一種礦山加固用高預(yù)應(yīng)力大延伸率恒阻變形讓壓防沖錨索及其工作過程的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種錨索，具體是一種鋼絲捻制的帶有空心籠體的礦山加固用高預(yù)應(yīng)力大延伸率恒阻變形讓壓防沖錨索。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)行煤礦普遍采用錨索支護(hù)巷道圍巖。運用的原理主要是用錨索懸吊住已脫離母體頂板的離層巖塊，防止巷道表層的巖層垮落。但，有時錨索懸吊范圍內(nèi)有軟弱破碎的巖層，當(dāng)這些巖層受擾動載荷影響或長期受載失去強(qiáng)度后，將產(chǎn)生碎脹變形，給正常工作的錨索增加載荷，如果這種現(xiàn)象持續(xù)發(fā)生，累積在錨索上的載荷將超過錨索的極限強(qiáng)度，最終使支護(hù)結(jié)構(gòu)失去支護(hù)作用。
[0003]研宄發(fā)現(xiàn)，當(dāng)錨索在軟巖大變形巷道圍巖中使用時，初錨力較小時，巷道圍巖中的碎脹變形量將變得非常大，一方面縮小了巷道斷面的使用率，另一方面錨索的強(qiáng)度也承受不了圍巖碎脹帶來的強(qiáng)大的載荷。只有在錨索初裝時就提供較強(qiáng)大的預(yù)應(yīng)力，才能控制巷道圍巖產(chǎn)生巨大的變形。
[0004]但是，目前采用的錨索在高應(yīng)力狀態(tài)下的延伸率不足，錨索初裝力提高后，就減少了錨索強(qiáng)度的富裕量，對巷道圍巖碎脹載荷的適應(yīng)性就降低了，很容易被拉斷，進(jìn)而整個失去了對巷道的支護(hù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種礦山加固用高預(yù)應(yīng)力大延伸率恒阻變形讓壓防沖錨索及其工作過程，本發(fā)明創(chuàng)造在錨索上設(shè)置讓壓籠體有效釋放了巖層壓力。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
一種礦山加固用高預(yù)應(yīng)力大延伸率恒阻變形讓壓防沖錨索，包括錨索主體，沿上述錨索主體方向間隔設(shè)有多個空心的讓壓籠體結(jié)構(gòu)，該讓壓籠體結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)為鋼絲連續(xù)編制的一體構(gòu)件，其中讓壓籠體段直徑大于主體結(jié)構(gòu)段。
[0007]進(jìn)一步的，所述空心的讓壓籠體結(jié)構(gòu)內(nèi)填充有可塑性高分子充填體。
[0008]一種讓壓式錨索緊固方法:
在錨索主體上設(shè)置讓壓籠體結(jié)構(gòu)，用錨固劑將錨索主體的頭部粘結(jié)在錨索孔的孔底，錨固劑外側(cè)暴露在錨索孔中的讓壓籠體的空腔內(nèi)充填可塑性高分子充填體，用錨索托盤和鎖具將錨索尾部固定在錨索孔口外的巷道表面，在錨索鎖具外側(cè)進(jìn)行錨索牽拉固定。
[0009]進(jìn)一步的，所述的錨索為鋼絲捻制，讓壓籠體為鋼絲捻制的空心籠體。
[0010]進(jìn)一步的，所述錨索位于粘結(jié)劑部分的讓壓籠體的空腔中充填滿錨固劑。
[0011]一種讓壓錨索的工作過程:
當(dāng)錨索主體結(jié)構(gòu)正常對圍巖實施錨固時，在圍巖巖層反力的作用下，錨索主體承受沿著長度方向的拉力，在該拉力的作用下，錨索讓壓籠體的鋼絲升角將增大，有壓入充填體的趨勢；相反，充填體對錨索也提供了向外的反撐力，以保持讓壓籠體形狀保持不變；當(dāng)圍巖的碎脹變形較大，錨索主體結(jié)構(gòu)載荷增加到臨近強(qiáng)度極限時，充填體將首先產(chǎn)生塑性變形或破壞，使得讓壓籠體鋼絲向內(nèi)收縮，增長了錨索的長度，也就卸掉了該次圍巖變形在錨索體結(jié)構(gòu)上增加的載荷。
[0012]進(jìn)一步的，在錨索安裝時，將錨索主體結(jié)構(gòu)的初錨力提高到錨索對充填體的擠壓力正好與充填體的抗壓入強(qiáng)度持平的程度，這樣錨索工作一開始就進(jìn)入到高預(yù)應(yīng)力狀態(tài)，有利于對巷道圍巖的支護(hù)。
[0013]本發(fā)明的工作原理以及有益效果表現(xiàn)在:
