本發(fā)明涉及地下工程安全支護(hù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種先擴(kuò)徑后縮徑式吸能防沖新型中空注漿錨索及其使用方法。

背景技術(shù)：

1、隨著煤礦開采不斷向深部發(fā)展，巷道內(nèi)沖擊地壓發(fā)生越來越頻繁，巷道沖擊地壓的瞬間顯現(xiàn)使得大量普通錨桿、錨索突然受到大變形沖擊而發(fā)生過載破斷、沖擊托盤開裂等現(xiàn)象，造成支護(hù)的瞬間失效，導(dǎo)致大量人員傷亡和設(shè)備損壞等嚴(yán)重后果。為防止沖擊危險(xiǎn)巷道沖擊大變形失穩(wěn)，國內(nèi)外研究了多種類型的支護(hù)構(gòu)件。

2、公開號(hào)為cn109209457b的中國專利公開了一種吸能防沖錨索及使用方法，由鋼絞線錨索、粘結(jié)劑存儲(chǔ)盒、外套筒、承載限位基座、內(nèi)套筒、擠脹摩擦頭、錨索鎖具、承壓托盤組成，讓壓吸能主要靠內(nèi)套筒受擠脹摩擦頭擠壓壓縮粘結(jié)劑實(shí)現(xiàn)防沖吸能作用，不能實(shí)現(xiàn)不同能力的防沖吸能；公開號(hào)為cn104846822a的中國專利公開了一種屈服錨索，包括索體、內(nèi)缸體、外缸體、缸蓋、活塞環(huán)及活塞桿，通過采用液壓缸工作實(shí)現(xiàn)卸壓讓位，但存在爆缸風(fēng)險(xiǎn)，加工精度要求高，費(fèi)用昂貴，不宜廣泛推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種先擴(kuò)徑后縮徑式吸能防沖新型中空注漿錨索及其使用方法，能夠有效提高新型中空注漿錨索的整體延展性，吸收沖擊載荷、避免巷道圍巖沖擊變形破壞，有效防治沖擊低壓。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案為：

3、一種先擴(kuò)徑后縮徑式吸能防沖新型中空注漿錨索，特定于：包括新型中空注漿錨索(1)、擴(kuò)徑套筒(2)、承壓托盤(4)、錨索鎖具(5)、縮徑裝置；所述縮徑裝置包括縮徑外套筒(6)、縮徑套筒(7)、縮徑套筒擋板(8)、縮徑口(9)；所述錨索鎖具(5)、擴(kuò)徑鎖具(3)、擴(kuò)徑套筒(2)、承壓托盤(4)、縮徑外套筒(6)、縮徑套筒(7)、縮徑套筒擋板(8)、縮徑口(9)依次共軸套裝在新型中空注漿錨索末端；

4、所述縮徑口(9)擋板為外圓內(nèi)梯臺(tái)環(huán)形柱狀；

5、所述縮徑外套筒(6)為外圓內(nèi)圓套筒，所述縮徑外套筒端面設(shè)置有與縮徑套筒共軸的直徑大于新型中空注漿錨索直徑且小于縮徑套筒內(nèi)徑的圓形通孔，所述縮徑外套筒末端設(shè)置有縮徑口；

6、所述縮徑套筒(7)一端設(shè)置有倒角，與縮徑口倒角相等；

7、所述擴(kuò)徑套筒(2)端面設(shè)置有擴(kuò)徑倒角，其擴(kuò)徑倒角與擴(kuò)徑鎖具倒角相等；所述擴(kuò)徑鎖具端面直徑大于承壓托盤通孔直徑，且內(nèi)部與錨索鎖具配合鎖緊；

8、所述錨索鎖具(5)直徑小于承壓托盤通孔直徑，確保能夠順利穿過承壓托盤與縮徑套筒擋板內(nèi)部配合鎖緊；

9、所述擴(kuò)徑套筒(2)壁厚小于縮徑套筒(7)壁厚，以便實(shí)現(xiàn)不同能力的吸能狀態(tài)。

10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的先擴(kuò)徑后縮徑式吸能防沖新型中空注漿錨索，特定于，所述擴(kuò)徑套筒與縮徑套筒均為低碳鋼材質(zhì)。

