一种深部矿井强流变巷道围岩控制的锚固支护结构的制作方法

1.本发明属于巷道支护技术领域，具体是一种深部矿井强流变巷道围岩控制的锚固支护结构。


背景技术：

2.深井煤层由于受成岩作用和高地应力的影响，常见松散破碎赋存状态，这类煤层强度低、胶结弱，散体颗粒粒度细。由于松散煤层强度低，锚杆支护难以形成稳定的锚固结构，极易出现锚固剂与围岩界面的分离，由于地应力较高，煤层自稳能力差，被动支护效果差，目前多采用的锚杆联合控制方式，采用单一的普通锚杆结构难以应对巷道塑性区劣化后围岩发生显著的流变情况，巷道近表围岩仍表现出强烈的持续变形、变形量大、破坏严重等特征。
3.因此，本领域技术人员提供了一种深部矿井强流变巷道围岩控制的锚固支护结构，以解决上述背景技术中提出的问题。


技术实现要素：

4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种深部矿井强流变巷道围岩控制的锚固支护结构，其包括：中心锚杆，为排列设的多个，各所述中心锚杆垂直安插在围岩巷道中；附着网，贴合罩接在围岩巷道的内壁上；端部注浆固化组件，可相对滑动调节的设置在中心锚杆上，其中在围岩巷道流动破碎区优先钻设注浆孔，所述端部注浆固化组件能够在插入至对应孔深后进行注浆锚固；外架撑装置，同圆心的设置在中心锚杆上远离端部注浆固化组件的一侧，所述外架撑装置通过附着网与围岩巷道内壁相紧固接触；中部支点建设组件，可相对滑动调节的设置在中心锚杆上靠近其中部位置，所述中部支点建设组件能够在围岩巷道塑性区扩撑注浆，并形成杠杆支点。
5.进一步，作为优选，所述端部注浆固化组件包括：内轴管，竖直滑动在所述中心锚杆内，所述内轴管的一端固定有密封座；加强筋，为周向排列设置的多个，所述中心锚杆上对应开设有多个条形槽，各所述加强筋均可相对滑动的垂直传接在内轴管上；切合件，固定在各所述加强筋上位于内轴管轴；内弹簧，套接在加强筋上并与所述切合件相抵靠；内注浆管，竖直可相对滑动的设置在内轴管内，所述密封座中设有橡胶环圈，所述内注浆管密封滑动在所述橡胶环圈中；以及阻流环，套接在所述内轴管外并与所述中心锚杆相紧密贴合。
6.进一步，作为优选，所述内注浆管的一端与外设水泥泵相连通，且其另一端被设置为多段阶梯式管体结构，各所述切合件上朝向所述中部支点建设组件的端面一侧设有斜面
结构。
7.进一步，作为优选，所述加强筋上还设有多组螺纹结构。
8.进一步，作为优选，所述中部支点建设组件包括：内接管，同圆心的滑动套接在所述端部注浆固化组件外，并位于中心锚杆内；导向套管，同轴固定在所述内接管上，并滑动设置在所述中心锚杆内；胀缩囊体，套接在导送套管外，所述中心锚杆的侧壁上对应开设有外槽口，且围岩巷道塑性区对应处开设有内球腔位，所述胀缩囊体能够在持续供气膨胀下通过外槽口在围岩巷道塑性区的内球腔位处形成球形扩撑状态；内气流管，穿设在内接管中，并与所述胀缩囊体相连通；斜流孔，倾斜开设在围岩巷道塑性区中，并与所述内球腔位相连通；助流孔，为圆周设置的多个，各所述助流孔均匀排列在内接管上位于胀缩囊体下方；以及转接管，连通在所述内接管的一端，所述转接管的一端与供流罐相连通。
9.进一步，作为优选，所述斜流孔能够优先进行内部注浆并形成外环层，所述胀缩囊体在外环层固化后排气内缩，而后所述内接管通过各助流孔对外环层进行注浆填充并形成柱球体。
