CN104712355B - 一种柔性抗剪锚杆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柔性抗剪锚杆，包括锚固单元，膨胀单元和托盘（11），通过膨胀引线（8）带动圆管（9）内部的十字片（1）向下运动，十字片（1）中的破损装置（1‑2）将膨胀药剂（10）划破，膨胀药剂（10）反应物质体积增大，溢出圆管（9），推动承载片（7）往上部运动，使得高强度承载线（4）拉紧，紧固附在托盘（11）上。抽拉锚固引线（5），带动十字片（1）往下运动，十字片（1）中的破损装置（1‑2）将锚固药剂（6）划破，锚固药剂（6）反应物质将高强度承载线（4）与周围煤岩体固定在一起。本发明解决了在较大的剪应力支护环境中，现有锚杆因抗剪能力差，容易被剪断，从而失去巷道支护能力的问题。

Description

一种柔性抗剪锚杆
技术领域
本发明涉及一种矿井巷道支护结构材料，尤其是一种可以抵抗水平剪应力的锚杆。
背景技术
目前煤矿井下巷道所使用的锚杆是用金属材料或者金属材料加无机材料等构成的，此类支护锚杆具有较强的轴向承载能力，可以承载很大的拉应力，横向承载能力较小，抗剪能力较差，在有较大的剪应力使用环境中，此类锚杆容易被剪断，失去巷道支护能力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种柔性抗剪锚杆，用以克服在较大的剪应力支护环境中，现有锚杆因抗剪能力差，易被剪断，从而失去巷道支护能力等问题。
本发明技术方案为：一种柔性抗剪锚杆，它包括锚固单元、膨胀单元、引线、托盘、高强度承载线等部分。
锚固单元包含开有承载线孔的承载片，承载片上方为锚固药剂，锚固药剂上方为十字片，十字片下端设置有复位弹簧，十字片上开有承载线孔和引线孔，引线孔内有锚固引线。承载片上布置与十字片上相同的承载线孔和引线孔。复位弹簧一端与十字片的中心相连，另一端固定在承载片的中心位置。锚固药剂固定在承载片上，分别位于十字片破损装置的正下方。锚固引线一端固定在十字片中心，另一端依次穿过复位弹簧、承载片、托盘中心引线孔。
膨胀单元包含圆管，圆管内设置有膨胀药剂，膨胀药剂上方为十字片，十字片下端设置有复位弹簧，十字片上开有承载线孔和引线孔，引线孔内有膨胀引线。圆管为中空结构，两端开口，断面呈圆环形，一端与承载片相连，另一端与托盘相连。例如通过胶水实现承载片与圆管的连接；而托盘上开有凹槽，圆管以插入托盘中心凹槽的形式与托盘相连。膨胀单元十字片位于圆管内侧，承载片下方，与复位弹簧相连。膨胀单元的复位弹簧一端与十字片相连，另一端与托盘中心相连。膨胀药剂位于圆管内壁侧，分别位于十字片破损装置的正下方。膨胀引线一端固定于十字片引线孔上，另一端穿过圆管内部的复位弹簧及托盘中心引线孔。
十字片呈十字形，中部开有引线孔，孔径大于锚固引线与膨胀引线直径之和，每条边内宽外窄，内宽边上开有承载线孔，孔径大于承载线直径，边的末端（最外侧）为破损装置，破损装置可以是刀片，也可以是其它能够将药剂切开的结构，其目的是跟随十字片向下运动时，可以将锚固药剂或者膨胀药剂划开，让里面的液体流出来，相互混合。
锚固药剂和膨胀药剂为建筑、煤矿等领域常用的锚固剂和膨胀剂。
托盘中部开有引线孔，孔径小于复位弹簧直径，大于锚固引线与膨胀引线直径之和。托盘上还设置有承载线孔，四个承载线孔呈对称布置（与十字片上的承载线孔位置对应），分别位于托盘中部引线孔两侧。
锚固引线和膨胀引线的另一端延伸至托盘中部的引线孔外侧。锚固引线比膨胀引线长，先启动膨胀单元，膨胀物质将承载片向上部撑起，带动锚固引线向上运动；此外，膨胀物质溢出圆管，与钻孔周围岩石紧密接触，启动锚固引线时，锚固药剂不会因裂隙流向杆体，只能在承载片上方。
锚固单元十字片的承载线孔和引线孔、膨胀单元十字片的承载线孔和引线孔以及托盘上的承载线孔和引线孔在垂直投影方向一一对应。
承载线的两端与锚固单元十字片相连，并相继穿过承载片、膨胀单元十字片和托盘上的承载线孔。举例来说，高强度承载线一端固定在十字片承载线孔上，另一端穿过承载片承载线孔、承载片下方的十字片的承载线孔、托盘上的承载线孔，经托盘底部，再次穿过托盘上的另一个承载线孔、承载片下方的十字片承载线孔、承载片承载线孔，与承载片上部的十字片承载线孔连接。
所述承载线为高强度的尼龙线或者高强度的钢丝线，比如神舟飞船降落时，其上的降落伞就是通过高强度尼龙线与飞船相连接的，这种承载线强度高，有柔性。
本发明的有益效果体现在有剪应力较大的巷道围岩环境中，通过施工柔性抗剪锚杆，不仅可以有较大的轴向承载能力，还可以承受较大的水平剪应力。杆体中的膨胀物质及高强度承载线，具有柔性，克服了在较大的剪应力支护环境中，现有的锚杆因抗剪能力差，容易被剪断，失去巷道支护能力等问题。
附图说明
图1为本发明结构主视图；
图2为本发明结构俯视图；
图3为图2中A区域放大示意图；
图4为图1中B区域放大示意图；
图5为图1中C区域放大示意图；
图6为图1中D区域放大示意图。
具体实施方式
如图1～6所示，一种柔性抗剪锚杆，主要由锚固单元、膨胀单元、杆体、引线、托盘、高强度承载线等部分构成。
锚固单元包括十字片1、复位弹簧2、锚固药剂6、承载片7、锚固引线5等。复位弹簧2一端与十字片1的中心相连，另一端固定在承载片7的中心位置。承载片7上布置与十字片1上相同的引线孔3-2及承载线孔3-1。锚固药剂6固定在承载片7上，分别位于十字片1破损装置1-2的正下方。锚固引线5一端固定在十字片1中心，另一端穿过复位弹簧2、承载片7中心引线孔3-2、托盘11中心引线孔3-2。
杆体上的膨胀单元主要由圆管9、膨胀药剂10、十字片1、复位弹簧2、膨胀引线8构成。圆管9为中空结构，两端开口，断面呈圆环形，一端与承载片7相连，另一端与托盘11相连。十字片1位于圆管9内侧，承载片7下方，与复位弹簧2相连。复位弹簧2一端与十字片1相连，另一端与托盘11中心相连。膨胀药剂10位于圆管9内壁侧，分别位于十字片1破损装置1-2的正下方。膨胀引线8一端固定于十字片1引线孔3-2上，另一端穿过圆管9内部的复位弹簧2及托盘11中心引线孔3-2。
膨胀药剂10和锚固药剂6可以采用合适形状（例如图2中的圆柱体形封装形式）的包装袋密封好后附着（使用胶水）在圆管9内壁和承载片7上。
如图2和图3所示，十字片1呈十字形，中部开有引线孔3-2，孔径大于锚固引线5与膨胀引线8直径之和，每条边内宽外窄，内宽边1-1上开有承载线孔3-1，孔径大于承载线4直径，最外侧为破损装置1-2。
如图3所示，十字片1在托盘11的垂直投影位置，布置与十字片1上相同的引线孔3-2及承载线孔3-1，即锚固单元十字片1的承载线孔3-1和引线孔3-2、膨胀单元十字片1的承载线孔3-1和引线孔3-2以及托盘11上的承载线孔3-1和引线孔3-2在垂直投影方向一一对应。
如图1所示，高强度承载线4一端固定在十字片1承载线孔3-1上，另一端穿过承载片7承载线孔3-1、承载片7下方的十字片1承载线孔3-1、托盘11承载线孔3-1，经托盘11底部，再次穿过其对称侧（关于托盘中心引线孔对称的承载线孔，如图6所示）的托盘11承载线孔3-1、承载片7下方的十字片1承载线孔3-1、承载片7承载线孔3-1，与承载片7上部的十字片1承载线孔3-1连接。
实际操作时，通过抽拉膨胀引线8带动圆管9内部的十字片1向下运动，十字片1中的破损装置1-2将膨胀药剂10划破，在圆管9内部发生化学反应，反应物质体积增大，溢出圆管9，推动承载片7往上部运动，使得高强度承载线4拉紧，紧固附在托盘11上。多次抽拉膨胀引线8，在复位弹簧2的作用下，十字片1中的破损装置1-2实现往复运动，使膨胀药剂10均匀混合。
抽拉锚固引线5，带动十字片1往下运动，十字片1中的破损装置1-2将锚固药剂6划破，发生化学反应，反应物质将高强度承载线4与周围煤岩体固定在一起。多次抽拉锚固引线5，在复位弹簧2的作用下，十字片1中的破损装置1-2实现往复运动，使锚固药剂6均匀混合。