本發(fā)明與傳統(tǒng)方法的主要不同是，在錨索鋼絲中設(shè)置讓壓籠體，將籠體結(jié)構(gòu)的鋼絲升角減小，在籠體中充填可塑性高分子材料，在高分子充填體的支撐下，錨索初裝時可以進(jìn)行高預(yù)應(yīng)力安裝，錨索的籠形結(jié)構(gòu)不會發(fā)生變形。當(dāng)圍巖的變形較大，錨索載荷增加時，錨索絲的強(qiáng)度將臨近極限，此時，可塑性高分子材料將首先產(chǎn)生塑性變形，使得籠形結(jié)構(gòu)絲壓入其中，增大了絲的升角，增長了錨索的長度，也就卸掉了該次圍巖變形在錨索上增加的載荷。錨索的卸壓過程如此往復(fù)地在塑性圍巖巷道和大變形巷道中發(fā)生，但頻度依次減小，最后達(dá)到平衡。從變形強(qiáng)烈到變形平衡，錨索始終處于高預(yù)應(yīng)力、恒阻變形工作狀態(tài)，巷道圍巖也一直處于有效的控制狀態(tài)中。
【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖；
圖1為本發(fā)明創(chuàng)造錨索結(jié)構(gòu)示意圖；
1-錨索主體結(jié)構(gòu)；2_錨索托盤；3_錨索鎖頭；4_錨索鎖頭夾具；5_錨索籠體結(jié)構(gòu)；6-錨索籠體結(jié)構(gòu)空腔中充填體；7_錨索頭部錨固劑；8_錨索孔。
【具體實施方式】
[0015]下面未述及的相關(guān)技術(shù)內(nèi)容均可采用或借鑒現(xiàn)有技術(shù)。
[0016]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請保護(hù)的范圍。
[0017]圖1所示，一種礦山加固用高預(yù)應(yīng)力大延伸率恒阻變形讓壓防沖錨索，包括錨索主體1，錨索主體I由多股預(yù)應(yīng)力鋼絲捻制而成，鋼絲的股數(shù)可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇。
[0018]沿錨索主體I的延伸(長度)方向，在錨索主體的中部每隔一定距離捻制出幾個空心籠體，空心籠體的個數(shù)以及之間的距離可以根據(jù)實際的情況進(jìn)行選擇。
[0019]設(shè)置空心籠體的目的就是在于錨索在高壓下能夠?qū)⒒\體的空間進(jìn)行釋放，因此，本發(fā)明創(chuàng)造籠體的直徑將大于錨索主體的直徑。
[0020]本實施例的籠體采用籠體形結(jié)構(gòu)5。
[0021]根據(jù)延伸率的大小以及籠體形結(jié)構(gòu)的數(shù)目，將籠體結(jié)構(gòu)5位置的預(yù)應(yīng)力鋼絲的升角減小。
[0022]使用時:
用錨固劑7將錨索主體I的頭部粘結(jié)在錨索孔8的孔底，同時粘結(jié)部分錨索籠體結(jié)構(gòu)的空腔中也充填滿錨固劑7 ；
錨固劑7外側(cè)暴露在錨索孔8中的錨索籠體結(jié)構(gòu)的空腔內(nèi)充填一種可塑性高分子充填體6。
[0023]工作時:
當(dāng)錨索主體結(jié)構(gòu)I正常對圍巖實施錨固時，在圍巖巖層反力的作用下，錨索主體I將承受沿著長度方向的拉力，在該拉力的作用下，錨索籠體結(jié)構(gòu)5的預(yù)應(yīng)力鋼絲升角將增大，也就產(chǎn)生了向籠內(nèi)可塑性高分子充填體6壓入的趨勢。
[0024]相反，可塑性高分子充填體6對錨索預(yù)應(yīng)力鋼絲也提供了向外的反撐力，以保持錨索籠體結(jié)構(gòu)5的形狀保持不變。錨索主體結(jié)構(gòu)I的拉力使錨預(yù)應(yīng)力索鋼絲產(chǎn)生的向可塑性充填體6的壓力與可塑性充填體6對錨索預(yù)應(yīng)力鋼絲提供的極限外撐力是持平的。
[0025]在錨索安裝時，可將錨索主體結(jié)構(gòu)I的初錨力提高到錨索鋼絲對高分子充填體6的擠壓力正好與高分子充填體6的抗壓入強(qiáng)度持平，這樣可使錨索一開始就處于高預(yù)應(yīng)力狀態(tài)下工作。
[0026]當(dāng)圍巖的碎脹變形較大，錨索主體I載荷增加時，錨索鋼絲的強(qiáng)度將臨近極限，此時，可塑性高分子充填體6將首先產(chǎn)生塑性變形，使得錨索籠體結(jié)構(gòu)5鋼絲壓入其中，增大了鋼絲的升角，增長了錨索的長度，也就卸掉了該次圍巖變形在錨索體結(jié)構(gòu)I上增加的載荷。
[0027]錨索卸壓的過程是在錨索處于高預(yù)應(yīng)力的狀態(tài)下完成的。
