CN105178994A - 一种可循环使用锚杆及其支护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锚杆，尤其涉及一种可循环使用锚杆，其主要用于围岩支护，可循环使用锚杆包括：杆体、至少一锚固刀具、推杆以及托盘，托盘可拆卸的安装于杆体的外端；杆体靠近内端端头处设有一容纳腔，容纳腔横向贯穿杆体，杆体内还贯穿有一轴向通孔，通孔一端连通至杆体外端面，通孔另一端与容纳腔垂直连通；锚固刀具安装于容纳腔内，锚固刀具的一端与杆体枢接，锚固刀具能相对于杆体旋转，锚固刀具的部分伸出容纳腔外；推杆能装入通孔内，且推杆长度大于通孔的长度，利用推杆的顶端顶抵于锚固刀具的一侧边，推杆能带动锚固刀具旋转，使锚固刀具的部分伸出容纳腔外。本发明不仅具有起效快、成本低，而且还具有可回收再利用等优点。

Description

一种可循环使用锚杆及其支护方法

技术领域

本发明涉及一种锚杆，尤其涉及一种可循环使用锚杆及其支护方法。

背景技术

我国正处于工程建设高速发展时期，在矿山、水利、交通等领域涉及大量洞室围岩稳定性问题，特别是在工程实践中，出现了大量的塌方、岩爆、冲击地压等灾害。目前对于这些工程灾害的控制，主要依靠传统预应力锚杆加固体系及其衍生支挡结构工程。近些年来锚杆支护技术发展很快，继几乎全部使用锚杆支护的美国、澳大利亚之后，英国也迅速赶了上来，经过几年的发展，锚杆支护在英国占据了主导地位，英国自从澳大利亚引进技术之后，锚杆支护比例逐年上升。目前澳、英两国正积极的向国外推销他们的锚杆支护技术，印度、印尼、波兰、日本、南非等国都不同程度地予以引进。

锚杆支护凭借其显著的安全可靠性、经济优越性在世界各国矿井、水电、交通、建筑等工程领域广泛应用。锚杆支护是在边坡、岩土深基坑等地表工程及隧道、采场等地下硐室施工中采用的一种加固支护方式。用金属件、木件、聚合物件或其他材料制成杆柱，打入地表岩体或硐室周围岩体预先钻好的孔中，利用其头部、杆体的特殊构造和尾部托板(亦可不用)，或依赖于黏结作用将围岩与稳定岩体结合在一起而产生悬吊效果、组合梁效果、补强效果，以达到支护的目的。

目前锚杆可分为：1.木锚杆，我国使用的木锚杆有两种，即普通木锚杆和压缩木锚杆；2.钢筋或钢丝绳砂浆锚杆，以水泥砂浆作为锚杆与围岩的粘结剂；3.倒楔式金属锚杆，这种锚杆曾经是使用最为广泛的锚杆形式之一，由于它加工简单，安装方便，且具有一定的锚固力，因此这种锚杆在一定范围内至今还在使用；4.管缝式锚杆，是一种全长摩擦锚固式锚杆，这种锚杆具有安装简单、锚固可靠、初锚力大、长时锚固力随围岩移动而增长等特点；5.树脂锚杆，用树脂作为锚杆的粘结剂，成本较高；6.快硬膨胀水泥锚杆，采用普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥加入外加剂而成，具有速凝、早强、减水、膨胀等特点；7.双快水泥锚杆，是由成品早强水泥和双快水泥按一定比例混合而成的，具有快硬快凝、早强的特点。但是传统的锚杆锚固能力欠佳，锚杆一次性使用，浪费水泥、树脂等资源。并且现有锚杆还具起效慢、成本高、施工期长、不能回收等缺点，而且现有的机械锚杆抗拔力低、可靠性差、不能检修，因此研发一种锚固能力强、可重复使用的锚杆已成为当前锚杆支护技术发展的关键问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明的主要目的在于，提供一种可循环使用锚杆，其不仅可循环使用，而且还具有结构简单、操作方便、锚固能力强、锚固起效快、可靠性高等优点。

为解决上述问题，本发明提供一种可循环使用锚杆，其主要用于围岩支护，所述可循环使用锚杆包括：杆体、至少一锚固刀具、推杆以及托盘，其特征在于，所述托盘可拆卸的安装于所述杆体的外端；

所述杆体靠近内端端头处设有一容纳腔，所述容纳腔横向贯穿所述杆体，所述杆体内还贯穿有一轴向通孔，所述通孔一端连通至所述杆体外端面，所述通孔另一端与所述容纳腔垂直连通；

所述锚固刀具安装于所述容纳腔内，所述锚固刀具的一端与所述杆体枢接，所述锚固刀具能相对于杆体旋转，当其旋转至一角度时，所述锚固刀具的部分伸出所述容纳腔外，并且其一侧边顶抵于所述容纳腔的顶部；

所述推杆能装入所述通孔内，且所述推杆长度大于所述通孔的长度，利用所述推杆的顶端顶抵于所述锚固刀具的一侧边，所述推杆能带动所述锚固刀具旋转，使锚固刀具的部分伸出所述容纳腔外。

