CN103104271A - 一种锚索断裂冲击缓冲保护装置 - Google Patents

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Abstract

一种锚索断裂冲击缓冲保护装置，包括依次套装在锚索上的圆锥塞和开口圆筒；所述的圆锥塞包括开有中心通孔的锥形筒，锥形筒外壁上开有与中心通孔相连通的三个呈120°分布的径向通孔，径向通孔入孔段开有扩径预留孔，径向通孔内设有预紧销和套装在预紧销上的弹簧，径向通孔孔口设有封装螺母；所述的开口圆筒包括沿轴向开有贯穿槽的内锥孔套筒，内锥孔套筒大锥孔一端的筒壁上均布有多个轴向豁口。本装置安装在锚索上，当锚索断裂时，锚索将带动圆锥塞向孔口方向移动，当圆锥塞进入开口圆筒内时，在圆锥塞和预紧销压力作用下，开口圆筒产生膨胀，其与钻孔壁之间的摩擦力增强，从而可以限制圆锥塞和锚索的移动，起到锚索断裂冲击的缓冲保护。

Description

一种锚索断裂冲击缓冲保护装置
技术领域
本发明涉及一种锚索断裂冲击缓冲保护装置，尤其适用于采矿巷道支护或水利工程开挖支护等技术领域。
背景技术
目前，锚索支护技术已广泛应用于矿山开采和水利水电开发等的岩土工程加固中。尤其在煤矿井下巷道支护中，锚索支护的比例在逐渐提高，部分所处地应力比较高的巷道，井下施工时要求“排排见锚索”。预应力锚索技术的推广，保障了地下洞室和煤矿巷道等的安全性。研究表明，通过锚索的拉力，可将围岩临空面附近的应力向深部转移至强度较高的岩层，预应力锚索配合锚杆等支护措施，可有效发挥支护结构的作用。
随着岩土工程向深部转移，围岩中的应力逐渐提高，预应力锚索受到的拉力也逐渐加大，当锚索受力接近其抗拉强度或组成锚索的钢绞线存在缺陷时，锚索就可能断裂，此时锚索会急速冲出钻孔，给设备和人员的安全带来极大的威胁。另一方面，当锚索锚固段的围岩比较松软或存在水时，锚固剂的作用会减弱，当受到扰动，如采动等的影响时，锚索锚固体系也可能失效，使锚索脱离钻孔。
岩土工程中，目前尚缺乏有效阻止锚索断裂后冲出钻孔的装置，如在某些煤矿巷道中，将铁丝缠绕在锚索锁具上，然后再将铁丝连接于锚网上，以此来缓冲锚索断裂后的运动，由于铁丝尤其是铁丝与锚网连接处的强度较低，无法承受锚索断裂时巨大的冲击作用。因此，急需一种有效实现锚索断裂后的缓冲保护装置。
发明内容
本发明的目的是针对已有技术中存在的问题，提供一种结构简单、使用方便的锚索断裂冲击缓冲保护装置。
为了实现上述目的，本发明的锚索断裂冲击缓冲保护装置，包括依次套装在锚索上的圆锥塞和开口圆筒；所述的圆锥塞包括开有中心通孔的锥形筒，锥形筒外壁上开有与中心通孔相连通的三个呈120°分布的径向通孔，径向通孔入孔段开有扩径预留孔，径向通孔内设有预紧销和套装在预紧销上的弹簧，径向通孔孔口设有封装螺母；所述的开口圆筒包括沿轴向开有贯穿槽的内锥孔套筒，内锥孔套筒大锥孔一端的筒壁上均布有多个轴向豁口。
所述的开口圆筒的外径稍小于锚索钻孔孔径；所述的圆锥塞的大锥一端外径大于开口圆筒内锥孔套筒小锥孔内径；所述多个轴向豁口为3-4个。
有益效果：本发明可用于采矿巷道支护或水利工程开挖中的支护，可用于锚索受力较大或锚固段岩层松软，解决锚索可能断裂或锚固段可能失效的情况，解决锚索结构失效时急速冲出钻孔的问题，缩小锚索断裂冲击运动过程中的位移量，保障人员和设备的安全。具体优点有：
1、生产工艺简单，现场安装灵活，可有效消耗锚索断裂时的冲击能量，限制锚索冲击过程中的位移量，起到锚索断裂冲击的缓冲保护；
2、通过调节锚索上布置缓冲保护装置的个数，可以适应不同设计载荷条件下的锚索断裂冲击防护，其作用明显优于目前所采取的措施；
3、通过调节开口圆筒和圆锥塞在钻孔中的位置，可以实现锚索压力分散功能，提高锚索锚固结构的承载能力，从而使得在锚索正常工作时该装置也能发挥作用。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图；
图2是本发明中的圆锥塞结构示意图；
图3是图2中的A-A剖面图；
图4是本发明中的开口圆筒的正视图；
图5是本发明中的开口圆筒的侧视图。
图中，1-锚索，2-锚索锁具，3-托盘，4-围岩，5-开口圆筒，6-圆锥塞，7-锚固剂，8-弹簧，9-封装螺母，10-预紧销，11-扩径预留孔，12-轴向豁口，13-贯穿槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的说明：
本发明的锚索断裂冲击缓冲保护装置，主要由依次套装在锚索1上的圆锥塞6和开口圆筒5构成；图2和图3所示，所述的圆锥塞6包括开有中心通孔的锥形筒，锥形筒外壁上开有与中心通孔相连通的三个呈120°分布的径向通孔，径向通孔入孔段开有扩径预留孔11，径向通孔内设有预紧销10和套装在预紧销10上的弹簧8，径向通孔孔口设有封装螺母9；图4和图5所示，所述的开口圆筒5包括沿轴向开有贯穿槽13的内锥孔套筒，内锥孔套筒大锥孔一端的筒壁上均布有多个轴向豁口12，多个轴向豁口12为3-4个；所述的开口圆筒5的外径稍小于锚索钻孔孔径；所述的圆锥塞6的大锥一端外径大于开口圆筒5内锥孔套筒小锥孔内径。
使用过程：如图1所示，将锚索1利用锚固剂7固定在围岩4中的锚索钻孔中后，沿锚索将圆锥塞6推入锚索钻孔，然后推入开口圆筒5，圆锥塞6和开口圆筒5相距一定距离，使锚索变形或移动量小时，缓冲装置不发挥作用以利于锚索拉力作用的充分发挥，最后安装托盘3，通过锚索锁具2固定锚索1并施加预紧力。将预紧销10置入预留孔11中，然后将弹簧8放置在预紧销10上，最后通过预留孔11外端的封装螺母9将弹簧8限制于预留孔11中。 
工作原理：在锚索正常工作条件下，在弹簧的作用下，预紧销将圆锥塞固定于锚索上；当锚索断裂产生较大位移时，圆锥塞将进入开口圆筒，在圆锥塞和预紧销的压力作用下，开口圆筒产生膨胀，其与钻孔壁之间的摩擦力增强，阻止锚索与钻孔壁的相对移动；同时，在开口圆筒的挤压下，预紧销与锚索间的接触更紧密，防止圆锥塞与锚索产生相对滑动；该缓冲机构可以在锚索产生较大位移时快速起作用，可以通过增加锚索上布置缓冲机构的数量，确保有效耗散锚索断裂时的冲击能量，减小锚索的位移量。

