一种基于防冲减压锚索的复合支护方法与流程

本发明涉及巷道支护技术领域，具体为一种基于防冲减压锚索的复合支护方法。

背景技术：

随着煤炭资源的开采深度与强度的增加，冲击矿压等动力灾害愈加频繁发生，已经严重制约了煤炭行业的安全生产，冲击矿压，指的是煤矿开采过程中，在高应力状态下积聚有大量弹性能的煤或岩体，在一定的条件下突然发生突变破坏、冒落或者抛出，使能量突然释放，呈现声响、震动以及气浪等明显的动力效应，危险程度比一般矿山压力显现更为严重，在地下开采中可造成严重的自然危害，受到冲击后的巷道，周围地质环境十分复杂，面对这种高应力、大变形的巷道情况，巷道支护一直以来都是煤炭开采中的难题，尤其是受冲击地压影响的巷道支护，巷道支护的方式通常从两方面去考虑：一是改善围岩结构及其性能，二是采取合理的支护技术；

传统的巷道支护是采用单一的锚喷支护巷道，并对锚杆的数量进行增加和锚的杆体进行加粗，增加了成本，而且不适应对深部高应力强冲击的情况下的巷道进行支护，所以急需一种基于防冲减压锚索的复合支护方法来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明提供一种基于防冲减压锚索的复合支护方法，可以有效解决上述背景技术中提出传统的巷道支护是采用单一的锚喷支护巷道，并对锚杆的数量进行增加和锚的杆体进行加粗，增加了成本，而且不适应对深部高应力强冲击的情况下的巷道进行支护的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种防冲减压锚索，包括围岩，所述围岩内部均匀插入安装有锚杆，所述锚杆一端套接有第一托盘，所述锚杆与第一托盘相邻位置处套接有第二托盘，所述锚杆位于第一托盘和第二托盘之间安装有恒阻减压弹簧，所述第一托盘一侧安装有增阻套筒组件；

所述增阻套筒组件包括增阻套筒、薄壁段、凹槽和厚壁段；

所述第一托盘一侧安装有增阻套筒，所述增阻套筒位于第一托盘一侧设置有厚壁段，所述增阻套筒另一侧设置有薄壁段，所述薄壁段端口处均匀开设有凹槽。

优选的，所述锚杆与围岩之间通过螺母锁紧连接。

优选的，所述恒阻减压弹簧的初始状态为处于部分压缩状态，所述恒阻减压弹簧为一种60硅2锰材质的构件。

优选的，所述增阻套筒内壁为一种台式内壁。

优选的，所述围岩边部深入内部开设有深部注浆孔，所述锚杆一端部连接有钢筋网，所述围岩边部壁后开设有浅部注浆孔。

一种基于防冲减压锚索的复合支护方法，包括如下具体步骤，

S1、深部注浆加固：开设深部注浆孔，通过深部注浆孔向围岩深部进行注浆加固；

S2、设置防冲减压锚索：向围岩内部均匀布设防冲减压锚索；

S3、钢筋网锚喷：固定钢筋网，并向其内部进行喷浆；

S4、二次锚注：开设浅部注浆孔，通过浅部注浆孔向围岩壁后进行二次锚注。

优选的，所述步骤S1中，开设深部注浆孔，通过深部注浆孔向围岩深部进行注浆加固，通过深部注浆强化破碎围岩，其中，注浆材料的特性包括不干缩、速凝、早强和弹性模量低，且保证一定强度，注浆时，根据现场围岩的具体情况，设置注浆孔深度、间距和注浆压力。

优选的，所述步骤S2中，向围岩内部均匀布设防冲减压锚索，其中，防冲减压锚索由锚杆、螺母、第一托盘、第二托盘、恒阻减压弹簧和增阻套筒组件构成，其中，锚杆的杆体直径，根据围岩压力大小进行调整选择，恒阻减压弹簧根据现场围岩的具体情况，通过选择恒阻减压弹簧不同几何参数，适应不同的锚固预紧力以及不同的让压变形量。

优选的，所述步骤S3中，固定钢筋网，并向其内部进行喷浆，其具体步骤为：通过锚杆穿过钢筋网的网孔，并通过螺母和第一托盘将两者进行连接固定，向钢筋网内部进行喷浆，加固表层岩体，提高其整体性，改善围岩与锚索之间的传力。

优选的，所述步骤S4中，开设深部注浆孔，通过浅部注浆孔向围岩壁后进行二次锚注，使围岩浅部得到进一步充填加固，进一步改善围岩整体性和自承载能力。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明结构科学合理，使用安全方便：

1、通过深部注浆孔的作用，向围岩深部进行注浆，强化破碎围岩，设置有锚杆，通过螺母的作用吗，为锚杆施加初始预紧力，此时恒阻减压弹簧处于部分压缩状态，从而为围岩提供恒阻初始支护力，当围岩压力超过恒阻初始支护力后，通过压缩恒阻减压弹簧，使得围岩随之变形，实现一次能量吸收及一次减压。

