一种矿用多钢绞线组合支护装置及方法
【专利摘要】本发明涉及一种矿用多钢绞线组合支护装置及方法，钢绞线的前端设有导向帽，钢绞线的中心设有注浆管，注浆管的前端至导向帽的顶端之间设有堵浆圆钢，注浆管的管壁上分布设有出浆孔，钢绞线的外围从上到下设有箍环，位于支护装置自由段的钢绞线外围吻合套装有钢绞线套管，位于支护装置密封段的钢绞线外围吻合套装有耳片式密封胶套及圆台封孔胶套，钢绞线的尾端通过多孔锁具紧固在托板上，钢绞线与多孔锁具之间设有夹片。该支护装置及方法既能较大程度提高支护构件的抗拉、抗剪强度，也能更好调动深部稳定围岩的承载能力，此支护装置结构简单，安装方便，给矿井大松动圈岩层的加固工作带来了很大的便利。
【专利说明】ー种矿用多钢绞线组合支护装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种支护装置，尤其是通过多根钢绞线组合支护控制巷道围岩变形的ー种矿用多钢绞线组合支护装置及方法。
【背景技术】
[0002]目前国内矿井主要采用由普通矿用单根钢绞线锚索或中空注浆锚索对巷道深部围岩进行加固。普通矿用单根锚索多通过端部树脂锚固给围岩以较高的预紧力，调动深部围岩的承载能力。中空注浆锚索一般先进行端部树脂锚固，张拉过后再进行注浆加固并实现全长锚固，兼有高预应カ和全长锚固特性。
[0003]但随开采水平的延深，深部巷道在高原岩应力、强采动扰动等条件下，围岩变形表现出明显的软岩长时大变形特性，松动圈明显增大(局部超过5m)，此时普通矿用单根锚索及中空注浆锚索将表现出不足:
1.普通矿用单根锚索和中空注浆锚索的长度一般在6-7m，在大松动圈条件下，有限长度的锚索将不能锚入深部较稳定岩层中以充分调动其承载能力；
2.考虑到单根钢绞线的抗拉、抗剪强度较低，在原岩应力、构造应力、采动应力的复合影响下，普通单根矿用锚索和中空注浆锚索易承载过限而致拉断、剪断；
3.中空注浆锚索虽能对一定范围内的围岩进行注浆加固，但注浆过后形成全长锚固，锚索整体极限延伸率降低，不能适应深部软弱围岩的持续变形特性；
4.普通矿用单根锚索和中空注浆锚索的抗冲击载荷能力差，与深部开采的冲击倾向性不相适应。
[0004]
【发明内容】
[0005]为了解决现有的矿用单根钢绞线锚索或中空注浆锚索不能对大松动圈岩层进行加固的问题，本发明提供ー种矿用多钢绞线组合支护装置及方法，该支护装置及方法既能较大程度提高支护构件的抗拉、抗剪強度，也能更好调动深部稳定围岩的承载能力，在对围岩进行注浆加固的同时能够适应深部开采的冲击倾向性及深部围岩的持续变形特性，而且此支护装置结构简单，安装方便，有较强的冲击载荷能力；通过对多根钢绞线进行同步张拉，使得多根钢绞线均匀受力，有利干支护结构的稳定性，给矿井大松动圈岩层的加固工作带来了很大的便利。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:该支护装置从上到下分为锚固段，自由段，密封段及外露段，该支护装置包括导向帽、钢绞线、堵浆圆钢、注浆管、出浆孔、箍环、钢绞线套管、耳片式密封胶套、圆台封孔胶套、托板、固定孔、夹片及多孔锁具，所述钢绞线的前端设有锥形的导向帽，钢绞线的中心设有注浆管，注浆管的前端至导向帽的顶端之间设有堵浆圆钢，注浆管的管壁上分布设有出浆孔，钢绞线的外围从上到下设有2-4个箍环，箍环将多根钢绞线紧紧箍在注浆管的周围，位于支护装置自由段的钢绞线外围吻合套装有钢绞线套管，位于支护装置密封段的钢绞线外围吻合套装有耳片式密封胶套及圆台封孔胶套，钢绞线的尾端通过多孔锁具紧固在托板上，托板上开有圆形的固定孔，便于施工时借助膨胀螺丝固定托板，钢绞线与多孔锁具之间设有夹片。
[0007]所述锚固段长度L1、自由段长度L2、密封段长度L3及外露段长度L4满足关系式:7m < LI + L2 + L3 + L4 < 13m, LI ^ (LI + L2 + L3 + L4) /3，150mm < L3 < 200mm,150mm く L4 く 250mm。
[0008]所述多根钢绞线平行均匀的布置于注浆管周围，钢绞线采用矿用钢绞线，直径为15.24mm~ 1 7.8mm n
[0009]所述堵浆圆钢为普通圆钢，其直径与注浆管内径相匹配，注浆管为塑料管。
[0010]所述出浆孔分布于钢绞线和注浆管的非接触处，出浆孔的分布由自由段向锚固段逐渐增密。
