CN103670472B - 一种全长锚固支护的协调变形锚固装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种全长锚固支护的协调变形锚固装置，包括锚杆、垫板和螺母，所述的锚杆包括外螺纹端部、杆体部及螺纹钢端部，所述的外螺纹端部及螺纹钢端部分别位于杆体部的后端和前端，所述的杆体部上套装有弹簧或钢绞线制成的线圈，弹簧或钢绞线制成的线圈的两端焊接在杆体部上，所述的垫板套装在外螺纹端部上，所述的螺母与外螺纹端部的外螺纹连接，用于固定垫板。本发明能够实现全长锚固锚杆与围岩的协调变形，避免了全长锚固锚杆变形量小的缺陷和端锚锚杆锚固段应力集中的缺陷，提高了全长锚固锚杆对大变形围岩的控制作用。

Description

一种全长锚固支护的协调变形锚固装置

技术领域

本发明涉及一种用于工程岩体支护的全长锚固支护的协调变形锚杆装置。

背景技术

随着采矿等地下工程不断的向深部发展，迫切需要一种高效、安全、稳定的支护手段来控制深部工程岩体的稳定。全长锚固型锚杆作为一种主动支护形，由于能持续、稳定地提供高支护力，而且可靠性较好而得到广泛的应用。但是它对具有大变形的高应力软弱围岩的控制效果不如端锚锚杆。全长锚固锚杆没有自由段，因此，变形量有限，在围岩变形量较大之处，应力急剧增加，在围岩变形量较小的部位锚杆受力较小，这种变形的不均匀导致了应力分布的不均匀从而使锚杆产生断裂、滑脱等失稳现象。对于端锚锚杆，在锚固段和锚杆垫板间有自由段，能够产生一定的变形，将浅部围岩的变形转移一部分到深部岩体中，但是其锚杆上的应力在锚固段处集中，易产生断裂等失稳现象。究其原因，在岩围岩变形的不均匀导致锚杆受力的不均匀，以及现有全长锚固锚杆和端部锚固锚杆的协调变形能力较差。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种使得围岩变形的均匀性好和锚杆支护协同能力好的全长锚固协调变形锚杆装置。

本发明采用的技术方案是：包括锚杆、垫板和螺母，所述的锚杆包括外螺纹端部、杆体部及螺纹钢端部，所述的外螺纹端部及螺纹钢端部分别位于杆体部的后端和前端，所述的杆体部上套装有弹簧或钢绞线制成的线圈，线圈的两端焊接在杆体部上，所述的垫板套装在外螺纹端部上，所述的螺母与外螺纹端部的外螺纹连接固定垫板；所述的螺纹钢端部的外径大于杆体部的外径。

上述的全长锚固协调变形锚杆装置中，所述的螺纹钢端部设有内螺纹，并与外螺纹端部的外螺纹相配，还包括加长锚杆，加长锚杆的结构与锚杆的结构相同，将加长锚杆的外螺纹端部与螺纹钢端部螺接。

上述的全长锚固协调变形锚杆装置中，所述的垫板呈弓形。

    与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明在锚杆杆体部及加长锚杆杆体部上均设有弹簧或钢绞线制成的线圈，通过锚固介质与弹簧或钢绞线制成的线圈的作用以及锚杆及加长锚杆自身的增长，能够实现全长锚固锚杆与围岩的协调变形，避免了全长锚固锚杆变形量小的缺陷和端锚锚杆锚固段应力集中的缺陷，提高了全长锚固锚杆对大变形围岩的控制作用；本发明还可实现深孔、加长、分段锚固，从而形成锚杆及加长锚杆与围岩分段协调变形，将围岩变形进一步均匀化，实现锚杆全长均匀承载，对深部工程岩体具有较高的实用价值。

附图说明

    图1为本发明的实施例1的结构示意图。

图2为本发明的实施例2的结构示意图。

图3为本发明的实施例2分解后的结构示意图。

具体实施方式

    下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1所示的是本发明的一个实施例，包括锚杆1、垫板3和螺母2，所述的锚杆1包括外螺纹端部12、杆体部11及螺纹钢端部13，所述的外螺纹端部12及螺纹钢端部13分别位于杆体部11的后端和前端，所述的杆体部11上套装有弹簧或钢绞线制成的线圈14，弹簧或钢绞线制成的线圈14的两端焊接在杆体部上，垫板3套装在外螺纹端部12上，螺母2与外螺纹端部12的外螺纹连接，位于垫板3的后方，用于固定垫板3。所述弹簧或钢绞线制成的线圈14的直径大于杆体部11的直径，使得锚固剂能够同时与弹簧或钢绞线制成的线圈14和锚杆1相粘结。所述的螺纹钢端部13的外径大于杆体部11的外径。