Claims (4)

1.一种锚索断裂冲击缓冲保护装置，其特征在于：它包括依次套装在锚索上的圆锥塞（6）和开口圆筒（5）；所述的圆锥塞（6）包括开有中心通孔的锥形筒，锥形筒外壁上开有与中心通孔相连通的三个呈120°分布的径向通孔，径向通孔入孔段开有扩径预留孔(11)，径向通孔内设有预紧销(10)和套装在预紧销(10)上的弹簧(8)，径向通孔孔口设有将弹簧(8)限制于径向通孔内的封装螺母(9)；所述的开口圆筒（5）包括沿轴向开有贯穿槽(13)的内锥孔套筒，内锥孔套筒大锥孔一端的筒壁上均布有多个轴向豁口(12)。
2. 根据权利要求1所述的一种锚索断裂冲击缓冲保护装置，其特征在于：所述的开口圆筒（5）的外径稍小于锚索钻孔孔径。
3.根据权利要求1所述的一种锚索断裂冲击缓冲保护装置，其特征在于：所述的圆锥塞（6）的大锥一端外径大于开口圆筒（5）内锥孔套筒小锥孔内径。
4.根据权利要求1所述的一种锚索断裂冲击缓冲保护装置，其特征在于：所述多个轴向豁口(12)为3-4个。
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