11、根據(jù)權(quán)利要求1所述的先擴(kuò)徑后縮徑式吸能防沖新型中空注漿錨索，特定于，所述擴(kuò)徑套筒壁厚小于縮徑套筒壁厚，以實(shí)現(xiàn)不同能力的吸能狀態(tài)。

12、根據(jù)權(quán)利要求1所述的先擴(kuò)徑后縮徑式吸能防沖新型中空注漿錨索，特定于，所述縮徑外套筒內(nèi)徑與縮徑套筒外徑相等。

13、一種權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的先擴(kuò)徑后縮徑式吸能防沖新型中空注漿錨索的使用方法，特定于，包括下述步驟：

14、步驟1：根據(jù)工況條件來設(shè)計(jì)所述先擴(kuò)徑后縮徑式吸能防沖新型中空注漿錨索的擴(kuò)徑套筒(2)與縮徑套筒(7)壁厚、直徑、長度、材質(zhì)；

15、步驟2：選擇與縮徑外套筒(6)尺寸相片匹配的鉆頭來打設(shè)大鉆孔，當(dāng)大鉆孔深度達(dá)到縮徑外套筒長度時(shí)，更換與新型中空注漿錨索直徑相匹配的鉆頭，繼續(xù)打設(shè)小鉆孔至新型中空注漿錨索的安裝設(shè)計(jì)深度；

16、步驟3：采用一條ck2360和2條z2360錨固劑將所述的新型中空注漿錨索的錨固段安裝于小鉆孔的底部；

17、步驟4：將所述縮徑外套筒套(6)裝于新型中空注漿錨索(1)上并安裝與大鉆孔底部，依次安裝縮徑口(9)、縮徑套筒(7)、縮徑套筒擋板(8)、承壓托盤(4)、擴(kuò)徑套筒(2)、擴(kuò)徑鎖具(3)；

18、步驟5：安裝5min-10min后張拉新型中空注漿錨索(1)，并安裝錨索鎖具(5)以施加初始預(yù)緊力。

19、本發(fā)明的有益效果為：

20、第一，本發(fā)明在新型中空注漿錨索處于靜載載荷下，由于擴(kuò)徑套筒存在一定剛度，能夠提供初始承載力保證支護(hù)單元的靜載穩(wěn)定性；在新型中空注漿錨索受到初步?jīng)_擊載荷時(shí)，能夠通過擴(kuò)徑套筒擴(kuò)徑吸收沖擊能量，在沖擊載荷進(jìn)一步發(fā)育后，擴(kuò)徑套筒完全擴(kuò)徑后，能夠通過縮徑套筒實(shí)現(xiàn)縮徑吸收沖擊能量，縮徑套筒壁厚大于擴(kuò)徑套筒壁厚，能夠承受更大的沖擊載荷，有效防止新型中空注漿錨索受沖擊載荷過載拉斷及承壓托盤等支護(hù)構(gòu)件受沖擊開裂失效等，能實(shí)現(xiàn)有效控制沖擊地壓、軟巖巷道大變形等巷道圍巖變形問題；

21、第二；本發(fā)明能夠通過設(shè)計(jì)擴(kuò)徑套筒與縮徑套筒的壁厚、長度以及擴(kuò)徑倒角與縮徑倒角角度實(shí)現(xiàn)可調(diào)的力學(xué)特性，從而適應(yīng)不同工況下的要求；