[0028]錨索的卸壓過程如此往復(fù)地在塑性圍巖巷道和大變形巷道中發(fā)生，但頻度依次減小，最后達(dá)到平衡。從變形強(qiáng)烈到變形平衡，錨索始終處于高預(yù)應(yīng)力、恒阻變形工作狀態(tài)，巷道圍巖也一直處于有效的控制狀態(tài)中。
[0029]以上所述僅是本申請的優(yōu)選實施方式，使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解或?qū)崿F(xiàn)本申請。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本申請將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種礦山加固用高預(yù)應(yīng)力大延伸率恒阻變形讓壓防沖錨索，包括錨索主體，其特征在于，沿上述錨索主體方向間隔設(shè)有多個空心的讓壓籠體結(jié)構(gòu)，該讓壓籠體結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)為鋼絲連續(xù)編制的一體構(gòu)件，其中讓壓籠體段直徑大于主體結(jié)構(gòu)段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦山加固用高預(yù)應(yīng)力、大延伸率、恒阻變形讓壓防沖錨索，其特征在于:所述空心的讓壓籠體結(jié)構(gòu)內(nèi)填充有可塑性高分子充填體。
3.—種讓壓式錨索緊固方法，其特征在于: 在錨索主體上設(shè)置讓壓籠體結(jié)構(gòu)，用錨固劑將錨索主體的頭部粘結(jié)在錨索孔的孔底，錨固劑外側(cè)暴露在錨索孔中的讓壓籠體的空腔內(nèi)充填可塑性高分子充填體，用錨索托盤和鎖具將錨索尾部固定在錨索孔口外的巷道表面，在錨索鎖具外側(cè)進(jìn)行錨索牽拉固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的讓壓式錨索緊固方法，其特征在于:所述的錨索為鋼絲捻制，讓壓籠體為鋼絲捻制的空心籠體。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的讓壓式錨索緊固方法，其特征在于:所述錨索位于粘結(jié)劑部分的讓壓籠體的空腔中充填滿錨固劑。
6.一種讓壓錨索的工作過程，其特征在于: 當(dāng)錨索主體結(jié)構(gòu)正常對圍巖實施錨固時，在圍巖巖層反力的作用下，錨索主體承受沿著長度方向的拉力，在該拉力的作用下，錨索讓壓籠體的鋼絲升角將增大，有壓入充填體的趨勢；相反，充填體對錨索也提供了向外的反撐力，以保持讓壓籠體形狀保持不變；當(dāng)圍巖的碎脹變形較大，錨索主體結(jié)構(gòu)載荷增加到臨近強(qiáng)度極限時，充填體將首先產(chǎn)生塑性變形或破壞，使得讓壓籠體鋼絲向內(nèi)收縮，增長了錨索的長度，也就卸掉了該次圍巖變形在錨索體結(jié)構(gòu)上增加的載荷。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的讓壓錨索的工作過程，其特征在于: 在錨索安裝時，將錨索主體結(jié)構(gòu)的初錨力提高到錨索對充填體的擠壓力正好與充填體的抗壓入強(qiáng)度持平的程度，這樣錨索工作一開始就進(jìn)入到高預(yù)應(yīng)力狀態(tài)，有利于對巷道圍巖的支護(hù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種礦山加固用高預(yù)應(yīng)力、大延伸率、恒阻變形讓壓錨索，其特征在于，錨索采用鋼絲捻制，且在錨索主體上間隔設(shè)置多個空心的讓壓籠體，在讓壓籠體空腔內(nèi)填充可壓入高分子充填體。在工作時，將本錨索置于錨索孔內(nèi)，用錨固劑將錨索頭部固定在錨索孔的底部，用錨索托盤和鎖具將錨索尾部固定在錨索孔口外的巷道表面。當(dāng)巷道圍巖碎漲變形時，錨索通過收縮讓壓籠體，增長錨索長度進(jìn)行讓壓，與現(xiàn)有技術(shù)相比，簡單易行，施工簡單，可有效釋放巖層壓力。
【IPC分類】E21D21-02
【公開號】CN104727837
【申請?zhí)枴緾N201410689948
【發(fā)明人】代進(jìn), 張海峰
【申請人】山東海天能源有限公司, 代進(jìn)
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2014年11月27日