Claims (4)

1.一种柔性抗剪锚杆，包括杆体，其特征在于：所述杆体包含膨胀单元，膨胀单元上方为锚固单元，膨胀单元下方为托盘（11）；
所述膨胀单元包含圆管（9），圆管（9）内设置有膨胀药剂（10），膨胀药剂（10）上方为十字片（1），十字片（1）下端设置有复位弹簧（2），十字片（1）上开有承载线孔（3-1）和引线孔（3-2），引线孔（3-2）内有膨胀引线（8）；
所述锚固单元包含开有承载线孔的承载片（7），承载片（7）上方为锚固药剂（6），锚固药剂（6）上方为十字片（1），十字片（1）下端设置有复位弹簧（2），十字片（1）上开有承载线孔（3-1）和引线孔（3-2），引线孔（3-2）内有锚固引线（5）；
所述十字片（1）呈十字形，包含四条边，中部开有引线孔（3-2），每条边内宽外窄，内宽边上开有承载线孔（3-1），边的末端为破损装置（1-2）；
所述锚固引线（5）和膨胀引线（8）的另一端延伸至托盘（11）中部的引线孔（3-2）外侧；
承载线（4）的两端与锚固单元十字片（1）相连，并相继穿过承载片（7）、膨胀单元十字片（1）和托盘（11）上的承载线孔（3-1）。
2.根据权利要求1所述的一种柔性抗剪锚杆，其特征在于：圆管（9）为中空结构，其两端开口，断面呈圆环形，一端与承载片（7）相连，另一端与托盘（11）相连。
3.根据权利要求1所述的一种柔性抗剪锚杆，其特征在于：锚固单元十字片（1）的承载线孔（3-1）和引线孔（3-2）、膨胀单元十字片（1）的承载线孔（3-1）和引线孔（3-2）以及托盘（11）上的承载线孔（3-1）和引线孔（3-2）在垂直投影方向一一对应。
4.根据权利要求1所述的一种柔性抗剪锚杆，其特征在于：托盘（11）中部的引线孔（3-2）孔径小于复位弹簧（2）直径，大于锚固引线（5）与膨胀引线（8）直径之和。
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