一種礦用多鋼絞線組合支護裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種礦用多鋼絞線組合支護裝置及方法，鋼絞線的前端設有導向帽，鋼絞線的中心設有注漿管，注漿管的前端至導向帽的頂端之間設有堵漿圓鋼，注漿管的管壁上分布設有出漿孔，鋼絞線的外圍從上到下設有箍環(huán)，位于支護裝置自由段的鋼絞線外圍吻合套裝有鋼絞線套管，位于支護裝置密封段的鋼絞線外圍吻合套裝有耳片式密封膠套及圓臺封孔膠套，鋼絞線的尾端通過多孔鎖具緊固在托板上，鋼絞線與多孔鎖具之間設有夾片。該支護裝置及方法既能較大程度提高支護構件的抗拉、抗剪強度，也能更好調(diào)動深部穩(wěn)定圍巖的承載能力，此支護裝置結構簡單，安裝方便，給礦井大松動圈巖層的加固工作帶來了很大的便利。
【專利說明】ー種礦用多鋼絞線組合支護裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種支護裝置，尤其是通過多根鋼絞線組合支護控制巷道圍巖變形的ー種礦用多鋼絞線組合支護裝置及方法。
【背景技術】
[0002]目前國內(nèi)礦井主要采用由普通礦用單根鋼絞線錨索或中空注漿錨索對巷道深部圍巖進行加固。普通礦用單根錨索多通過端部樹脂錨固給圍巖以較高的預緊力，調(diào)動深部圍巖的承載能力。中空注漿錨索一般先進行端部樹脂錨固，張拉過后再進行注漿加固并實現(xiàn)全長錨固，兼有高預應カ和全長錨固特性。
[0003]但隨開采水平的延深，深部巷道在高原巖應力、強采動擾動等條件下，圍巖變形表現(xiàn)出明顯的軟巖長時大變形特性，松動圈明顯增大(局部超過5m)，此時普通礦用單根錨索及中空注漿錨索將表現(xiàn)出不足:
1.普通礦用單根錨索和中空注漿錨索的長度一般在6-7m，在大松動圈條件下，有限長度的錨索將不能錨入深部較穩(wěn)定巖層中以充分調(diào)動其承載能力；
2.考慮到單根鋼絞線的抗拉、抗剪強度較低，在原巖應力、構造應力、采動應力的復合影響下，普通單根礦用錨索和中空注漿錨索易承載過限而致拉斷、剪斷；
3.中空注漿錨索雖能對一定范圍內(nèi)的圍巖進行注漿加固，但注漿過后形成全長錨固，錨索整體極限延伸率降低，不能適應深部軟弱圍巖的持續(xù)變形特性；
4.普通礦用單根錨索和中空注漿錨索的抗沖擊載荷能力差，與深部開采的沖擊傾向性不相適應。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有的礦用單根鋼絞線錨索或中空注漿錨索不能對大松動圈巖層進行加固的問題，本發(fā)明提供ー種礦用多鋼絞線組合支護裝置及方法，該支護裝置及方法既能較大程度提高支護構件的抗拉、抗剪強度，也能更好調(diào)動深部穩(wěn)定圍巖的承載能力，在對圍巖進行注漿加固的同時能夠適應深部開采的沖擊傾向性及深部圍巖的持續(xù)變形特性，而且此支護裝置結構簡單，安裝方便，有較強的沖擊載荷能力；通過對多根鋼絞線進行同步張拉，使得多根鋼絞線均勻受力，有利干支護結構的穩(wěn)定性，給礦井大松動圈巖層的加固工作帶來了很大的便利。
