CN104265339B - 一种挤压、摩擦式吸能锚杆 - Google Patents
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Abstract
本发明分开一种挤压、摩擦式吸能锚杆，包括锚杆体和套筒，套筒内设置吸能衬里管，所述的套筒的末端固定连接末端卡，首端与防进螺母固定连接；所述的锚杆体首端置于吸能衬里管外的套筒内，末端依次穿过吸能衬里管、末端卡置于末端卡之外，所述的挤压、摩擦式吸能锚杆还包括预紧螺母和锚杆托盘，解决现有套筒式可伸长锚杆承载力低、恒阻与大变形功能不均衡的问题，满足巷道围岩大变形的特点，是一种具有较高承载力、结构、安全可靠的恒阻吸能锚杆，结构简单，安全可靠，装配容易，成本低廉，操作便捷。
Description
技术领域
本发明属于矿山工程、水利水电工程、隧道工程等地下工程中安全支护技术领域，涉及一种大变形煤岩体的支护结构，尤其涉及一种挤压、摩擦式吸能锚杆。
背景技术
在矿山工程、水利水电工程、隧道工程等工程支护过程中，锚杆是应用广泛的一种支护装备；随着开采深度的不断增加及大规模的地下工程建设，面临的地质条件越来越复杂，巷道围岩常常表现出高应力、大变形的特点，而传统锚杆延伸率低，在大变形的围岩支护中难以适用；当围岩出现较大变形时，一旦巷道围岩的变形能超过锚杆所能承受的范围，将会造成锚杆等支护装备失效，进而对人员安全及生产安全造成严重威胁。
鉴于传统锚杆在大变形围岩支护体系中的缺陷，国内外先后研发了多种适用于围岩大变形加固的岩石锚杆；现有的锚杆仍然存有诸多缺陷，如申请号为201120066745.X的中国专利公开一种摩擦套筒式吸能锚杆，套筒内布满摩擦齿，柱形摩擦体摩擦套筒内摩擦齿，从而达到吸收围岩变形能的效果，但这种方式不利于实现恒阻并且存在加工困难等问题；申请号为201020632589.4的中国专利公开一种可伸长锚杆，涨管通过与增阻管间的摩擦力传递力，摩擦力达到一定值后涨管与增阻管之间滑动，达到了杆体工作段伸长的目的，但是存在工作段短的问题；专利公开号为CN1544798A的中国专利，公开一种胀壳式锚杆，这种预应力锚杆与钻孔内壁有效接触面积小，绑扎绳易被拉断，导致可施加的预应力小，胀壳夹片容易脱落；专利号201835847U公开的一种超长锚杆，在锚头和锚尾之间设置有至少一个连接部，将锚头和锚尾连接，该锚杆能够控制深部围岩变形并有效解决了由于巷道等空间不足而不能使用长锚杆的问题，但锚杆整体属于刚性不具备吸能功能，对于大变形巷道调节变形量有限，不能允许大变形。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种挤压、摩擦式吸能锚杆，以解决现有套筒式可伸长锚杆承载力低、恒阻与大变形功能不均衡的问题，满足巷道围岩大变形的特点，是一种具有较高承载力、结构、安全可靠的恒阻吸能锚杆。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种挤压、摩擦式吸能锚杆，包括锚杆体和套筒，套筒内设置吸能衬里管，所述的套筒的末端固定连接末端卡，首端与防进螺母固定连接；所述的锚杆体首端置于吸能衬里管外的套筒内，末端依次穿过吸能衬里管、末端卡置于末端卡之外，所述的挤压、摩擦式吸能锚杆还包括预紧螺母和锚杆托盘，所述的锚杆托盘套装在套筒首端部，预紧螺母设置在锚杆托盘与防进螺母之间的套筒外并与套筒螺纹 连接。
一种挤压、摩擦式吸能锚杆，包括锚杆体和套筒，套筒内设置吸能衬里管，所述的套筒的末端固定连接末端卡，首端与防进螺母固定连接；所述的锚杆体首端置于吸能衬里管外的套筒内，末端依次穿过吸能衬里管、末端卡置于末端卡之外，所述的挤压、摩擦式吸能锚杆还包括预紧螺母和锚杆托盘，所述的锚杆托盘套装在锚杆体的末端部，预紧螺母设置在锚杆托盘与锚杆体的末端部之间的锚杆体外并与锚杆体螺纹连接。
优选，所述的防进螺母中心开有通孔。
