一种锚杆托盘及其使用方法技术

本发明专利技术提供一种锚杆托盘及其使用方法，属于巷道、隧道支护技术领域。该锚杆托盘包括套管、下压板和上压板，其中，套管由一个钢管及其一端焊接的四个钢爪组成，下压板由长方体钢板和中心孔组成，上压板由长方体钢板、中心孔和加筋条组成，下压板、上压板的中心孔均为内丝扣，与锚杆头的外丝扣相互匹配，通过丝扣连接。本发明专利技术改变了传统喷锚网支护工艺中先安装锚网后喷浆，或先喷射混凝土后安装锚杆、或先喷浆再安装锚网再喷浆等工序的缺点，改善了喷锚网工艺的支护效果。此外该种锚杆托盘改善了锚杆螺母承载力不足的问题，也大幅度提高了锚杆托盘的承载力。

【技术实现步骤摘要】
一种锚杆托盘及其使用方法
本专利技术涉及巷道、隧道支护
，特别是指一种锚杆托盘及其使用方法。
技术介绍
喷锚网支护已成为国内外地下矿山巷道、公路铁路隧道最常用的支护方式之一，喷锚网作用机理是将不稳定的表面岩体与巷道深部的稳定性岩体通过锚杆杆体联接在一起，达到一个喷锚网与围岩共同作用的联合支护整体。其中喷射混凝土和钢网形成一个围岩表面的坚硬壳体，通过锚杆一端约束该壳体、另一端与稳固围岩相连，形成一个巷道表面内部1-2m范围内的高承压圈，利用该高承压圈的承载能力，实现维护巷道稳定的目的(见图1)。由此可见，由锚杆及其托盘对喷射混凝土及钢网实施有效的约束，对于维护巷道的稳定具有至关重要的作用。反之，如果不能够很好的采用锚杆及托盘对喷射混凝土层及钢网实施有效约束和施压，由于喷射混凝土可以承受较大压应力，但不能承受较大拉应力或者剪应力的特性，喷射混凝土层在无约束的情况下，就会产生内挤、开裂，最终导致巷道失稳(图2)。但从目前喷锚网施工工艺来看，存在如下问题：(1)地应力相对较低的矿山采用单层喷锚网支护时，掘进巷道出渣后，先实施锚杆+钢网支护，而后再喷射混凝土(先喷射混凝土再施工锚网，则必须要再次喷浆以覆盖钢网，增加了施工循环)，这样的话锚杆托盘就不能够有效约束喷射混凝土及钢网层，虽然钢网及喷射混凝土可以形成坚硬壳体，但锚杆及其锚杆托盘不能将该壳体与深部围岩紧密相连，喷锚网联合支护体的作用也就得不到充分发挥；(2)部分地应力比较高的矿山采用双层喷锚网支护方式，即先挂网并安装锚杆，而后喷浆覆盖锚杆及钢网，再进行第二次挂网并安装锚杆，再进行喷浆的掘进工艺。该种施工顺序的问题在于，由于二次支护的锚杆托盘(一般为150mm×150mm×10mm的托盘，或者200mm×200mm×12mm的托盘)表面阻隔了一次、二次支护喷射混凝土之间的接触，托盘处二次支护的喷射混凝土不能牢固的粘附于一次支护的喷射混凝土表面，形成一个支护薄弱区。地应力逐步显现时，一次支护锚杆托盘表面上，二次支护施工的喷射混凝土因未受到约束，先发生变形破坏，并逐步引起周围的喷射混凝土开裂失稳和该锚杆的失效，最终导致巷道的总体变形破坏和失稳；(3)对于采用上述双层喷锚网的高应力矿山，如前所述同样的原理，第一次锚杆托盘无法压住第一次的喷射混凝土，第二次喷浆混凝土也无法受到锚杆托盘的约束，因此对于喷网形成的这个坚硬壳体无法利用两次支护的锚杆及其托盘最大限度约束，大幅度折减了双层喷锚网的支护效果。但不按照上述工序施工，就必须要实施第三次喷浆(因为钢网必须要采用喷射混凝土覆盖才能发挥作用)；(4)传统的锚杆托盘采用螺母将其固定于锚杆上，由于螺母的承载能力有限，常在井下看到螺母在高地应力作用下从锚杆杆体脱落，锚杆托盘没有了螺母的约束，其托盘对喷射混凝土施加的约束载荷随之变为零，支护效果就大打折扣了；(5)井下喷锚网施工中，如果不采取专门的措施，很容易造成喷射混凝土厚度不均的问题。从矿山生产实际来看，该问题也没有得到很好的解决。因此，如何既能够发挥锚杆托盘约束喷射混凝土及钢网层，又可以达到施工便捷、高效，成为一个支护技术难题。
技术实现思路
本专利技术针对地下矿山巷道、公路铁路交通隧道和水利水电隧道等工程在喷锚网施工中，由于前述原因出现的混凝土层开裂、混凝土喷层厚度不一致等导致的巷道失稳问题，提供一种锚杆托盘及其使用方法。该新型锚杆托盘包括套管、下压板和上压板，其中，套管由一个钢管及其一端焊接的四个钢爪组成，套管套在锚杆上，下压板、上压板与锚杆头通过丝扣连接。钢管采用Q235钢材或其他强度能够满足要求的非金属材料加工，钢管内直径为锚杆直径的1.2-1.4倍，壁厚2-3mm，钢管高度与喷射混凝土厚度一致。钢爪是采用Q235钢筋或其他强度能够满足要求的非金属材料加工而成的钢棒，钢筋直径为φ2-4mm，每个钢爪长度为钢筋网网孔尺寸的0.6-0.8倍；四个钢爪的一端焊接于钢管的一端，四个钢爪组成的平面与钢管轴线相互垂直，相邻钢爪之间呈90°均匀分布。