10.进一步，作为优选，用于注浆填充所述外环层的注浆材料稠度小于用于注浆填充所述柱球体的注浆材料稠度。
11.进一步，作为优选，所述外架撑装置包括：固定端座；抵靠盘，套设在中心锚杆外；弹性接触层，设置在所述抵靠盘上远离所述固定端座的一侧；承接弹簧，倾斜连接在所述固定端座与抵靠盘之间，所述承接弹簧为周向排列设置的多个。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中在矿井巷道内部垂直安插多个中心锚杆，各中心锚杆能够对应插入至围岩巷道流动破碎区，并配合附着网实现对巷道围岩锚固支护；尤其各中心锚杆上设置有中部支点建设组件，中部支点建设组件能够在围岩巷道塑性区形成杠杆支点，当围岩巷道流动破碎区出现持续性大变形时，此时一方面可通过控制杠杆支点空间位置，使得外架撑装置能够进一步对巷道围岩内壁进行架撑，另一方面还可在调整杠杆支点空间位置后使得中心锚杆端部能够有效应对围岩巷道流动破碎区的变形，从而在多个中心锚杆的配合下实现高强度支护。
附图说明
13.图1为本发明的结构示意图；图2为本发明中端部注浆固化组件的结构示意图；图3为本发明中中部支点建设组件的结构示意图；图4为本发明中外环层与柱球体形成的结构示意图；图5为本发明中外架撑装置的结构示意图；
图中：1中心锚杆、11附着网、2端部注浆固化组件、21内轴管、22加强筋、23橡胶环圈、24内弹簧、25内注浆管、26切合件、27阻流环、3中部支点建设组件、31内接管、32导向套管、33胀缩囊体、34斜流孔、35转接管、4外架撑装置、41固定端座、42抵靠盘、43弹性接触层、44承接弹簧。
具体实施方式
14.请参阅图1，本发明实施例中，一种深部矿井强流变巷道围岩控制的锚固支护结构，其包括：中心锚杆1，为排列设的多个，各所述中心锚杆1垂直安插在围岩巷道中；附着网11，贴合罩接在围岩巷道的内壁上；端部注浆固化组件2，可相对滑动调节的设置在中心锚杆1上，其中在围岩巷道流动破碎区优先钻设注浆孔，所述端部注浆固化组件2能够在插入至对应孔深后进行注浆锚固；外架撑装置4，同圆心的设置在中心锚杆1上远离端部注浆固化组件2的一侧，所述外架撑装置4通过附着网11与围岩巷道内壁相紧固接触；中部支点建设组件3，可相对滑动调节的设置在中心锚杆1上靠近其中部位置，所述中部支点建设组件3能够在围岩巷道塑性区扩撑注浆，并形成杠杆支点，其中中心锚杆应采用高硬度钢材料，通过在围岩巷道塑性区形成的杠杆支点，使得中心锚杆能够围绕支点作偏转运动，从而在巷道流动破碎区持续性大变形中，多个中心锚杆能够由外架撑装置通过杠杆原理对巷道流动破碎区的变形进行有效支护。
15.本实施例中，所述端部注浆固化组件2包括：内轴管21，竖直滑动在所述中心锚杆1内，所述内轴管21的一端固定有密封座；加强筋22，为周向排列设置的多个，所述中心锚杆1上对应开设有多个条形槽，各所述加强筋22均可相对滑动的垂直传接在内轴管21上；切合件26，固定在各所述加强筋22上位于内轴管轴21；内弹簧24，套接在加强筋22上并与所述切合件26相抵靠；内注浆管25，竖直可相对滑动的设置在内轴管21内，所述密封座中设有橡胶环圈23，所述内注浆管25密封滑动在所述橡胶环圈23中，各加强筋能够在内弹簧弹力作用下水平收纳在内轴管中，而内注浆管能够与各加强筋上的切合件相接触，从而通过内注浆管同步推动各加强筋对外滑动；以及阻流环27，套接在所述内轴管21外并与所述中心锚杆1相紧密贴合，避免注浆水泥从中心锚杆与内轴管之间的缝隙处流出。
