一種礦山加固用高預應力大延伸率恒阻變形讓壓防沖錨索及其工作過程的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種錨索，具體是一種鋼絲捻制的帶有空心籠體的礦山加固用高預應力大延伸率恒阻變形讓壓防沖錨索。
【背景技術】
[0002]現行煤礦普遍采用錨索支護巷道圍巖。運用的原理主要是用錨索懸吊住已脫離母體頂板的離層巖塊，防止巷道表層的巖層垮落。但，有時錨索懸吊范圍內有軟弱破碎的巖層，當這些巖層受擾動載荷影響或長期受載失去強度后，將產生碎脹變形，給正常工作的錨索增加載荷，如果這種現象持續發生，累積在錨索上的載荷將超過錨索的極限強度，最終使支護結構失去支護作用。
[0003]研宄發現，當錨索在軟巖大變形巷道圍巖中使用時，初錨力較小時，巷道圍巖中的碎脹變形量將變得非常大，一方面縮小了巷道斷面的使用率，另一方面錨索的強度也承受不了圍巖碎脹帶來的強大的載荷。只有在錨索初裝時就提供較強大的預應力，才能控制巷道圍巖產生巨大的變形。
[0004]但是，目前采用的錨索在高應力狀態下的延伸率不足，錨索初裝力提高后，就減少了錨索強度的富裕量，對巷道圍巖碎脹載荷的適應性就降低了，很容易被拉斷，進而整個失去了對巷道的支護。
【發明內容】
[0005]為解決上述技術問題，本發明提供一種礦山加固用高預應力大延伸率恒阻變形讓壓防沖錨索及其工作過程，本發明創造在錨索上設置讓壓籠體有效釋放了巖層壓力。
[0006]為達到上述目的，本發明通過以下技術方案實現:
一種礦山加固用高預應力大延伸率恒阻變形讓壓防沖錨索，包括錨索主體，沿上述錨索主體方向間隔設有多個空心的讓壓籠體結構，該讓壓籠體結構與主體結構為鋼絲連續編制的一體構件，其中讓壓籠體段直徑大于主體結構段。
[0007]進一步的，所述空心的讓壓籠體結構內填充有可塑性高分子充填體。
[0008]一種讓壓式錨索緊固方法:
在錨索主體上設置讓壓籠體結構，用錨固劑將錨索主體的頭部粘結在錨索孔的孔底，錨固劑外側暴露在錨索孔中的讓壓籠體的空腔內充填可塑性高分子充填體，用錨索托盤和鎖具將錨索尾部固定在錨索孔口外的巷道表面，在錨索鎖具外側進行錨索牽拉固定。
[0009]進一步的，所述的錨索為鋼絲捻制，讓壓籠體為鋼絲捻制的空心籠體。
[0010]進一步的，所述錨索位于粘結劑部分的讓壓籠體的空腔中充填滿錨固劑。
[0011]一種讓壓錨索的工作過程:
當錨索主體結構正常對圍巖實施錨固時，在圍巖巖層反力的作用下，錨索主體承受沿著長度方向的拉力，在該拉力的作用下，錨索讓壓籠體的鋼絲升角將增大，有壓入充填體的趨勢；相反，充填體對錨索也提供了向外的反撐力，以保持讓壓籠體形狀保持不變；當圍巖的碎脹變形較大，錨索主體結構載荷增加到臨近強度極限時，充填體將首先產生塑性變形或破壞，使得讓壓籠體鋼絲向內收縮，增長了錨索的長度，也就卸掉了該次圍巖變形在錨索體結構上增加的載荷。
[0012]進一步的，在錨索安裝時，將錨索主體結構的初錨力提高到錨索對充填體的擠壓力正好與充填體的抗壓入強度持平的程度，這樣錨索工作一開始就進入到高預應力狀態，有利于對巷道圍巖的支護。
[0013]本發明的工作原理以及有益效果表現在:
本發明與傳統方法的主要不同是，在錨索鋼絲中設置讓壓籠體，將籠體結構的鋼絲升角減小，在籠體中充填可塑性高分子材料，在高分子充填體的支撐下，錨索初裝時可以進行高預應力安裝，錨索的籠形結構不會發生變形。當圍巖的變形較大，錨索載荷增加時，錨索絲的強度將臨近極限，此時，可塑性高分子材料將首先產生塑性變形，使得籠形結構絲壓入其中，增大了絲的升角，增長了錨索的長度，也就卸掉了該次圍巖變形在錨索上增加的載荷。錨索的卸壓過程如此往復地在塑性圍巖巷道和大變形巷道中發生，但頻度依次減小，最后達到平衡。從變形強烈到變形平衡，錨索始終處于高預應力、恒阻變形工作狀態，巷道圍巖也一直處于有效的控制狀態中。
【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖；
圖1為本發明創造錨索結構示意圖；
1-錨索主體結構；2_錨索托盤；3_錨索鎖頭；4_錨索鎖頭夾具；5_錨索籠體結構；6-錨索籠體結構空腔中充填體；7_錨索頭部錨固劑；8_錨索孔。
【具體實施方式】
[0015]下面未述及的相關技術內容均可采用或借鑒現有技術。
[0016]為了使本技術領域的人員更好地理解本申請中的技術方案，下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本申請保護的范圍。
[0017]圖1所示，一種礦山加固用高預應力大延伸率恒阻變形讓壓防沖錨索，包括錨索主體1，錨索主體I由多股預應力鋼絲捻制而成，鋼絲的股數可以根據需要進行選擇。
[0018]沿錨索主體I的延伸(長度)方向，在錨索主體的中部每隔一定距離捻制出幾個空心籠體，空心籠體的個數以及之間的距離可以根據實際的情況進行選擇。
