一种具有破断预警作用的锚索恒阻装置及安装方法与流程

本发明属于大变形巷（隧）道支护技术领域，具体的说涉及一种支护力恒定、工作状态可靠、可适应巷（隧）道围岩大变形的具有破断预警作用的锚索恒阻装置及安装方法。

背景技术：

随着巷（隧）道开采深度的增加，大变形巷道比例不断增加，高强支护不断增加，但是常规支护方式适应围岩变形能力差，无法实现有效的巷道支护，导致此类巷道出现锚杆破断，锚固失效，冒顶事故频发等现象。针对这种大变形巷道的支护问题，许多新型大变形锚杆被开发出来，如抗冲击锚索、恒阻锚杆、柔性锚杆等，并在工程实践中取得了良好效果，但是该类锚杆大变形过程中支护阻力稳定性难以掌握，工作阻力的过大过小、变化幅度偏大均影响其支护稳定性。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种具有破断预警作用的锚索恒阻装置及安装方法，在深井、软岩锚固支护中，通过锚索恒阻装置自身的变形移动解决了现有技术中锚索延伸率不足的问题，使得锚索在保持较高支护阻力的同时能够适应围岩大变形。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种具有破断预警作用的锚索恒阻装置，包括索体、恒阻变形装置和预应力锁具；锚头通过锚固剂锚固于巷（隧）道围岩，恒阻变形装置和预应力锁具从上到下依次套装在索体的尾端；恒阻变形装置包括端盖、多面体方管、托盘和带肋金属套管，端盖固定在多面体方管上端，多面体方管的下端扩为圆管，托盘和带肋金属套管套装在多面体方管下端圆管且托盘位于带肋金属套管上方，带肋金属套管与多面体方管固定在一起；多面体方管下端内部设置有预警装置，预警装置套装在索体上。

通过预应力锁具的自锁特性和紧固作用使托盘对巷（隧）道围岩施加支护力，当围岩变形时，托盘所受压力大于预应力锁具所形成的自锁力，利用预应力锁具将多面体方管扩为圆管所提供的恒定阻力，以实现锚杆支护力的恒定。

优选的，所述多面体方管为正六面体方管。

优选的，所述预应力锁具的外径等于多面体方管的下端扩为圆管后的内径。

优选的，所述预警装置包括刺破部件和荧光材料存放装置，荧光材料存放装置是由柔性材料制成的中空气囊，内部填充荧光材料和一定压力的气体，使得中空气囊在被刺破部件刺破的瞬间，荧光材料可以喷出。当围岩变形时，预警装置上部的刺破部件回缩到多面体方管端盖时，，柔性材料制成的中空气囊被刺破组件刺破破裂，荧光材料喷出（在正常情况下，刺破部件上端未挤压到端盖时，仅靠刺破组件自身的重力不足以刺破中空气囊），为巷道安全起到很好的预警作用。

优选的，索体上还套装有圆锥台，圆锥台位于多面体管下端内部，圆锥台位于预应力锁具上方、预警装置下方，圆锥台尺寸与预应力锁具相互匹配。当围岩变形时，利用预应力锁具挤压圆锥台，圆锥台将多面体方管扩为圆管所提供的恒定阻力，实现锚索支护力的恒定，具有支护力恒定、工作状态可靠、可适应巷（隧）道围岩大变形的特点。

所述具有破断预警作用的锚索恒阻装置的安装方法如下：

1）在岩面钻孔；

2）对钻孔浅部进行扩孔；

3）向钻孔深处内送入锚固剂，再将索体送入钻孔，锚头与锚固剂充分搅拌；

4）在扩孔后的钻孔浅部安装恒阻变形装置；

5）安装刺破部件；

6）安装添加荧光材料的中空气囊；

7）安装圆锥台；

8）安装预应力锁具。

本发明产生的有益效果是：本发明的破断预警作用的锚索恒阻装置具有较好的适应变形能力，多面体方管长度可依据围岩变形量自由设定，可充分与围岩协调变形；围岩变形时，通过圆锥台的设定可以很方便的对方管进行挤压扩圆，提供恒定阻力。本发明的破断预警作用的锚索恒阻装置安装方便，实用性强，可靠性高，确保在巷道支护成本有限增加的前提下，保证好巷道支护的稳定安全可靠。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明的具有破断预警作用的锚索恒阻装置的整体结构示意图；

图2是围岩变形后具有破断预警作用的锚索恒阻装置结构示意图；

图3是具有破断预警作用的锚索恒阻装置的剖面示意图；

图4为具有破断预警作用的锚索恒阻装置的立体结构示意图；

图5为预警装置结构示意图；

图6为带肋金属套管结构示意图；

图7为圆锥台的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1－7所示，一种具有破断预警作用的锚索恒阻装置，包括索体2、恒阻变形装置和预应力锁具6；索体2的锚头通过锚固剂1锚固于巷（隧）道围岩11，恒阻变形装置和预应力锁具6从上到下依次套装在索体2的尾端；恒阻变形装置包括端盖3、多面体方管4、托盘10和带肋金属套管5，端盖3焊接在多面体方管4上端，多面体方管4的下端扩为圆管，托盘10和带肋金属套管5套装在多面体方管4下端且托盘10位于带肋金属套管5上方，带肋金属套管5与多面体方管4下端扩为圆管的部分焊接在一起。索体2上还套装有圆锥台7和预警装置，圆锥台7位于多面体方管4下端，圆锥台7和预警装置均位于多面体方管4内部，预警装置位于圆锥台7的上方，预警装置包括上部的刺破部件9和下部的荧光材料存放装置8，荧光材料存放装置8是由柔性材料制成的中空气囊，内部填充荧光材料。当围岩变形时，利用预应力锁具6将多面体方管扩为圆管，预警装置上部的刺破部件9回缩到多面体方管端盖3时，柔性材料制成的中空气囊破裂，荧光材料喷出，为巷道安全起到很好的预警作用。本实施例中所用的多面体方管4为正六面体方管。

通过预应力锁具6的自锁特性和紧固作用使托盘10对巷（隧）道围岩施加支护力，当围岩变形时，托盘所受压力大于预应力锁具6所形成的自锁力，利用预应力锁具6回缩挤压圆锥台，通过圆锥台7的设定可以很方便的对多面体方管4进行挤压扩圆，提供恒定阻力，以实现锚杆支护力的恒定。

所述具有破断预警作用的锚索恒阻装置的安装方法如下：

1）在岩面钻孔；

2）对钻孔浅部进行扩孔；

3）向钻孔深处内送入锚固剂，再将索体送入钻孔，锚头与锚固剂充分搅拌；

4）在扩孔后的钻孔浅部安装恒阻变形装置；

5）安装刺破部件；

6）安装添加荧光材料的中空气囊；

7）安装圆锥台；

8）安装预应力锁具。

以上是为了使本领域普通技术人员理解本发明，而对本发明所进行的详细描述，但可以想到，在不脱离本发明的权利要求所涵盖的范围内还可以做出其它的变化和修改，这些变化和修改均在本发明的保护范围内。