下压板为中心开孔的长方体钢板，长为150-200mm，宽为40-60mm，厚度为10-12mm，中心孔为内丝扣，中心孔直径与锚杆直径相同。上压板由一个中心开孔的长方体钢板和两个内含加筋条的三角形钢板组成，三角形钢板焊接于长方体钢板中心孔两侧，长方体钢板长为150-200mm，宽为40-60mm，厚度为10-12mm，中心孔为内丝扣，中心孔直径与锚杆直径相同。该锚杆托盘的使用方法，包括步骤如下：S1：锚杆插入锚杆孔内并固定好后，挂上钢网，再将套管插入锚杆杆体露出孔外的一端，套管上的钢爪一端朝向岩面；S2：将下压板安装到外露的锚杆一端并旋紧，使其下套筒的钢爪将钢筋网紧紧压在岩面上；S3：将上压板拧在该锚杆上，三角形的加筋板作为卡扳手的附着点，将上压板拧紧，并使上、下压板长轴轴线相互垂直。本专利技术有效改善了传统喷锚网支护工艺中先安装锚网，则托盘不能压紧喷射混凝土，大幅度降低了喷锚网的支护效果，如果先喷射混凝土，则钢网在喷射混凝土之外，不能起到钢筋混凝土相互加固的作用，而先喷浆再安装锚网，而后再次喷浆的施工顺序，虽然兼顾了锚杆托盘在喷射混凝土之外，以及钢网在喷射混凝土之内的优点，但使施工工艺过于复杂的问题。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：1、新型锚杆托盘为下压板、上压板的双条形托盘结构，下压板、上压板中心孔均为内丝扣，可视为双螺母结构，无需传统采用螺母固定锚杆托盘方式；2、新型锚杆托盘的使用，解决了传统单层喷锚网支护在不实施分两次喷射混凝土支护工艺的前提下无法将锚杆托盘置于喷射混凝土外部，同时兼顾将钢网置于喷射混凝土内部的施工工艺；也解决了传统双层喷锚网支护第一、第二次安装的锚杆托盘均在喷射混凝土内层的问题，大幅度提高了两层锚杆及锚杆托盘对于各层喷射混凝土及钢网的约束作用，大幅度改善了喷锚网的支护效果；3、新型锚杆托盘采用长条状，长条结构托盘对混凝土的局部隔离作用不会过于集中，上、下层喷射混凝土能够较好的接触粘合，大幅度降低了传统方形托盘导致喷射混凝土局部产生强度弱化区，最终导致支护体产生多米诺骨牌式由点及面破坏失稳的问题；4、具有加筋的锚杆托盘大幅度提高了托盘的抗压能力和抗变形能力，钢网及喷射混凝土形成的坚硬壳体能够得到更大、更好的约束，使锚杆及钢网与喷射混凝土形成的联合支护体能够对围岩起到最大限度的支护作用，有效提高了巷道的稳定性；5、采用带钢爪的套管，既能有效压紧钢网使其紧贴岩面，也起到了指示喷射混凝土厚度的作用。附图说明图1为本专利技术
技术介绍
中“壳体”理论中喷射混凝土支护机理受力图；图2为本专利技术
技术介绍
中锚杆未随喷射混凝土移动现象图；图3为本专利技术套管正视图；图4为本专利技术图3中套管A-A剖面的剖面图；图5为本专利技术下压板正视图；图6为本专利技术图5中下压板剖面图，其中，(a)为B-B剖面，(b)为C-C剖面；图7为本专利技术上压板正本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锚杆托盘，其特征在于：包括套管、下压板和上压板，其中，套管由一个钢管及其一端焊接的四个钢爪组成，套管套在锚杆上，下压板、上压板与锚杆头通过丝扣连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种锚杆托盘，其特征在于：包括套管、下压板和上压板，其中，套管由一个钢管及其一端焊接的四个钢爪组成，套管套在锚杆上，下压板、上压板与锚杆头通过丝扣连接。


2.根据权利要求1所述的锚杆托盘，其特征在于：所述钢管内直径为锚杆的1.2-1.4倍，壁厚2-3mm，钢管高度与喷射混凝土厚度一致。


3.根据权利要求1所述的锚杆托盘，其特征在于：所述钢爪为钢筋加工而成的钢棒，钢筋直径为φ2-4mm，每个钢爪长度为钢筋网网孔尺寸的0.6-0.8倍；四个钢爪的一端焊接于钢管的一端，四个钢爪组成的平面与钢管轴线相互垂直，相邻钢爪之间呈90°均匀分布。


4.根据权利要求1所述的锚杆托盘，其特征在于：所述下压板为中心开孔的长方体钢板，长为150-200mm，宽为40-60mm，厚度为10-12mm，中心孔为内...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩斌，李宏业，邱剑辉，武拴军，骆禧光，王虎，王世博，王永定，何建元，龙卫国，石金彦，李越，高健，钟立鹏，郭军业，张朋，吉坤，
申请(专利权)人：北京科技大学，金川集团股份有限公司龙首矿，
类型：发明
国别省市：北京;11