[0006]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:該支護裝置從上到下分為錨固段，自由段，密封段及外露段，該支護裝置包括導向帽、鋼絞線、堵漿圓鋼、注漿管、出漿孔、箍環(huán)、鋼絞線套管、耳片式密封膠套、圓臺封孔膠套、托板、固定孔、夾片及多孔鎖具，所述鋼絞線的前端設有錐形的導向帽，鋼絞線的中心設有注漿管，注漿管的前端至導向帽的頂端之間設有堵漿圓鋼，注漿管的管壁上分布設有出漿孔，鋼絞線的外圍從上到下設有2-4個箍環(huán)，箍環(huán)將多根鋼絞線緊緊箍在注漿管的周圍，位于支護裝置自由段的鋼絞線外圍吻合套裝有鋼絞線套管，位于支護裝置密封段的鋼絞線外圍吻合套裝有耳片式密封膠套及圓臺封孔膠套，鋼絞線的尾端通過多孔鎖具緊固在托板上，托板上開有圓形的固定孔，便于施工時借助膨脹螺絲固定托板，鋼絞線與多孔鎖具之間設有夾片。
[0007]所述錨固段長度L1、自由段長度L2、密封段長度L3及外露段長度L4滿足關系式:7m < LI + L2 + L3 + L4 < 13m, LI ^ (LI + L2 + L3 + L4) /3，150mm < L3 < 200mm,150mm く L4 く 250mm。
[0008]所述多根鋼絞線平行均勻的布置于注漿管周圍，鋼絞線采用礦用鋼絞線，直徑為15.24mm~ 1 7.8mm n
[0009]所述堵漿圓鋼為普通圓鋼，其直徑與注漿管內(nèi)徑相匹配，注漿管為塑料管。
[0010]所述出漿孔分布于鋼絞線和注漿管的非接觸處，出漿孔的分布由自由段向錨固段逐漸增密。
[0011]所述耳片式密封膠套和圓臺封孔膠套均具有較好的弾性，且均沖有注漿管孔I及鋼絞線孔I，注漿管孔I尺寸小于注漿管的外徑，以便固定位置；鋼絞線孔I尺寸小于鋼絞線的直徑，以便固定位置，鋼絞線孔I均勻分布于注漿管孔I周圍。
[0012]所述托板上沖有注漿管孔II和鋼絞線孔II，注漿管孔II的尺寸大于注漿管的外徑，以便安裝；鋼絞線孔II的尺寸大于鋼絞線的直徑，以便安裝，鋼絞線孔II均勻分布于注漿管孔II的周圍。
[0013]該礦用多鋼絞線組合支護裝置其施工方法為:
1.多鋼絞線組合支護裝置的設計與加工；根據(jù)待加固巷道圍巖的實際狀況，確定所需鉆孔深度L、所需鋼絞線的根數(shù)，進`而根據(jù)鋼絞線根數(shù)及各鉆機鉆頭尺寸型號共同確定施工鉆孔的直徑R，鉆孔直徑R在滿足要求的前提下應盡量取??；根據(jù)鉆孔深度L和直徑R設計并加工相應的多鋼絞線組合支護裝置，各尺寸滿足: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.鉆孔施工與多鋼絞線組合支護裝置的安裝；按照設計的尺寸和方位施工鉆孔，鉆孔施工完成后，將導向帽伸入鉆孔內(nèi)，依靠人力逐步將多鋼絞線組合支護裝置推至孔底，并將耳片式密封膠套和圓臺封孔膠套擠入孔內(nèi)，使圓臺封孔膠套的大端面與圍巖表面平齊，迅速將托板穿過鋼絞線的外露端而緊貼圍巖，在與固定孔相對應的圍巖處施工鉆孔以安裝膨脹螺絲固定托板，在此期間，應利用臨時支護設備頂住托板，以防裝置滑落；
3.注漿；將注漿管路與注漿管接通并開始注漿,注漿壓カ超過6MPa后停止注漿；
4.張拉與鎖緊；注漿完成一周過后，通過錨索張拉機具對多根鋼絞線進行同步張拉，通過夾片式多孔鎖具同時鎖緊多根鋼絞線。
[0014]本發(fā)明的有益效果是，該支護裝置及方法既能較大程度提高支護構件的抗拉、抗剪強度，也能更好調(diào)動深部穩(wěn)定圍巖的承載能力，在對圍巖進行注漿加固的同時能夠適應深部開采的沖擊傾向性及深部圍巖的持續(xù)變形特性，而且此支護裝置結構簡単，安裝方便，有較強的沖擊載荷能力；通過對多根鋼絞線進行同步張拉，使得多根鋼絞線均勻受力，有利干支護結構的穩(wěn)定性，給礦井大松動圈巖層的加固工作帶來了很大的便利。