进一步优选，所述锚杆体的首端设置有摩擦柱台，在摩擦柱台与吸能衬里管之间的锚杆体上设置有楔形柱台。
进一步优选，所述的吸能衬里管为多边形衬里管或者圆衬里管。
进一步优选，所述的套筒为外圆内多边形套筒或者外圆内圆衬里管。
进一步优选，所述的末端卡的内径小于套筒的内径，大于或者等于锚杆体的外径。
本发明的有益效果：本发明的套筒、吸能衬里管、锚杆体、楔形台及摩擦柱台的加工制作简单，各部件统一协调；本发明适应于动压巷道变形破坏特点，可在围岩发生大变形时保持恒阻自动延伸，在此过程中本发明的锚杆仍具有良好的支护作用，具有较高的承载力，结构简单，安全可靠，装配容易，成本低廉，操作便捷。
附图说明
图1为本发明一种挤压、摩擦式吸能锚杆实施例1结构示意图；
图2为本发明一种挤压、摩擦式吸能锚杆实施例2结构示意图；
图3为去除锚杆后图1的A-A剖视图；
图4为去除锚杆后图2的a-a截面图；
图中，1-防进螺母，2-预紧螺母，3-锚杆托盘，4-锚杆体，5-吸能衬里管，6-套筒，7-末端卡，8-楔形柱台，9-摩擦柱台。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1，如图1所示，一种挤压、摩擦式吸能锚杆，包括锚杆体4和套筒6，套筒6内设置吸能衬里管5，所述的套筒6的末端固定连接末端卡7，首端与防进螺母1固定连接；所述的锚杆体4首端置于吸能衬里管5外的套筒6内，末端依次穿过吸能衬里管5、末端卡7置于末端卡7之外，所述的挤压、摩擦式吸能锚杆还包括预紧螺母2和锚杆托盘3，所述的锚杆托盘3套装在套筒6首端部，预紧螺母2设置在锚杆托盘3与防进螺母1之间，置于套筒6外并与套筒6螺纹连接；如图3所示，所述的套筒6为外圆内圆套筒，如图3所示，所 述的吸能衬里管5为六边形衬里管。防进螺母1主要作用是保持套筒6端部的稳定性，可防止图1中锚杆体端头瞬间断裂进出套筒所造成的安全隐患，防进螺母1中心开有通孔，以保持筒壁内外气压一致；预紧螺母2和套筒6螺纹连接，将锚杆托盘3与套筒6固定于围岩体中；锚杆体4采用高强度螺纹钢材料制成，其位于套筒6内部的端头处设计楔形柱台8和摩擦柱台9，楔形柱台8负责将吸能衬里管5挤压成为圆形形成工作阻力，摩擦柱台9负责与被挤压成圆形的吸能衬里管5紧密接触形成工作阻力；当套筒6内的锚杆体端头相对运动到套筒末端的时候，末端卡7阻止其继续运动而导致结构失效，使锚杆体4或者套筒6发生拉伸断裂，进而可以达到更大的支护强度。
当锚固剂选用树脂锚固剂时，本发明的一种优选使用方法是：
1)按照锚杆体4的长度在待支护岩体内打锚孔，锚孔直径大于锚杆体4的直径；
2)拓宽岩体外侧锚孔直径及深度，直径略大于套筒外径，深度为套筒长度；
3)在内侧锚孔中依次放入速凝树脂锚固药卷和缓凝锚固药卷，将本发明挤压、摩擦式吸能锚杆整体放入锚孔中，锚杆体4插入内侧锚孔；
4)通过锚杆安装机将锚杆体旋转压入锚孔，锚固药卷受挤压破裂并均匀搅拌，充满锚孔，待其凝固后，对锚杆体施加一定的预紧力，拧紧预紧螺母2固定外锚固端。
实施例2，如图2所示，一种挤压、摩擦式吸能锚杆，包括锚杆体4和套筒6，套筒6内设置吸能衬里管5，所述的套筒6的末端固定连接末端卡7，首端与防进螺母1固定连接；所述的锚杆体4首端置于吸能衬里管5外的套筒6内，末端依次穿过吸能衬里管5、末端卡7置于末端卡7之外，所述的挤压、摩擦式吸能锚杆还包括预紧螺母2和锚杆托盘3，所述的锚杆托盘3套装在锚杆体4的末端部，预紧螺母2设置在锚杆托盘3与锚杆体4的末端部之间的锚杆体4外，并与锚杆体4螺纹连接；如图4所示，所述的套筒6为外圆内六边形套筒，所述的吸能衬里管5为圆形衬里管。防进螺母1主要作用是保持套筒6端部的稳定性，如图2所示，防进螺母1中心无通孔，便于锚固；预紧螺母2和锚杆体4螺纹连接，将锚杆托盘3与锚杆体4固定于围岩体中；锚杆体4采用高强度螺纹钢材料制成，其位于套筒6内部的端头处设计楔形柱台8和摩擦柱台9，楔形柱台8负责将吸能衬里管5挤压形成工作阻力，摩擦柱台9负责与被挤压的吸能衬里管5紧密接触形成工作阻力；当套筒6内锚杆体4端头相对运动到套筒6末端的时候，末端卡7阻止其继续运动而导致的结构失效，使锚杆体4或者套筒6发生拉伸断裂，进而可以达到更大的支护强度。