16.作为较佳的实施例，所述内注浆管25的一端与外设水泥泵（图中未示出）相连通，且其另一端被设置为多段阶梯式管体结构，各所述切合件26上朝向所述中部支点建设组件3的端面一侧设有斜面结构，尤其各注浆孔的横截面设置为倒梯形结构，从而当内注浆管持续滑动伸入时，加强筋能够局部或完全伸入注浆孔内，在注浆固化后显著提高整体结构强度。
17.本实施例中，所述加强筋22上还设有多组螺纹结构，进一步提高牢固性。
18.本实施例中，所述中部支点建设组件3包括：
内接管31，同圆心的滑动套接在所述端部注浆固化组件2外，并位于中心锚杆内；导向套管32，同轴固定在所述内接管31上，并滑动设置在所述中心锚杆1内；胀缩囊体33，套接在导送套管32外，所述中心锚杆1的侧壁上对应开设有外槽口，且围岩巷道塑性区对应处开设有内球腔位，所述胀缩囊体33能够在持续供气膨胀下通过外槽口在围岩巷道塑性区的内球腔位处形成球形扩撑状态；内气流管，穿设在内接管31中，并与所述胀缩囊体33相连通；斜流孔34，倾斜开设在围岩巷道塑性区中，并与所述内球腔位相连通；助流孔，为圆周设置的多个，各所述助流孔均匀排列在内接管31上位于胀缩囊体33下方；以及转接管35，连通在所述内接管31的一端，所述转接管35的一端与供流罐相连通，也就是说，优先通过胀缩囊体的胀缩作用对围岩巷道塑性区的内球腔位进行中心扩撑（与围岩巷道塑性区内壁不接触），此时注液外管能够由斜流孔注入注浆液，当其固化成型后胀缩囊体能够收缩，并由内接管的竖向位移控制助流孔滑动至内球腔位中部，而后内接管进行二次注浆成型。
19.本实施例中，所述斜流孔能够优先进行内部注浆并形成外环层，所述胀缩囊体33在外环层固化后排气内缩，而后所述内接管31通过各助流孔对外环层进行注浆填充并形成柱球体，尤其在中心锚杆偏转中能够以外环层球心为圆心，并作为支点，而当外环层受挤压破碎后此时则由柱球体相对外环层控制中心锚杆偏转。
20.作为较佳的实施例，用于注浆填充所述外环层的注浆材料稠度小于用于注浆填充所述柱球体的注浆材料稠度，尤其在外环层挤压破碎后，当柱球体随围岩大变形中持续性偏转下外环层能够受挤压达到磨碎效果，从而在柱球体外形成软层保护，同时能有效增加柱球体与围岩巷道塑性区的结构牢固性。
21.本实施例中，所述外架撑装置4包括：固定端座41；抵靠盘42，套设在中心锚杆1外；弹性接触层43，设置在所述抵靠盘42上远离所述固定端座41的一侧；承接弹簧44，倾斜连接在所述固定端座41与抵靠盘42之间，所述承接弹簧44为周向排列设置的多个。
22.具体地，在使用中，优先对围岩巷道进行钻孔，多个中心锚杆能够对应垂直插入至围岩巷道流动破碎区，此时内注浆管滑动作用下，加强筋能够伸入注浆孔内，同时胀缩囊体的胀缩作用对围岩巷道塑性区的内球腔位进行中心扩撑，由内注浆管与斜流孔同步进行内部注浆，而当外环层注浆固化后胀缩囊体能够收缩，并由内接管的竖向位移控制助流孔滑动至内球腔位中部，方便二次注浆形成柱球体，此时在围岩巷道塑性区形成的杠杆支点，使得中心锚杆能够围绕支点作偏转运动，多个中心锚杆能够由外架撑装置通过杠杆原理对巷道流动破碎区的变形进行有效支护，其中可通过调整支点相对位移调整中心锚杆主体支护功能；上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。