【專利附圖】

【附圖說明】[0015]下面結合附圖和實例對本發(fā)明作進ー步說明。
[0016]圖1是本發(fā)明的結構原理示意圖。
[0017]圖1中，1.導向帽，2.鋼絞線，3.堵漿圓鋼，4.注漿管，5.出漿孔，6.箍環(huán)，7.鋼絞線套管，8.孔壁，9.耳片式密封膠套，10.圓臺封孔膠套，11.托板，12.固定孔，13.夾片，14.多孔鎖具。
【具體實施方式】
[0018]在圖1中，該支護裝置從上到下分為錨固段，自由段，密封段及外露段，該支護裝置包括導向帽1、鋼絞線2、堵漿圓鋼3、注漿管4、出漿孔5、箍環(huán)6、鋼絞線套管7、耳片式密封膠套9、圓臺封孔膠套10、托板11、固定孔12、夾片13及多孔鎖具14，所述鋼絞線2的前端設有錐形的導向帽1，鋼絞線2的中心設有注漿管4，注漿管4的前端至導向帽I的頂端之間設有堵漿圓鋼3，注漿管4的管壁上分布設有出漿孔5，鋼絞線2的外圍從上到下設有2-4個箍環(huán)6，箍環(huán)6將多根鋼絞線2緊緊箍在注漿管4的周圍，位于支護裝置自由段的鋼絞線2外圍吻合套裝有鋼絞線套管7，位于支護裝置密封段的鋼絞線2外圍吻合套裝有耳片式密封膠套9及圓臺封孔膠套10，鋼絞線2的尾端通過多孔鎖具14緊固在托板11上，托板11上開有圓形的固定孔12，便于施工時借助膨脹螺絲固定托板11，鋼絞線2與多孔鎖具14之間設有夾片13。
[0019]所述錨固段長度L1、自由段長度L2、密封段長度L3及外露段長度L4滿足關系式:7m < LI + L2 + L3 + L4 < 13m, LI ^ (LI + L2 + L3 + L4) /3，150mm < L3 < 200mm,150mm く L4 く 250mmo
[0020]所述多根鋼絞線2平行均勻的布置于注漿管4周圍，鋼絞線2采用礦用鋼絞線，直徑為 15.24mm~ 1 7.8mm。
`[0021]所述堵漿圓鋼3為普通圓鋼，其直徑與注漿管4內(nèi)徑相匹配，注漿管4為塑料管。
[0022]所述出漿孔5分布于鋼絞線2和注漿管4的非接觸處，出漿孔5的分布由自由段向錨固段逐漸增密。
[0023]所述耳片式密封膠套9和圓臺封孔膠套10均具有較好的弾性，且均沖有注漿管孔I及鋼絞線孔I，注漿管孔I尺寸小于注漿管4的外徑，以便固定位置；鋼絞線孔I尺寸小于鋼絞線2的直徑，以便固定位置，鋼絞線孔I均勻分布于注漿管孔I周圍。
[0024]所述托板11上沖有注漿管孔II和鋼絞線孔II，注漿管孔II的尺寸大于注漿管4的外徑，以便安裝；鋼絞線孔II的尺寸大于鋼絞線2的直徑，以便安裝，鋼絞線孔II均勻分布于注漿管孔II的周圍。
[0025]該礦用多鋼絞線組合支護裝置其施工方法為:
1.多鋼絞線組合支護裝置的設計與加工；根據(jù)待加固巷道圍巖的實際狀況，確定所需鉆孔深度L、所需鋼絞線2的根數(shù)，進而根據(jù)鋼絞線2根數(shù)及各鉆機鉆頭尺寸型號共同確定施工鉆孔的直徑R，鉆孔直徑R在滿足要求的前提下應盡量取小；根據(jù)鉆孔深度L和直徑R設計并加工相應的多鋼絞線組合支護裝置，各尺寸滿足: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.鉆孔施工與多鋼絞線組合支護裝置的安裝；按照設計的尺寸和方位施工鉆孔，鉆孔施工完成后，將導向帽I伸入鉆孔內(nèi)，依靠人力逐步將多鋼絞線組合支護裝置推至孔底，并將耳片式密封膠套9和圓臺封孔膠套10擠入孔內(nèi)，使圓臺封孔膠套10的大端面與圍巖表面平齊，迅速將托板11穿過鋼絞線2的外露端而緊貼圍巖，在與固定孔12相對應的圍巖處施工鉆孔以安裝膨脹螺絲固定托板11，在此期間，應利用臨時支護設備頂住托板11，以防