[0011]所述耳片式密封胶套和圆台封孔胶套均具有较好的弾性，且均冲有注浆管孔I及钢绞线孔I，注浆管孔I尺寸小于注浆管的外径，以便固定位置；钢绞线孔I尺寸小于钢绞线的直径，以便固定位置，钢绞线孔I均匀分布于注浆管孔I周围。
[0012]所述托板上冲有注浆管孔II和钢绞线孔II，注浆管孔II的尺寸大于注浆管的外径，以便安装；钢绞线孔II的尺寸大于钢绞线的直径，以便安装，钢绞线孔II均匀分布于注浆管孔II的周围。
[0013]该矿用多钢绞线组合支护装置其施工方法为:
1.多钢绞线组合支护装置的设计与加工；根据待加固巷道围岩的实际状况，确定所需钻孔深度L、所需钢绞线的根数，进`而根据钢绞线根数及各钻机钻头尺寸型号共同确定施工钻孔的直径R，钻孔直径R在满足要求的前提下应尽量取小；根据钻孔深度L和直径R设计并加工相应的多钢绞线组合支护装置，各尺寸满足:7m < LI + L2 + L3 + L4 < 13m,LI ^ (LI + L2 + L3 + L4) /3，150mm く L3 く 200mm, 150mm く L4 く 250mm, L — (LI + L2 +L3) 100mm ;
2.钻孔施工与多钢绞线组合支护装置的安装；按照设计的尺寸和方位施工钻孔，钻孔施工完成后，将导向帽伸入钻孔内，依靠人力逐步将多钢绞线组合支护装置推至孔底，并将耳片式密封胶套和圆台封孔胶套挤入孔内，使圆台封孔胶套的大端面与围岩表面平齐，迅速将托板穿过钢绞线的外露端而紧贴围岩，在与固定孔相对应的围岩处施工钻孔以安装膨胀螺丝固定托板，在此期间，应利用临时支护设备顶住托板，以防装置滑落；
3.注浆；将注浆管路与注浆管接通并开始注浆,注浆压カ超过6MPa后停止注浆；
4.张拉与锁紧；注浆完成一周过后，通过锚索张拉机具对多根钢绞线进行同步张拉，通过夹片式多孔锁具同时锁紧多根钢绞线。
[0014]本发明的有益效果是，该支护装置及方法既能较大程度提高支护构件的抗拉、抗剪強度，也能更好调动深部稳定围岩的承载能力，在对围岩进行注浆加固的同时能够适应深部开采的冲击倾向性及深部围岩的持续变形特性，而且此支护装置结构简単，安装方便，有较强的冲击载荷能力；通过对多根钢绞线进行同步张拉，使得多根钢绞线均匀受力，有利干支护结构的稳定性，给矿井大松动圈岩层的加固工作带来了很大的便利。
【专利附图】
【附图说明】[0015]下面结合附图和实例对本发明作进ー步说明。
[0016]图1是本发明的结构原理示意图。
[0017]图1中，1.导向帽，2.钢绞线，3.堵浆圆钢，4.注浆管，5.出浆孔，6.箍环，7.钢绞线套管，8.孔壁，9.耳片式密封胶套，10.圆台封孔胶套，11.托板，12.固定孔，13.夹片，14.多孔锁具。
【具体实施方式】
[0018]在图1中，该支护装置从上到下分为锚固段，自由段，密封段及外露段，该支护装置包括导向帽1、钢绞线2、堵浆圆钢3、注浆管4、出浆孔5、箍环6、钢绞线套管7、耳片式密封胶套9、圆台封孔胶套10、托板11、固定孔12、夹片13及多孔锁具14，所述钢绞线2的前端设有锥形的导向帽1，钢绞线2的中心设有注浆管4，注浆管4的前端至导向帽I的顶端之间设有堵浆圆钢3，注浆管4的管壁上分布设有出浆孔5，钢绞线2的外围从上到下设有2-4个箍环6，箍环6将多根钢绞线2紧紧箍在注浆管4的周围，位于支护装置自由段的钢绞线2外围吻合套装有钢绞线套管7，位于支护装置密封段的钢绞线2外围吻合套装有耳片式密封胶套9及圆台封孔胶套10，钢绞线2的尾端通过多孔锁具14紧固在托板11上，托板11上开有圆形的固定孔12，便于施工时借助膨胀螺丝固定托板11，钢绞线2与多孔锁具14之间设有夹片13。
[0019]所述锚固段长度L1、自由段长度L2、密封段长度L3及外露段长度L4满足关系式:7m < LI + L2 + L3 + L4 < 13m, LI ^ (LI + L2 + L3 + L4) /3，150mm < L3 < 200mm,150mm く L4 く 250mmo
[0020]所述多根钢绞线2平行均匀的布置于注浆管4周围，钢绞线2采用矿用钢绞线，直径为 15.24mm~ 1 7.8mm。
`[0021]所述堵浆圆钢3为普通圆钢，其直径与注浆管4内径相匹配，注浆管4为塑料管。
[0022]所述出浆孔5分布于钢绞线2和注浆管4的非接触处，出浆孔5的分布由自由段向锚固段逐渐增密。
