一种耦合压力作用巷道的智能化锚网喷联合支护结构制造技术

本发明专利技术公开了一种耦合压力作用巷道的智能化锚网喷联合支护结构，包括喷射改性纤维混凝土、弹塑性注浆锚杆和智能化分布式光纤监测模块。针对复杂围岩巷道的支护难题，以普通喷射混凝土为基础，添加橡胶颗粒、玻璃砂和纤维改性以增加喷射混凝土的韧性。同时，通过弹塑性注浆锚杆增加锚拉支护的弹塑性变形能力，基于光频域反射技术的分布式光纤监测模块实现支护结构应变和开裂的长效监测，且通过信号中继传输至地面控制室。本支护结构具备自监和自检功能，能够提前预警，避免地质灾害的发生。避免地质灾害的发生。避免地质灾害的发生。

【技术实现步骤摘要】
一种耦合压力作用巷道的智能化锚网喷联合支护结构


[0001]本专利技术涉及矿井建设
，具体涉及一种耦合压力作用巷道的智能化锚网喷联合支护结构。

技术介绍

[0002]复杂围岩条件下的巷道建设总是会遇到不同的围岩变形和控制问题，一直没有一种适应性较强的支护方式可以同时兼顾破碎围岩的注浆，动压作用下的弹塑性让压变形，富水围岩的抗渗性要求，以及巷道服役期间的长效监测和安全预警。21世纪是我国地下工程大发展时期，在巷道建设中因支护失效引起的工程事故已经造成众多的人员伤亡和巨大的经济损失。