2、设置有增阻套筒组件，当恒阻减压弹簧缩至与增阻套筒齐平时，配合增阻套筒的作用，使其两者共同受恒阻减压弹簧和力，增阻套筒在压力作用下，轴向收缩，径向扩展，从而对孔壁加法向压力，进而使锚索装置与孔壁的摩擦力也逐渐增大，提高装置的支护力，实现二次增阻，当围岩压力超过恒阻减压弹簧与增阻套筒并联承载力时，增阻套筒发生形变，阻减压弹簧继续压缩，实现二次能量吸收及二次减压，从而进一步提高装置的防冲减压能力，使得装置更加安全可靠。

3、通过钢筋网的作用，将锚杆与钢筋网连接固定，向钢筋网内部进行喷浆，加固表层岩体，提高其整体性，改善围岩与锚索之间的传力，通过浅部注浆孔的作用，向围岩壁后进行二次锚注，使围岩浅部得到进一步充填加固，进一步改善围岩整体性和自承载能力，使巷道围岩工况得到根本改善，充分提高巷道的自稳和承载能力，达到科学、安全、经济、有效的控制高应力巷道变形和预防围岩破坏的目的。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明围岩支护的结构示意图；

图3是本发明增阻套筒的主视图；

图4是本发明台式内壁增阻套筒的结构示意图；

图5是本发明台式内壁增阻套筒主视图A-A面的剖视图；

图6是本发明锥式内壁增阻套筒的结构示意图；

图7是本发明锥式内壁增阻套筒的主视图A-A面的剖视图；

图8是本发明复合支护方法流程图；

图中标号：1、围岩；2、锚杆；3、螺母；4、第一托盘；5、第二托盘；6、恒阻减压弹簧；

7、增阻套筒组件；701、增阻套筒；702、薄壁段；703、凹槽；704、厚壁段；

8、深部注浆孔；9、钢筋网；10、浅部注浆孔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：如图1-3所示，本发明提供一种技术方案，一种防冲减压锚索，包括围岩1，围岩1内部均匀插入安装有锚杆2，锚杆2一端套接有第一托盘4，锚杆2与第一托盘4相邻位置处套接有第二托盘5，锚杆2位于第一托盘4和第二托盘5之间安装有恒阻减压弹簧6，锚杆2与围岩1之间通过螺母3锁紧连接，实现锚杆2与围岩1的连接固定。

当装置进行工作时，锚杆2通过螺母3进行固定，并通过螺母3施加初始预紧力，此时，恒阻减压弹簧6处于部分压缩状态，从而为围岩1提供恒阻初始支护力，当围岩1收到冲击时，首先通过初始支护力对围岩1收到的冲击进行支撑，当围岩1压力超过恒阻初始支护力后，恒阻减压弹簧6压缩，使得围岩1随之变形，从而实现一次能量吸收及一次减压。

为了提高装置的缓冲效果，第一托盘4一侧安装有增阻套筒组件7，增阻套筒组件7包括增阻套筒701、薄壁段702、凹槽703和厚壁段704，第一托盘4一侧安装有增阻套筒701，增阻套筒701位于第一托盘4一侧设置有厚壁段704，增阻套筒701另一侧设置有薄壁段702，薄壁段702端口处均匀开设有凹槽703，为了便于适应不同的锚固预紧力以及不同的让压变形量，恒阻减压弹簧6的初始状态为处于部分压缩状态，恒阻减压弹簧6为一种60硅2锰材质的构件。

如图4-5所示，增阻套筒701内壁为一种台式内壁，当恒阻减压弹簧6压缩至与增阻套筒701端部齐平，此时恒阻减压弹簧6和增阻套筒701两者共同受力，增阻套筒701在压力作用下，轴向收缩，径向扩展，从而对恒阻减压弹簧6和钻孔孔壁施加法向压力，进而使锚索装置与孔壁的摩擦力也逐渐增大，提高支护力，实现二次增阻，其中，薄壁段702通过凹槽703削弱，可在一定压力作用下屈曲，对压力进行缓冲，同时恒阻减压弹簧6为增阻套筒701提供径向压力，改善套筒受力，当围岩1收到的冲击力超过恒阻减压弹簧6和增阻套筒701并联承载力时，增阻套筒701发生形变，使得恒阻减压弹簧6继续压缩，从而实现二次能量吸收及二次减压。

为了提高围岩1的防护效果，围岩1边部深入内部开设有深部注浆孔8，锚杆2一端部连接有钢筋网9，围岩1边部壁后开设有浅部注浆孔10。

实施例2：如图1-5和8所示，一种防冲减压锚索，包括围岩1，围岩1内部均匀插入安装有锚杆2，锚杆2一端套接有第一托盘4，锚杆2与第一托盘4相邻位置处套接有第二托盘5，锚杆2位于第一托盘4和第二托盘5之间安装有恒阻减压弹簧6，锚杆2与围岩1之间通过螺母3锁紧连接，实现锚杆2与围岩1的连接固定。

