【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于矿山压力与巷道支护，尤其是针对井下采掘过程中，受地质构造破碎带影响，出现大量破碎松散煤岩，原有支护无法对其有效控制时，针对破碎部位进行二次支护，具体涉及一种用于构造破碎煤岩二次支护的注浆让压锚杆及使用方法。
技术介绍
1、随着煤炭资源的大量开采，地层浅部的煤炭资源越来越少，已经从浅部低强度开采向深部高应力、高强度开采发展。而在向深部转移的过程中会面临许多问题，尤其是巷道所处的地质条件也越发复杂，巷道围岩变形越来越大，围岩破碎程度也越来越严重。现有的传统初次支护难以将巷道周围的破碎岩体完全聚合在一起，经常出现非均匀性鼓出变形，在工作面回采过程中往往需要大量人力、物力对巷道进行反复维修，并且有时效果甚微，巷道变形严重时会影响工作面的正常回采。同时，传统预应力体系的支护和加固所用的矿用锚杆多为不可延伸锚杆，在受到冲击动载时会无法承受瞬时的冲击而拉断，不能有效解决动载的影响。
2、为了适应构造破碎带煤岩的支护、以及预防瓦斯异常涌出导致的超限事故，目前大部分都采用普通圆钢粘结式锚杆以及针对构造破碎部位进行二次支护，但此支护方式成本高、控制面积小，往往需要反复修缮，此外，所用普通锚杆在支护完成后往往会施加预紧力从而使整体结构更加紧固，不易在外来的作用下产生松弛变形。但松散破碎带往往变形量大，煤岩控制困难，因此锚杆结构内部需要更加丰富的自由度，使得在外力的作用下内部结构能够更好的产生应变松弛，从而降低内部的应力集中程度，保证煤岩的完整性，减少瓦斯异常涌出。基于上述原因，为了适应巷道周围松散煤岩的二次支护，亟需研发一种
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术针对现有技术的不足，本专利技术提供一种用于构造破碎煤岩二次支护的注浆让压锚杆及使用方法，可以有效增大巷道周围破碎岩体的支护面积，提高支护效率，能够有效改善巷道围岩的支护情况，保障井下人员的生命安全。
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种用于构造破碎煤岩二次支护的注浆让压锚杆，包括空心且径向设有注浆孔的杆体，以及套装于杆体上并通过锁紧螺母压紧于岩体上的托盘，所述锁紧螺母与托盘之间让压装置，所述让压装置包括漏斗状的壳体、套在杆体上的让压活塞和弹簧，所述壳体的两端分别通过所述让压活塞和托盘密封，在壳体内形成密闭的液压腔；所述壳体上设有单向回流阀与充液阀，用于液压腔的充压与泄压，利用液压腔中的油压提供支护压力；
4、所述让压活塞滑动设于杆体与壳体之间；所述弹簧套装与杆体上，弹簧一端与锁紧螺母相抵，另一端与让压活塞相抵，通过锁紧螺母施加预紧力。
5、进一步，所述杆体伸入岩体内的一端设有可伸缩爪型锚固装置；所述可伸缩爪型锚固装置包括连接杆、类活塞杆、爪型锚固器；所述连接杆连接于所述杆体的端部，所述连接杆上设有轴向孔与径向孔，所述轴向孔与所述杆体的内孔连通；所述爪型锚固器滑动设于所述径向孔中；所述类活塞杆设于所述杆体的内孔中，并在注浆压力作用下滑动至轴向孔中，从而推动爪型锚固器从径向孔伸出，嵌入岩体中。
6、进一步，所述类活塞杆的前端为子弹型，所述爪型锚固器与类活塞杆呈斜楔配合，通过斜面接触将类活塞杆的轴向移动转变为爪型锚固器的径向移动。
7、进一步，所述爪型锚固器沿连接杆的轴向和径向均分布有多个。
8、进一步，所述杆体的内孔中设有类活塞限位器，防止类活塞杆从杆体尾端滑出。