当锚固剂选用树脂锚固剂时，本发明的一种使用方法是：
1)按照本发明的挤压、摩擦式吸能锚杆的整体长度在待支护岩体内打锚孔，锚孔直径大于套筒6直径；
2)在锚孔中依次放入速凝树脂锚固药卷和缓凝锚固药卷，将本发明的挤压、摩擦式吸能锚杆整体放入锚孔中；
3)通过锚杆安装机将锚杆体4旋转压入锚孔，锚固药卷受挤压破裂并均匀搅拌，充满锚孔，待其凝固后，对锚杆体4施加一定的预紧力，拧紧预紧螺母2固定外锚固端。
在本发明应用于巷道中时，巷道围岩发生大变形初期的能量较大，巷道变形能超出锚杆所能承受的变形能范围时，楔形柱台8挤压吸能衬里管5发生变形，产生工作阻力，摩擦柱台9在套筒6的支撑下与吸能衬里管5紧密接触，产生工作阻力；本发明随着围岩大变形表现出径向拉伸的大变形。而后围岩变形能释放变小，直到小于本发明工作时的最小工作阻力，锚杆体4与吸能衬里管5停止相对运动，巷道再次处于稳定状态。
Claims (4)
1.一种挤压、摩擦式吸能锚杆，其特征在于：包括锚杆体和套筒，包括锚杆体和套筒，套筒内设置吸能衬里管，所述的套筒的末端固定连接末端卡，首端与防进螺母固定连接；所述的锚杆体首端置于吸能衬里管外的套筒内，末端依次穿过吸能衬里管、末端卡置于末端卡之外，所述的挤压、摩擦式吸能锚杆还包括预紧螺母和锚杆托盘，所述的锚杆托盘套装在套筒首端部，预紧螺母设置在锚杆托盘与防进螺母之间的套筒外并与套筒螺纹连接；所述锚杆体的首端设置有摩擦柱台，在摩擦柱台与吸能衬里管之间的锚杆体上设置有楔形柱台；所述的吸能衬里管为多边形衬里管或者圆衬里管，所述的套筒为外圆内多边形套筒或者外圆内圆衬里管。
2.一种挤压、摩擦式吸能锚杆，其特征在于：包括锚杆体和套筒，套筒内设置吸能衬里管，所述的套筒的末端固定连接末端卡，首端与防进螺母固定连接；所述的锚杆体首端置于吸能衬里管外的套筒内，末端依次穿过吸能衬里管、末端卡置于末端卡之外，所述的挤压、摩擦式吸能锚杆还包括预紧螺母和锚杆托盘，所述的锚杆托盘套装在锚杆体的末端部，预紧螺母设置在锚杆托盘与锚杆体的末端部之间的锚杆体外并与锚杆体螺纹连接；所述锚杆体的首端设置有摩擦柱台，在摩擦柱台与吸能衬里管之间的锚杆体上设置有楔形柱台；所述的吸能衬里管为多边形衬里管或者圆衬里管，所述的套筒为外圆内多边形套筒或者外圆内圆衬里管。
3.根据权利要求1所述的一种挤压、摩擦式吸能锚杆，其特征在于：所述的防进螺母中心开有通孔。
4.根据权利要求1或者2所述的一种挤压、摩擦式吸能锚杆，其特征在于：所述的末端卡的内径小于套筒的内径，大于或者等于锚杆体的外径。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Pan Yishan Inventor after: Wang Aiwen Inventor after: Meng Cunying Inventor after: Li Zhonghua Inventor after: Li Guozhen Inventor after: Zeng Xianghua Inventor before: Pan Yishan Inventor before: Meng Cunying Inventor before: Zeng Xianghua Inventor before: Wang Aiwen Inventor before: Li Zhonghua Inventor before: Li Guozhen |
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| COR | Change of bibliographic data | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160824 |