技术实现思路

[0003]针对上述存在的技术不足，本专利技术的目的是提供一种耦合压力作用巷道的智能化锚网喷联合支护结构，其能够有效兼顾复杂围岩下的各种支护需求，可大大提高支护效果，减小工程灾害，具有较好的经济和社会效益。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]本专利技术提供一种耦合压力作用巷道的智能化锚网喷联合支护结构，包括网架格栅，所述网架格栅固定在巷道围岩上的弹塑性注浆锚杆上，所述弹塑性注浆锚杆包括钻入锚杆钻孔内的外套杆，所述外套杆膨胀时其外壁能够与锚杆钻孔内壁形成摩擦自锁，所述外套杆端部设有外卡环，所述外套杆内嵌入内杆，所述内杆中部固定有内卡环，所述内卡环和外卡环之间设有刚性弹簧，所述内杆连通内卡环旋入外套杆时促使外套杆膨胀，所述内杆内部中空便于向锚杆钻孔内注浆；所述内杆伸出锚杆钻孔的部分通过垫板、可塑变形圈以及转向螺母锁紧；所述网架格栅包括内外两层格栅，两层格栅之间填充有混凝土。
[0006]优选地，所述可塑变形圈为中空的圆环圈，能够根据受压的荷载发生一定塑性变形，所述转向螺母包括内螺母和能够旋转的外螺母，外螺母能够根据锚杆锚拉力发生转向，可塑变形圈抵在外螺母上，外螺母与内螺母之间设有滚珠 ，所述转向螺母上还设有用于限制外螺母最大转向角度的限位。
[0007]优选地，网架格栅的混凝土内布置有若干分布式光纤监测模块，网架格栅上还设有信号箱，用于放置信号调制解调仪和传输中继站模块。
[0008]优选地，所述内杆的外径大于外套杆的内径。
[0009]优选地，所述网架格栅通过焊接或绑扎的方式固定在弹塑性注浆锚杆上，网架格栅的两个格栅之间的间距为200mm。
[0010]本专利技术的有益效果在于：本结构通过新设计的锚杆实现注浆、弹塑性让压和锚拉力转向的兼顾。分布式光纤监测模块实现了喷层混凝土长效的开裂和应变监测，实现了服役期的智能化安全预警。本结构能够有效兼顾复杂围岩下的各种支护需求，可大大提高支护效果，减小工程灾害，具有较好的经济和社会效益。
附图说明
[0011]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0012]图1为本专利技术实施例提供的一种耦合压力作用巷道的智能化锚网喷联合支护结构的结构示意图；
[0013]图2为本专利技术实施例提供的弹塑性注浆锚杆整体结构图；
[0014]图3为本专利技术实施例提供的弹塑性注浆锚杆端部的示意图；
[0015]图4为纤维混凝土示意图；
[0016]图5为信号箱示意图。
[0017]附图标记说明：
[0018]1、弹塑性注浆锚杆；2、网架格栅；3、混凝土；4、分布式光纤监测模块；5、信号箱；51、信号调制解调仪；52、传输中继站模块；6、巷道围岩；11、外套杆；12、内杆；13、中空流道；14、内卡环；15、外卡环；16、刚性弹簧；17、垫板；18、可塑变形圈；19、转向螺母；191、限位；192、滚珠；31、玻纤；32、玻璃砂；33、瓜子片；34、细砂。
实施方式
[0019]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]如图1至图3所示，一种耦合压力作用巷道的智能化锚网喷联合支护结构，包括网架格栅2，所述网架格栅2固定在巷道围岩6上的弹塑性注浆锚杆1上，所述弹塑性注浆锚杆1包括钻入锚杆钻孔内的外套杆11，所述外套杆11膨胀时其外壁能够与锚杆钻孔内壁形成摩擦自锁，所述外套杆11端部设有外卡环15，所述外套杆11内嵌入内杆12，所述内杆12中部固定有内卡环14，所述内卡环14和外卡环15之间设有刚性弹簧16，所述内杆12连通内卡环14旋入外套杆11时促使外套杆11膨胀，所述内杆12内部设有中空流道13，便于向锚杆钻孔内注浆；所述内杆12伸出锚杆钻孔的部分通过垫板17、可塑变形圈18以及转向螺母19锁紧；所述网架格栅2包括内外两层格栅，两层格栅之间填充有混凝土3。
[0021]混凝土3选用改性喷射纤维混凝土，其是在一般喷射混凝土中加入橡胶颗粒、玻璃砂和玻纤，橡胶颗粒按瓜子片等体积10%替换，玻璃砂按砂等质量5%替换，玻纤长度为18mm，以水泥：砂：瓜子片：水=1:2:2:0.45为准，纤维为总体积掺量的0.5%，另按水泥质量的3%添加速凝剂。
[0022]所述可塑变形圈18为中空的圆环圈，能够根据受压的荷载发生一定塑性变形，所述转向螺母19包括内螺母和能够旋转的外螺母，外螺母能够根据锚杆锚拉力发生转向，可塑变形圈18抵在外螺母上，外螺母与内螺母之间设有滚珠 192，所述转向螺母19上还设有用于限制外螺母最大转向角度的限位191。
[0023]网架格栅2的混凝土内布置有若干分布式光纤监测模块4，网架格栅2上还设有信
号箱5，用于放置信号调制解调仪51和传输中继站模块52。
[0024]所述内杆12的外径大于外套杆11的内径。
[0025]所述网架格栅2通过焊接或绑扎的方式固定在弹塑性注浆锚杆1上，网架格栅2的两个格栅之间的间距为200mm。
[0026]本实施例还提供上述耦合压力作用巷道的智能化锚网喷联合支护结构的支护方法，包括以下步骤：
[0027]步骤一：在巷道围岩上钻进锚杆钻孔，置于弹塑性注浆锚杆1，通过内杆12的旋转使得外套杆11的膨胀以卡在钻孔深处，弹塑性注浆锚杆1外端依次安装垫板17、可塑变形圈18和转向螺母19，转向螺母19包括限位191和滚珠192。
[0028]步骤二：进行挂网，通过焊接或绑扎的方式搭建如图1的网架格栅2，格栅的厚度根据喷层的设计厚度确定，呈方形或菱形格栅，网架格栅2的两个格栅之间设置200mm搭接。
[0029]步骤三：进行注浆，内杆12属于中空杆体，是浆液的流动通道。浆液在围岩弱结构面中的扩散会造成围岩不同程度的膨胀，引起弹塑性注浆锚杆1拉力会发生一定的转向，此时通过转向螺母19可实现自动调整，减小弹塑性注浆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耦合压力作用巷道的智能化锚网喷联合支护结构，其特征在于：包括网架格栅(2)，所述网架格栅(2)固定在巷道围岩(6)的弹塑性注浆锚杆(1)上，所述弹塑性注浆锚杆(1)包括钻入锚杆钻孔内的外套杆(11)，所述外套杆(11)膨胀时其外壁能够与锚杆钻孔内壁形成摩擦自锁，所述外套杆(11)端部设有外卡环(15)，所述外套杆(11)内嵌入内杆(12)，所述内杆(12)中部固定有内卡环(14)，所述内卡环(14)和外卡环(15)之间设有刚性弹簧(16)，所述内杆(12)连通内卡环(14)旋入外套杆(11)时促使外套杆(11)膨胀，所述内杆(12)内部中空便于向锚杆钻孔内注浆；所述内杆(12)伸出锚杆钻孔的部分通过垫板(17)、可塑变形圈(18)以及转向螺母(19)锁紧；所述网架格栅(2)包括内外两层格栅，两层格栅之间填充有混凝土(3)。2.如权利要求1所述的一种耦合压力作用巷道的智能化锚网喷联合支护结构，其特征在于：所述可塑变形圈(18)为中空...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤玉如，彭大鹏，朱才坤，薛文和，李强，潘昕，庞建勇，邹久群，黄林，姚韦靖，
申请(专利权)人：淮南矿业集团有限责任公司谢桥煤矿，
类型：新型
国别省市：