裝置滑落；
3.注漿；將注漿管路與注漿管4接通并開始注漿，注漿壓カ超過6MPa后停止注漿；
4.張拉與鎖緊；注漿完成一周過后，通過錨索張拉機具對多根鋼絞線2進行同步張拉，通過夾片式多孔鎖具14同時鎖緊多根鋼絞線2。
【權利要求】
1.ー種礦用多鋼絞線組合支護裝置及方法，該支護裝置從上到下分為錨固段，自由段，密封段及外露段，該支護裝置包括導向帽(I)、鋼絞線(2)、堵漿圓鋼(3)、注漿管(4)、出漿孔(5)、箍環(huán)(6)、鋼絞線套管(7)、耳片式密封膠套(9)、圓臺封孔膠套(10)、托板(11)、固定孔(12)、夾片(13)及多孔鎖具(14)，其特征在于，所述鋼絞線(2)的前端設有錐形的導向帽(1)，鋼絞線(2)的中心設有注漿管(4)，注漿管(4)的前端至導向帽(I)的頂端之間設有堵漿圓鋼(3)，注漿管(4)的管壁上分布設有出漿孔(5)，鋼絞線(2)的外圍從上到下設有2-4個箍環(huán)(6)，箍環(huán)(6)將多根鋼絞線(2)緊緊箍在注漿管(4)的周圍，位于支護裝置自由段的鋼絞線(2)外圍吻合套裝有鋼絞線套管(7)，位于支護裝置密封段的鋼絞線(2)外圍吻合套裝有耳片式密封膠套(9)及圓臺封孔膠套(10)，鋼絞線(2)的尾端通過多孔鎖具(14)緊固在托板(11)上，托板(11)上開有圓形的固定孔(12)，便于施工時借助膨脹螺絲固定托板(11)，鋼絞線(2)與多孔鎖具(14)之間設有夾片(13)。
2.根據(jù)權利要求1所述的ー種礦用多鋼絞線組合支護裝置及方法，其特征在于，所述錨固段長度L1、自由段長度L2、密封段長度L3及外露段長度L4滿足關系式:7m< LI +L2 + L3 + L4 < 13m, LI ^ (LI + L2 + L3 + L4)/3,150mm < L3 < 200mm, 150mm < L4<250mm。
3.根據(jù)權利要求1所述的ー種礦用多鋼絞線組合支護裝置及方法，其特征在于，所述多根鋼絞線(2)平行均勻的布置于注漿管(4)周圍，鋼絞線(2)采用礦用鋼絞線，直徑為15.24mm-17.8mm。`
4.根據(jù)權利要求1所述的ー種礦用多鋼絞線組合支護裝置及方法，其特征在于，所述堵漿圓鋼(3)為普通圓鋼，其直徑與注漿管(4)內(nèi)徑相匹配，注漿管(4)為塑料管。
5.根據(jù)權利要求1所述的ー種礦用多鋼絞線組合支護裝置及方法，其特征在于，所述出漿孔(5)分布于鋼絞線(2)和注漿管(4)的非接觸處，出漿孔(5)的分布由自由段向錨固段逐漸增密。
【文檔編號】E21D21/00GK103498691SQ201310396221
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月4日 優(yōu)先權日:2013年9月4日
【發(fā)明者】李桂臣, 孫輝, 衛(wèi)英豪, 張農(nóng), 蔣作函, 韓昌良 申請人:中國礦業(yè)大學