9、进一步，所述注浆孔位于类活塞杆的前端，未注浆时被类活塞杆封堵，类活塞杆前移后使注浆孔与杆体内孔连通。
10、进一步，所述爪型锚固器远离所述类活塞杆的一端呈三角形，所述径向孔为椭圆孔，径向孔的内壁上设有与径向孔正交的椭圆凹槽；爪型锚固器安装时，从外部插入径向孔后旋转90°卡入椭圆凹槽。
11、进一步，所述壳体内设有活塞限位器，用于让压活塞的移动限位。
12、进一步，所述杆体与类活塞限位器为一体铸造成型，所述连接杆通过螺纹与杆体可拆卸式连接；所述托盘和让压活塞的中心孔上设置有橡胶密封圈，防止液压油渗出。
13、一种用于构造破碎煤岩二次支护的注浆让压锚杆的使用方法，包括以下步骤：
14、第一步：按照要求在待支护的岩石上钻孔，在孔外将可伸缩爪型锚固装置与杆体组装成一体，之后利用锚杆搅拌机将锚杆推至孔底，并利用锚杆剂将锚杆前端部与围岩锚固成一体；
15、第二步：在锚杆孔外段依次安装托盘、壳体、让压活塞、弹簧和锁紧螺母，把单向回流阀中的控制压力升到最高位置，并通过充液阀充入液压油，利用液压腔中的油压提供支护压力，然后旋紧锁紧螺母施加一定的预紧力；由于液压腔两侧的让压活塞和托盘的截面积不同，初始施加的预紧力在液压油的作用下可以按比例改变；
16、第三步：将注浆泵连接到锚杆杆体后端，打开注浆泵，浆液推动类活塞杆前进，使爪型锚固器向外张开，嵌入锚杆周围的岩体中；同时类活塞杆持续向前直至暴露出注浆孔，浆液通过注浆孔流出，将周围岩体结合为整体，增强锚固效果；
17、当巷道围岩发生大变形或者受到冲击动载时，锚杆受到轴向力作用被拉伸，此时弹簧首先被压缩实现让压，抵消一部分围岩内部的能量；当锚杆杆体继续受力后，整个液压装置有向远离围岩方向移动的趋势，当弹簧压缩量达到极限后，由于受到紧缩螺母的阻碍，液压腔逐渐减小，液压油压强增大，提供的支护力变大；当让压活塞持续移动直至触碰到活塞限位器时，此时让压活塞停止移动；当变形以及受力持续加大液压油的压力值超过单项回流阀的预设压力值时，单向阀开启，液压油从单向阀内流出，防止毁坏让压装置。
18、本专利技术的有益效果在于：
19、1、本专利技术设置了让压装置，有效的解决了存在松散破碎岩体的巷道变形量大的问题，同时使锚杆能抵抗更大的冲击力，提高了装置对深部围岩的支护力，尤其是当冲击非常大时深部围岩会发生离层，防止锚杆被拉断。
20、2、本专利技术在锚杆杆体前端增加了可伸缩爪型锚固装置，有效的提高了锚杆与周围岩体的结合程度，使整根锚杆与周围岩体均能有效结合。
21、3、本专利技术设计了注浆结构，通过注浆可以将锚杆周围的破碎岩体粘结在一起，形成一个整体，增大了单根锚杆的有效支护范围，提高了支护效率。
22、本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
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1.一种用于构造破碎煤岩二次支护的注浆让压锚杆，包括空心且径向设有注浆孔的杆体，以及套装于杆体上并通过锁紧螺母压紧于岩体上的托盘，其特征在于：所述锁紧螺母与托盘之间让压装置，所述让压装置包括漏斗状的壳体、套在杆体上的让压活塞和弹簧，所述壳体的两端分别通过所述让压活塞和托盘密封，在壳体内形成密闭的液压腔；所述壳体上设有单向回流阀与充液阀，用于液压腔的充压与泄压，利用液压腔中的油压提供支护压力；