22、第三，本發(fā)明通過注漿加固改善巷道圍巖的粘聚力與內(nèi)摩擦角，提高巷道圍巖的自承載能力，安裝簡便，施工工藝簡單。

23、圖1為本發(fā)明先擴(kuò)徑后縮徑式吸能防沖新型中空注漿錨索結(jié)構(gòu)示意圖；

24、圖2為本發(fā)明先擴(kuò)徑后縮徑式吸能防沖新型中空注漿錨索的擴(kuò)徑吸能圖；

25、圖3為本發(fā)明先擴(kuò)徑后縮徑式吸能防沖新型中空注漿錨索的擴(kuò)徑吸能后擴(kuò)徑套筒圖；

26、圖4為本發(fā)明先擴(kuò)徑后縮徑式吸能防沖新型中空注漿錨索的擴(kuò)徑吸能過渡縮徑吸能圖；

27、圖5為本發(fā)明先擴(kuò)徑后縮徑式吸能防沖新型中空注漿錨索擴(kuò)徑吸能過渡縮徑吸能的擴(kuò)徑鎖具變化圖；

28、圖6為本發(fā)明先擴(kuò)徑后縮徑式吸能防沖新型中空注漿錨索的縮徑吸能圖；

29、圖7為本發(fā)明先擴(kuò)徑后縮徑式吸能防沖新型中空注漿錨索的縮徑吸能后縮徑套筒圖；

30、圖8為本發(fā)明的先擴(kuò)徑后縮徑式吸能防沖新型中空注漿錨索整體安裝示意圖；

31、圖中：1、新型中空注漿錨索；2、擴(kuò)徑套筒；3、擴(kuò)徑鎖具；4、承壓托盤；5、錨索鎖具；6、縮徑外套筒；7、縮徑套筒；8、縮徑套筒擋板；9、縮徑口。

32、下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

33、本發(fā)明的目的是提供一種先擴(kuò)徑后縮徑式吸能防沖新型中空注漿錨索及使用方法，提高新型中空注漿錨索的整體延展性，吸收沖擊載荷、防治巷道圍巖受沖擊載荷變形破壞，有效防治沖擊地壓與軟巖巷道大變形。

34、如圖1所示，為本發(fā)明的一種先擴(kuò)徑后縮徑式吸能防沖新型中空注漿錨索結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明包括新型中空注漿錨索(1)、擴(kuò)徑套筒(2)、承壓托盤(4)、錨索鎖具(5)、縮徑裝置；所述縮徑裝置包括縮徑外套筒(6)、縮徑套筒(7)、縮徑套筒擋板(8)、縮徑口(9)；所述錨索鎖具(5)、擴(kuò)徑鎖具(3)、擴(kuò)徑套筒(2)、承壓托盤(4)、縮徑外套筒(6)、縮徑套筒(7)、縮徑套筒擋板(8)、縮徑口(9)依次共軸套裝在新型中空注漿錨索末端；

35、所述縮徑口(9)擋板為外圓內(nèi)梯臺(tái)環(huán)形柱狀；

36、所述縮徑外套筒(6)為外圓內(nèi)圓套筒，所述縮徑外套筒端面設(shè)置有與縮徑套筒共軸的直徑大于新型中空注漿錨索直徑且小于縮徑套筒內(nèi)徑的圓形通孔，所述縮徑外套筒末端設(shè)置有縮徑口；

37、所述縮徑套筒(7)一端設(shè)置有倒角，與縮徑口倒角相等；

38、所述擴(kuò)徑套筒(2)端面設(shè)置有擴(kuò)徑倒角，其擴(kuò)徑倒角與擴(kuò)徑鎖具倒角相等；所述擴(kuò)徑鎖具端面直徑大于承壓托盤通孔直徑，且內(nèi)部與錨索鎖具配合鎖緊；

39、所述錨索鎖具(5)直徑小于承壓托盤通孔直徑，確保能夠順利穿過承壓托盤與縮徑套筒擋板內(nèi)部配合鎖緊；

40、所述擴(kuò)徑套筒(2)壁厚小于縮徑套筒(7)壁厚，以便實(shí)現(xiàn)不同能力的吸能狀態(tài)。

41、所述擴(kuò)徑套筒(2)與縮徑套筒均為q235低碳鋼材質(zhì)。

42、本發(fā)明的上述先擴(kuò)徑后縮徑式吸能防沖新型中空注漿錨索的使用方法，包括下述步驟：

43、步驟1：根據(jù)工況條件來設(shè)計(jì)所述先擴(kuò)徑后縮徑式吸能防沖新型中空注漿錨索的擴(kuò)徑套筒(2)與縮徑套筒(7)壁厚、直徑、長度、材質(zhì)；