[0023]所述耳片式密封胶套9和圆台封孔胶套10均具有较好的弾性，且均冲有注浆管孔I及钢绞线孔I，注浆管孔I尺寸小于注浆管4的外径，以便固定位置；钢绞线孔I尺寸小于钢绞线2的直径，以便固定位置，钢绞线孔I均匀分布于注浆管孔I周围。
[0024]所述托板11上冲有注浆管孔II和钢绞线孔II，注浆管孔II的尺寸大于注浆管4的外径，以便安装；钢绞线孔II的尺寸大于钢绞线2的直径，以便安装，钢绞线孔II均匀分布于注浆管孔II的周围。
[0025]该矿用多钢绞线组合支护装置其施工方法为:
1.多钢绞线组合支护装置的设计与加工；根据待加固巷道围岩的实际状况，确定所需钻孔深度L、所需钢绞线2的根数，进而根据钢绞线2根数及各钻机钻头尺寸型号共同确定施工钻孔的直径R，钻孔直径R在满足要求的前提下应尽量取小；根据钻孔深度L和直径R设计并加工相应的多钢绞线组合支护装置，各尺寸满足:7m < LI + L2 + L3 + L4 < 13m,LI ^ (LI + L2 + L3 + L4) /3，150mm < L3 く 200mm, 150mm < L4 く 250mm, L — (LI + L2 +L3) 100mm ;
2.钻孔施工与多钢绞线组合支护装置的安装；按照设计的尺寸和方位施工钻孔，钻孔施工完成后，将导向帽I伸入钻孔内，依靠人力逐步将多钢绞线组合支护装置推至孔底，并将耳片式密封胶套9和圆台封孔胶套10挤入孔内，使圆台封孔胶套10的大端面与围岩表面平齐，迅速将托板11穿过钢绞线2的外露端而紧贴围岩，在与固定孔12相对应的围岩处施工钻孔以安装膨胀螺丝固定托板11，在此期间，应利用临时支护设备顶住托板11，以防
装置滑落；
3.注浆；将注浆管路与注浆管4接通并开始注浆，注浆压カ超过6MPa后停止注浆；
4.张拉与锁紧；注浆完成一周过后，通过锚索张拉机具对多根钢绞线2进行同步张拉，通过夹片式多孔锁具14同时锁紧多根钢绞线2。
【权利要求】
1.ー种矿用多钢绞线组合支护装置及方法，该支护装置从上到下分为锚固段，自由段，密封段及外露段，该支护装置包括导向帽(I)、钢绞线(2)、堵浆圆钢(3)、注浆管(4)、出浆孔(5)、箍环(6)、钢绞线套管(7)、耳片式密封胶套(9)、圆台封孔胶套(10)、托板(11)、固定孔(12)、夹片(13)及多孔锁具(14)，其特征在于，所述钢绞线(2)的前端设有锥形的导向帽(1)，钢绞线(2)的中心设有注浆管(4)，注浆管(4)的前端至导向帽(I)的顶端之间设有堵浆圆钢(3)，注浆管(4)的管壁上分布设有出浆孔(5)，钢绞线(2)的外围从上到下设有2-4个箍环(6)，箍环(6)将多根钢绞线(2)紧紧箍在注浆管(4)的周围，位于支护装置自由段的钢绞线(2)外围吻合套装有钢绞线套管(7)，位于支护装置密封段的钢绞线(2)外围吻合套装有耳片式密封胶套(9)及圆台封孔胶套(10)，钢绞线(2)的尾端通过多孔锁具(14)紧固在托板(11)上，托板(11)上开有圆形的固定孔(12)，便于施工时借助膨胀螺丝固定托板(11)，钢绞线(2)与多孔锁具(14)之间设有夹片(13)。
2.根据权利要求1所述的ー种矿用多钢绞线组合支护装置及方法，其特征在于，所述锚固段长度L1、自由段长度L2、密封段长度L3及外露段长度L4满足关系式:7m< LI +L2 + L3 + L4 < 13m, LI ^ (LI + L2 + L3 + L4)/3,150mm < L3 < 200mm, 150mm < L4<250mm。
3.根据权利要求1所述的ー种矿用多钢绞线组合支护装置及方法，其特征在于，所述多根钢绞线(2)平行均匀的布置于注浆管(4)周围，钢绞线(2)采用矿用钢绞线，直径为15.24mm-17.8mm。`
4.根据权利要求1所述的ー种矿用多钢绞线组合支护装置及方法，其特征在于，所述堵浆圆钢(3)为普通圆钢，其直径与注浆管(4)内径相匹配，注浆管(4)为塑料管。
5.根据权利要求1所述的ー种矿用多钢绞线组合支护装置及方法，其特征在于，所述出浆孔(5)分布于钢绞线(2)和注浆管(4)的非接触处，出浆孔(5)的分布由自由段向锚固段逐渐增密。
【文档编号】E21D21/00GK103498691SQ201310396221
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月4日 优先权日:2013年9月4日
【发明者】李桂臣, 孙辉, 卫英豪, 张农, 蒋作函, 韩昌良 申请人:中国矿业大学