当装置进行工作时，锚杆2通过螺母3进行固定，并通过螺母3施加初始预紧力，此时，恒阻减压弹簧6处于部分压缩状态，从而为围岩1提供恒阻初始支护力，当围岩1收到冲击时，首先通过初始支护力对围岩1收到的冲击进行支撑，当围岩1压力超过恒阻初始支护力后，恒阻减压弹簧6压缩，使得围岩1随之变形，从而实现一次能量吸收及一次减压，

为了提高装置的缓冲效果，第一托盘4一侧安装有增阻套筒组件7，增阻套筒组件7包括增阻套筒701、薄壁段702、凹槽703和厚壁段704，第一托盘4一侧安装有增阻套筒701，增阻套筒701位于第一托盘4一侧设置有厚壁段704，增阻套筒701另一侧设置有薄壁段702，薄壁段702端口处均匀开设有凹槽703，为了便于适应不同的锚固预紧力以及不同的让压变形量，恒阻减压弹簧6的初始状态为处于部分压缩状态，恒阻减压弹簧6为一种60硅2锰材质的构件。

如图4-5所示，增阻套筒701内壁为一种台式内壁，通过台式内壁使得增阻套筒701分为薄壁段702和厚壁段704，当恒阻减压弹簧6压缩至与增阻套筒701端部齐平，此时恒阻减压弹簧6和增阻套筒701两者共同受力，增阻套筒701在压力作用下，轴向收缩，径向扩展，从而对恒阻减压弹簧6和钻孔孔壁施加法向压力，进而使锚索装置与孔壁的摩擦力也逐渐增大，提高支护力，实现二次增阻，同时恒阻减压弹簧6为增阻套筒701提供径向压力，改善套筒受力，当围岩1收到的冲击力超过恒阻减压弹簧6和增阻套筒701并联承载力时，增阻套筒701发生形变，使得恒阻减压弹簧6继续压缩，从而实现二次能量吸收及二次减压。

为了提高围岩1的防护效果，围岩1边部深入内部开设有深部注浆孔8，锚杆2一端部连接有钢筋网9，围岩1边部壁后开设有浅部注浆孔10。

一种基于防冲减压锚索的复合支护方法，包括如下具体步骤，

S1、深部注浆加固：开设深部注浆孔8，通过深部注浆孔8向围岩1深部进行注浆加固；

S2、设置防冲减压锚索：向围岩1内部均匀布设防冲减压锚索；

S3、钢筋网9锚喷：固定钢筋网9，并向其内部进行喷浆；

S4、二次锚注：开设浅部注浆孔10，通过浅部注浆孔10向围岩1壁后进行二次锚注。

步骤S1中，开设深部注浆孔8，通过深部注浆孔8向围岩1深部进行注浆加固，通过深部注浆强化破碎围岩1，其中，注浆材料的特性包括不干缩、速凝、早强和弹性模量低，且保证一定强度，注浆时，根据现场围岩1的具体情况，设置注浆孔深度、间距和注浆压力。

步骤S2中，向围岩1内部均匀布设防冲减压锚索，其中，防冲减压锚索由锚杆2、螺母3、第一托盘4、第二托盘5、恒阻减压弹簧6和增阻套筒组件7构成，其中，锚杆2的杆体直径，根据围岩1压力大小进行调整选择，恒阻减压弹簧6根据现场围岩1的具体情况，通过选择恒阻减压弹簧6不同几何参数，适应不同的锚固预紧力以及不同的让压变形量。

步骤S3中，固定钢筋网9，并向其内部进行喷浆，其具体步骤为：通过锚杆2穿过钢筋网9的网孔，并通过螺母3和第一托盘4将两者进行连接固定，向钢筋网9内部进行喷浆，加固表层岩体，提高其整体性，改善围岩1与锚索之间的传力。

步骤S4中，开设深部注浆孔8，通过浅部注浆孔10向围岩1壁后进行二次锚注，使围岩1浅部得到进一步充填加固，进一步改善围岩1整体性和自承载能力。

通过锚杆2、恒阻减压弹簧6、增阻套筒组件7、深部注浆孔8、钢筋网9和浅部注浆孔10的作用，使巷道围岩1工况得到根本改善，充分提高巷道的自稳和承载能力，达到科学、安全、经济、有效的控制高应力巷道变形和预防巷道破坏的目的。

实施例3：如图6-7所示，增阻套筒701还可为一种锥式内壁，通过锥形槽使得增阻套筒701分为薄壁段702和厚壁段704，当恒阻减压弹簧6压缩至与增阻套筒701端部齐平，此时恒阻减压弹簧6和增阻套筒701两者共同受力，增阻套筒701在压力作用下，轴向收缩，径向扩展，从而对恒阻减压弹簧6和钻孔孔壁施加法向压力，进而使锚索装置与孔壁的摩擦力也逐渐增大，提高支护力，实现二次增阻，其中，薄壁段702通过凹槽703削弱，可在一定压力作用下屈曲，对压力进行缓冲，同时恒阻减压弹簧6为增阻套筒701提供径向压力，改善套筒受力，当围岩1收到的冲击力超过恒阻减压弹簧6和增阻套筒701并联承载力时，增阻套筒701发生形变，使得恒阻减压弹簧6继续压缩，从而实现二次能量吸收及二次减压。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。