內置入錨固劑，先行置入內錨固節(jié)段Al位置上先行完成固化的錨固劑，隨即置入處錨固節(jié)段A2位置上滯后10 20小時完成固化的錨固劑；3、安裝鋼絞線，同時用鋼絞線連續(xù)攪拌錨固劑至規(guī)定的攪拌時長；[0027]4、待內錨固節(jié)段Al位置上的錨固劑完全固化時，安裝錨具并進行預緊張拉至設計張拉力；5、等待外錨固節(jié)段A2位置處的錨固劑滯后10 20小時完成完全固化即成。承載過程在安裝初期，外錨固節(jié)段A2處的錨固劑由于沒有完成固化而不受力，錨索的錨固力全部產(chǎn)生于內錨固節(jié)段Al位置處；隨著頂板壓力的增加，錨索上錨固段的錨固力將會隨之增加；當錨索的外錨固節(jié)段A2處的錨固劑完全固化錨固后，且頂板作用于錨索的載荷大于內錨固節(jié)段Al處的錨固力時，外錨固節(jié)段A2處的錨固力開始產(chǎn)生并增長，此時，內錨固節(jié)段Al處的受力不會增加；當頂板作用于錨索的載荷大于外錨固節(jié)段A2處的錨固力，且里內錨固節(jié)段Al處的錨固力沒有達到其最大錨固力時，內錨固節(jié)段Al處的錨固力仍會隨著頂板壓力的增大而增大，直至達到其最大錨固力；在內錨固節(jié)段Al處和外錨固節(jié)段A2處都已經(jīng)錨固工作后，錨索的錨固力等于內錨固節(jié)段Al位置處和外錨固節(jié)段A2位置處的錨固力之和。
權利要求1.煤礦拉力分散型錨索，由錨頭段、自由段和錨固段構成，其特征是所述錨固段在其沿鉆孔深度方向上的不同錨固節(jié)段上，采用具有不同固化時間的錨固劑；并且，處在更為接近鉆孔孔底位置的是錨固劑先行固化的內錨固節(jié)段Al ；處在更為接近鉆孔孔口位置、與所述內錨固節(jié)段Al相鄰的是滯后完成固化的外錨固節(jié)段A2。
2.根據(jù)權利要求1所述的煤礦拉力分散型錨索，其特征是內錨固節(jié)段Al與外錨固節(jié)段 A2的長度比例為1 1，內錨固節(jié)段Al長度應不小于1米。
專利摘要本實用新型公開了一種煤礦拉力分散型錨索，由錨頭段、自由段和錨固段構成，其特征是錨固段在其沿鉆孔深度方向上的不同錨固節(jié)段上，采用具有不同固化時間的錨固劑，以使在不同的錨固節(jié)段上同一時間置入的錨固劑在不同的時間完成固化；并且，處在更為接近鉆孔孔底位置的內錨固節(jié)段的錨固劑先行固化，處在更為接近鉆孔孔口位置、與之相鄰的外錨固節(jié)段上的錨固劑滯后10～20小時完成固化。本實用新型能有效提高巷道支護的穩(wěn)定性和安全性。
文檔編號E21D21/00GK202007678SQ201120085478
公開日2011年10月12日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權日2011年3月25日
發(fā)明者何炳銀, 余國鋒, 侯圣權, 劉冠學, 楊永剛, 薛俊華 申請人:安徽省煤炭科學研究院, 平安煤礦瓦斯治理國家工程研究中心有限責任公司, 淮南礦業(yè)(集團)有限責任公司