44、步驟2：選擇與縮徑外套筒(6)尺寸相片匹配的鉆頭來打設(shè)大鉆孔，當(dāng)大鉆孔深度達(dá)到縮徑外套筒長度時(shí)，更換與新型中空注漿錨索直徑相匹配的鉆頭，繼續(xù)打設(shè)小鉆孔至新型中空注漿錨索的安裝設(shè)計(jì)深度；

45、步驟3：采用一條ck2360和2條z2360錨固劑將所述的新型中空注漿錨索(1)的錨固段安裝于小鉆孔的底部；

46、步驟4：將所述縮徑外套筒套(6)裝于新型中空注漿錨索(1)上并安裝與大鉆孔底部，依次安裝縮徑口(9)、縮徑套筒(7)、縮徑套筒擋板(8)、承壓托盤(4)、擴(kuò)徑套筒(2)、擴(kuò)徑鎖具(3)；

47、步驟5：安裝5min-10min后張拉新型中空注漿錨索(1)，并安裝錨索鎖具(5)以施加初始預(yù)緊力。

48、下面結(jié)合附圖具體說明本發(fā)明的工作原理：

49、如圖1所示，為本發(fā)明的先擴(kuò)徑后縮徑式吸能防沖新型中空注漿錨索初始安裝完成后示意圖，如圖2所示為本發(fā)明的先擴(kuò)徑后縮徑式吸能防沖新型中空注漿錨索擴(kuò)徑讓位吸能結(jié)構(gòu)示意圖，當(dāng)新型中空注漿錨索處于靜載載荷下，由于擴(kuò)徑套筒存在一定剛度，能夠提供初始承載力保證支護(hù)單元的靜載穩(wěn)定性；在新型中空注漿錨索受到初步?jīng)_擊載荷時(shí)，能夠通過擴(kuò)徑鎖具擴(kuò)張擴(kuò)徑套筒吸收沖擊能量。如圖4所示為本發(fā)明先擴(kuò)徑后縮徑式吸能防沖新型中空注漿錨索的擴(kuò)徑吸能過渡縮徑吸能圖，當(dāng)擴(kuò)徑鎖具在初步?jīng)_擊載荷作用下移動(dòng)到與承壓托盤接觸時(shí)，由于沖擊載荷進(jìn)一步發(fā)育錨索鎖具將擴(kuò)徑鎖具擴(kuò)張，掙脫與擴(kuò)徑鎖具的配合，通過承壓托盤后與縮徑套筒擋板配合進(jìn)行縮徑吸能。如圖6所示，為本發(fā)明先擴(kuò)徑后縮徑式吸能防沖新型中空注漿錨索的縮徑吸能圖，在沖擊載荷進(jìn)一步發(fā)育后，擴(kuò)徑套筒完全擴(kuò)徑后，能夠通過縮徑套筒實(shí)現(xiàn)縮徑吸收沖擊能量，縮徑套筒壁厚大于擴(kuò)徑套筒壁厚，能夠承受更大的沖擊載荷，有效防止新型中空注漿錨索受沖擊載荷過載拉斷及承壓托盤等支護(hù)構(gòu)件受沖擊開裂失效等，能實(shí)現(xiàn)有效控制沖擊地壓、軟巖巷道大變形等巷道圍巖變形問題。

50、顯然，上述實(shí)施實(shí)例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。上述實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定?；谏鲜鰧?shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，也即凡在本技術(shù)的精神和原則之內(nèi)所作的所有修改、等同替換和改進(jìn)等，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍內(nèi)。