2.根据权利要求1所述的用于构造破碎煤岩二次支护的注浆让压锚杆，其特征在于：所述杆体伸入岩体内的一端设有可伸缩爪型锚固装置；所述可伸缩爪型锚固装置包括连接杆、类活塞杆、爪型锚固器；所述连接杆连接于所述杆体的端部，所述连接杆上设有轴向孔与径向孔，所述轴向孔与所述杆体的内孔连通；所述爪型锚固器滑动设于所述径向孔中；所述类活塞杆设于所述杆体的内孔中，并在注浆压力作用下滑动至轴向孔中，从而推动爪型锚固器从径向孔伸出，嵌入岩体中。
3.根据权利要求2所述的用于构造破碎煤岩二次支护的注浆让压锚杆，其特征在于：所述类活塞杆的前端为子弹型，所述爪型锚固器与类活塞杆呈斜楔配合，通过斜面
4.根据权利要求2所述的用于构造破碎煤岩二次支护的注浆让压锚杆，其特征在于：所述爪型锚固器沿连接杆的轴向和径向均分布有多个。
5.根据权利要求2所述的用于构造破碎煤岩二次支护的注浆让压锚杆，其特征在于：所述杆体的内孔中设有类活塞限位器，防止类活塞杆从杆体尾端滑出。
6.根据权利要求5所述的用于构造破碎煤岩二次支护的注浆让压锚杆，其特征在于：所述注浆孔位于类活塞杆的前端，未注浆时被类活塞杆封堵，类活塞杆前移后使注浆孔与杆体内孔连通。
7.根据权利要求3所述的用于构造破碎煤岩二次支护的注浆让压锚杆，其特征在于：所述爪型锚固器远离所述类活塞杆的一端呈三角形，所述径向孔为椭圆孔，径向孔的内壁上设有与径向孔正交的椭圆凹槽；爪型锚固器安装时，从外部插入径向孔后旋转90°卡入椭圆凹槽。
8.根据权利要求5所述的用于构造破碎煤岩二次支护的注浆让压锚杆，其特征在于：所述壳体内设有活塞限位器，用于让压活塞的移动限位。
9.根据权利要求8所述的用于构造破碎煤岩二次支护的注浆让压锚杆，其特征在于：所述杆体与类活塞限位器为一体铸造成型，所述连接杆通过螺纹与杆体可拆卸式连接；所述托盘和让压活塞的中心孔上设置有橡胶密封圈，防止液压油渗出。
10.一种如权利要求1～9任一项所述的用于构造破碎煤岩二次支护的注浆让压锚杆的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种用于构造破碎煤岩二次支护的注浆让压锚杆，包括空心且径向设有注浆孔的杆体，以及套装于杆体上并通过锁紧螺母压紧于岩体上的托盘，其特征在于：所述锁紧螺母与托盘之间让压装置，所述让压装置包括漏斗状的壳体、套在杆体上的让压活塞和弹簧，所述壳体的两端分别通过所述让压活塞和托盘密封，在壳体内形成密闭的液压腔；所述壳体上设有单向回流阀与充液阀，用于液压腔的充压与泄压，利用液压腔中的油压提供支护压力；
2.根据权利要求1所述的用于构造破碎煤岩二次支护的注浆让压锚杆，其特征在于：所述杆体伸入岩体内的一端设有可伸缩爪型锚固装置；所述可伸缩爪型锚固装置包括连接杆、类活塞杆、爪型锚固器；所述连接杆连接于所述杆体的端部，所述连接杆上设有轴向孔与径向孔，所述轴向孔与所述杆体的内孔连通；所述爪型锚固器滑动设于所述径向孔中；所述类活塞杆设于所述杆体的内孔中，并在注浆压力作用下滑动至轴向孔中，从而推动爪型锚固器从径向孔伸出，嵌入岩体中。
3.根据权利要求2所述的用于构造破碎煤岩二次支护的注浆让压锚杆，其特征在于：所述类活塞杆的前端为子弹型，所述爪型锚固器与类活塞杆呈斜楔配合，通过斜面接触将类活塞杆的轴向移动转变为爪型锚固器的径向移动。
4.根据权利要求2所述的用于构造破碎煤岩二次支护的注浆让压锚杆，其特征在于：...
【专利技术属性】
技术研发人员：和树栋，牛心刚，王中华，姚亚虎，张士岭，廉常军，徐雪战，赵吉玉，陈书鹏，张浩，韩超，严顾鑫，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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