[0019]設置空心籠體的目的就是在于錨索在高壓下能夠將籠體的空間進行釋放，因此，本發明創造籠體的直徑將大于錨索主體的直徑。
[0020]本實施例的籠體采用籠體形結構5。
[0021]根據延伸率的大小以及籠體形結構的數目，將籠體結構5位置的預應力鋼絲的升角減小。
[0022]使用時:
用錨固劑7將錨索主體I的頭部粘結在錨索孔8的孔底，同時粘結部分錨索籠體結構的空腔中也充填滿錨固劑7 ；
錨固劑7外側暴露在錨索孔8中的錨索籠體結構的空腔內充填一種可塑性高分子充填體6。
[0023]工作時:
當錨索主體結構I正常對圍巖實施錨固時，在圍巖巖層反力的作用下，錨索主體I將承受沿著長度方向的拉力，在該拉力的作用下，錨索籠體結構5的預應力鋼絲升角將增大，也就產生了向籠內可塑性高分子充填體6壓入的趨勢。
[0024]相反，可塑性高分子充填體6對錨索預應力鋼絲也提供了向外的反撐力，以保持錨索籠體結構5的形狀保持不變。錨索主體結構I的拉力使錨預應力索鋼絲產生的向可塑性充填體6的壓力與可塑性充填體6對錨索預應力鋼絲提供的極限外撐力是持平的。
[0025]在錨索安裝時，可將錨索主體結構I的初錨力提高到錨索鋼絲對高分子充填體6的擠壓力正好與高分子充填體6的抗壓入強度持平，這樣可使錨索一開始就處于高預應力狀態下工作。
[0026]當圍巖的碎脹變形較大，錨索主體I載荷增加時，錨索鋼絲的強度將臨近極限，此時，可塑性高分子充填體6將首先產生塑性變形，使得錨索籠體結構5鋼絲壓入其中，增大了鋼絲的升角，增長了錨索的長度，也就卸掉了該次圍巖變形在錨索體結構I上增加的載荷。
[0027]錨索卸壓的過程是在錨索處于高預應力的狀態下完成的。
[0028]錨索的卸壓過程如此往復地在塑性圍巖巷道和大變形巷道中發生，但頻度依次減小，最后達到平衡。從變形強烈到變形平衡，錨索始終處于高預應力、恒阻變形工作狀態，巷道圍巖也一直處于有效的控制狀態中。
[0029]以上所述僅是本申請的優選實施方式，使本領域技術人員能夠理解或實現本申請。對這些實施例的多種修改對本領域的技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本申請將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權項】
1.一種礦山加固用高預應力大延伸率恒阻變形讓壓防沖錨索，包括錨索主體，其特征在于，沿上述錨索主體方向間隔設有多個空心的讓壓籠體結構，該讓壓籠體結構與主體結構為鋼絲連續編制的一體構件，其中讓壓籠體段直徑大于主體結構段。
2.根據權利要求1所述的礦山加固用高預應力、大延伸率、恒阻變形讓壓防沖錨索，其特征在于:所述空心的讓壓籠體結構內填充有可塑性高分子充填體。
3.—種讓壓式錨索緊固方法，其特征在于: 在錨索主體上設置讓壓籠體結構，用錨固劑將錨索主體的頭部粘結在錨索孔的孔底，錨固劑外側暴露在錨索孔中的讓壓籠體的空腔內充填可塑性高分子充填體，用錨索托盤和鎖具將錨索尾部固定在錨索孔口外的巷道表面，在錨索鎖具外側進行錨索牽拉固定。
4.根據權利要求3所述的讓壓式錨索緊固方法，其特征在于:所述的錨索為鋼絲捻制，讓壓籠體為鋼絲捻制的空心籠體。
5.根據權利要求3所述的讓壓式錨索緊固方法，其特征在于:所述錨索位于粘結劑部分的讓壓籠體的空腔中充填滿錨固劑。
6.一種讓壓錨索的工作過程，其特征在于: 當錨索主體結構正常對圍巖實施錨固時，在圍巖巖層反力的作用下，錨索主體承受沿著長度方向的拉力，在該拉力的作用下，錨索讓壓籠體的鋼絲升角將增大，有壓入充填體的趨勢；相反，充填體對錨索也提供了向外的反撐力，以保持讓壓籠體形狀保持不變；當圍巖的碎脹變形較大，錨索主體結構載荷增加到臨近強度極限時，充填體將首先產生塑性變形或破壞，使得讓壓籠體鋼絲向內收縮，增長了錨索的長度，也就卸掉了該次圍巖變形在錨索體結構上增加的載荷。
7.根據權利要求6所述的讓壓錨索的工作過程，其特征在于: 在錨索安裝時，將錨索主體結構的初錨力提高到錨索對充填體的擠壓力正好與充填體的抗壓入強度持平的程度，這樣錨索工作一開始就進入到高預應力狀態，有利于對巷道圍巖的支護。
【專利摘要】本發明公開了一種礦山加固用高預應力、大延伸率、恒阻變形讓壓錨索，其特征在于，錨索采用鋼絲捻制，且在錨索主體上間隔設置多個空心的讓壓籠體，在讓壓籠體空腔內填充可壓入高分子充填體。在工作時，將本錨索置于錨索孔內，用錨固劑將錨索頭部固定在錨索孔的底部，用錨索托盤和鎖具將錨索尾部固定在錨索孔口外的巷道表面。當巷道圍巖碎漲變形時，錨索通過收縮讓壓籠體，增長錨索長度進行讓壓，與現有技術相比，簡單易行，施工簡單，可有效釋放巖層壓力。
【IPC分類】E21D21-02
【公開號】CN104727837
【申請號】CN201410689948
【發明人】代進, 張海峰
【申請人】山東海天能源有限公司, 代進
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2014年11月27日