所述的杆体部11和外螺纹端部12均是由高强度钢材所制而成，能提供较大支护力，而且具有一定的拉伸变形能力。杆体部11和外螺纹端部12之间的螺纹钢端部分采用平滑过渡，同时，通过冷作硬化提高螺纹钢端部分杆体强度，保证连接区域的稳定。

图2、图3所示的是本发明的另一个实施例，包括锚杆1和加长锚杆5、垫板3和螺母2，所述的所述锚杆1的螺纹钢端部13设有内螺纹，并与外螺纹端部12的外螺纹相配；所述的加长锚杆5的结构与锚杆的结构相同，加长锚杆5的外螺纹端部52与锚杆1的螺纹钢端部13螺接。所述的螺纹钢端部13的外径大于杆体部11的外径。

本发明还可以包括两根或两根以上的加长锚杆5，相邻的加长锚杆5之间通过一加长锚杆5的外螺纹端部52和另一加长锚杆5的螺纹钢端部53连接；连接后，前端的加长锚杆5的外螺纹端部52与锚杆1的螺纹钢端部13螺接。多根加长锚杆5及锚杆1的连接，实现多段协调变形的锚杆锚固。

本发明的锚杆组件的装配过程：将锚杆1的杆体部11、外螺纹端部12及螺纹钢端部13加工好，然后将弹簧或钢绞线制成的线圈14套于杆体部11上，并将弹簧或钢绞线制成的线圈14两端与杆体部11焊接固定。如果需要加长锚杆5时，制作加长锚杆5及锚杆1后，将相邻的加长锚杆5通过一加长锚杆5的螺纹钢端部53和另一加长锚杆5的外螺纹端部52连接后，与锚杆1连接。

本发明的安装过程：在打好的锚杆孔中装入本发明的锚杆组件，通过注浆或者锚固剂将本发明全长锚固，最后通过弓形垫板3和螺母2对本发明的锚杆组件施加一定的预紧力，这样便完成了安装过程。

本发明的工作原理：在工程岩体中安装好本发明后，随着时间的推移，岩体不断地变形，在靠近自由表面部分岩体变形量最大，对于全长锚固的锚杆来说，这部分岩体对应的锚杆组件所受的应力就最大且比较深部岩体来说要大很多，一般全长锚固锚杆在该段的变形很小，因此容易造成锚杆组件的拉断破坏。换句话说，就是围岩变形的不均匀造成了锚杆组件受力的不均匀，而锚杆组件的变形与围岩的变形不协调从而导致了锚杆的破坏。解决该问题的方法有两个：其一，是增大锚杆组件的变形量来适应岩体的变形，同时，提供一个稳定的支护力约束其变形；其二，是改善围岩的变形不均匀性，使其变形趋于均匀化，从而使锚杆组件全长均匀受力，提高其稳定性。因此，本发明就是基于以上两点而设计发明的。其工作原理如下：在安装好本发明后，靠近自由表面的岩体变形量较大，与锚杆组件产生相对位移，此时锚杆1的杆体部11及加长锚杆5的杆体部51与锚固介质之间产生脱离滑移，使锚杆组件上峰值应力往深部转移，使伸长后的锚杆组件产生变形以适应围岩的变形。此时，锚杆1上的弹簧或钢绞线制成的线圈14及加长锚杆5上的弹簧或钢绞线制成的线圈54与锚固介质协同变形，同时提供一定的约束力控制其无限制的变形，将围岩的变形沿锚杆向深部转移，使得锚固介质的变形在锚杆组件上分布更均匀，增强其锚固稳定性。

Claims (3)

1.一种全长锚固支护的协调变形锚固装置，其特征是：包括锚杆、垫板和螺母，所述的锚杆包括外螺纹端部、杆体部及螺纹钢端部，所述的外螺纹端部及螺纹钢端部分别位于杆体部的后端和前端，所述的杆体部上套装有弹簧或钢绞线制成的线圈，线圈的两端焊接在杆体部上，所述的垫板套装在外螺纹端部上，所述的螺母与外螺纹端部的外螺纹连接固定垫板；所述的螺纹钢端部的外径大于杆体部的外径。

2.根据权利要求1所述的全长锚固支护的协调变形锚固装置，其特征在于：所述锚杆的螺纹钢端部设有内螺纹，并与外螺纹端部的外螺纹相配，还包括加长锚杆，加长锚杆的结构与锚杆的结构相同，加长锚杆的外螺纹端部与锚杆的螺纹钢端部螺接。

3.根据权利要求1或2所述的全长锚固支护的协调变形锚固装置，其特征在于：所述的垫板呈弓形。