在本发明的一实施例中，所述锚固刀具为两个，所述两个锚固刀具对称的安装于所述容纳腔内部，所述推杆的顶端顶抵于所述两个锚固刀具相对的两个侧边。

在本发明的一实施例中，还包括一旋转轴，所述旋转轴穿过所述容纳腔，并且与所述杆体固定连接，所述锚固刀具枢接于所述旋转轴。

在本发明的一实施例中，还包括一固定件，所述固定件连接于所述杆体的外端，并且将所述托盘顶抵于锚孔周围的岩面上。

基于上述构思，还包括一铰链装置，所述铰链装置连接于所述旋转轴及锚固刀具上，当所述推杆带动锚固刀具旋转至开启或关闭时，所述铰链装置为锚固刀具提供一辅助弹力。

基于上述构思，所述托盘安装于所述推杆的外端，所述推杆能定位于所述通孔内，所述固定件连接于所述推杆的外端，并且将所述托盘顶抵于锚孔周围的岩面上。

基于上述构思，所述推杆的顶端为凸球面结构。

基于上述构思，所述锚固刀具概呈三角形结构。

基于上述构思，所述锚固刀具采用高强度耐磨精钢制成。

基于上述构思，所述杆体采用金属材质制成。

本发明提供的可循环使用锚杆，其具有锚固刀具的特点，使得本发明可循环重复使用，大大提高了锚杆的利用率，从而有效节省了施工成本；通过锚固刀具对岩层的咬合，大大提高了锚固效率，并且抗拔能力较强，解决了传统的锚杆锚固能力欠佳等一系列问题，从而减少了事故的发生率；由于其整体结构简单、安装方便、操作容易，可以使得锚固时起效较快、成本低、方便检修、可靠性高、而且有效缩短了工期。对岩层支护中新型锚杆技术的发展和应用都有重要价值。

附图说明

图1为可循环使用锚杆的锚固刀具闭合状态的剖视示意图；

图2为图1所示的锚固刀具的立体示意图；

图3为可循环使用锚杆的锚固刀具开启状态的剖视示意图；

图4为图1所示的可循环使用锚杆A部放大示意图。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

下面结合附图，详细描述本发明的具体实施例，图1为可循环使用锚杆的锚固刀具闭合状态的剖视示意图。图2为图1所示的锚固刀具的立体示意图。图3为可循环使用锚杆的锚固刀具开启状态的剖视示意图。

如图1至图3所示，本发明提供一种可循环使用锚杆，其主要用于围岩支护，可循环使用锚杆包括：杆体1、至少一锚固刀具2、推杆3以及托盘4，托盘4可拆卸的安装于杆体1的外端；

杆体1靠近内端端头11处设有一容纳腔13，容纳腔13横向贯穿杆体1，杆体1内还贯穿有一轴向通孔14，通孔14一端连通至杆体1外端面12，通孔14另一端与容纳腔13垂直连通；

锚固刀具2安装于容纳腔13内，锚固刀具2的一端21与杆体1枢接，锚固刀具2能相对于杆体1旋转，当其旋转至一角度时，锚固刀具2的部分伸出容纳腔13外，并且其一侧边22顶抵于容纳腔13的顶部131；

推杆3能装入通孔14内，且推杆3长度大于通孔14的长度，利用推杆3的顶端31顶抵于锚固刀具的一侧边22，推杆3能带动锚固刀具2旋转，使锚固刀具2的部分伸出容纳腔外。

如图1所示，杆体1可以采用金属制成，其应该具有相应的强度，例如可采用高强度钢制成，或者其它材质制成。杆体1的一端设有端头11，在锚固时端头11位于岩土的深处，端头11可以是一体形成于杆体1上，当然其可以是与杆体1采用分体式设计，另外端头11的具体形状可以是圆锥形、或者采用凸球面的设计，本发明并不限其具体形状以及与杆体的连接。杆体1的另一端安装有托盘4，托盘4与杆体1可拆卸的连接在一起，并且压抵于岩土的外表面上。

杆体1靠近内端端头11处设有一容纳腔13，容纳腔13横向贯穿杆体1，其具体的形状可以形成于杆体1内部的一长方体结构。该容纳腔13可以在杆体1制作时一体成型，也可以在杆体1制成后进行再加工而制成，本发明并不限制其具体结构以及加工方式；杆体1内还贯穿有一轴向通孔14，通孔14的一端连通于杆体1的外端面12，而另一端则与上述容纳腔13垂直连通。通孔14的形状可以为圆形或矩形，优选为圆形，但本发明不限制其具体形状。其加工方式可以采用上述容纳腔13的加工方式，本实用新并不限制其具体的加工方式。采用上述设计，杆体1不仅结构简单，而且加工便，可以有效节省施工成本。

如图2所示，锚固刀具2大体的形状可呈三角形结构，采用三角形结构使其可以方便的容置于容纳腔13内，便于操作使用。锚固刀具2可以采用高强度耐磨精钢制成，使用此材质制成，使得锚固刀具2不仅可以重复使用，延长使用寿合，而且可以有效的高锚固强度，当然本发明并不限制锚固刀具2的具体形状及材质。

请结合照图1及图3，将至少一个锚固刀具2竖向的安装于容纳腔13内，并且容纳腔13能够完全容纳锚固刀具2。锚固刀具2的一端21与杆体1枢接，即锚固刀具2顶端与杆体1枢接，并且锚固刀具2能相对于杆体1旋转，当锚固刀具旋转至一角度时，锚固刀具2的部分可伸出容纳腔13外，并且其上方的一侧边22顶抵于容纳腔13的顶部131。当然锚固刀具2的数量还可以是两个或者多个，在本发明的一实施例中，可将两个锚固刀具2对称的安装于容纳腔13的内部，其具体安装方式可参照上述安装方式，本发明并不对锚固刀具的数量及安装方式进行限制。

在本发明的一实施例中，还包括一旋转轴5，旋转轴5具体可为一螺钉，旋转轴5依次穿过杆体1以及容纳腔13后，再与杆体1固定连接。旋转轴5与杆体之间的连接方式也可以为固定式连接，例如可将旋转轴5也可以直接与容纳腔5两侧的杆体焊接固定，本发明并不限制其具体的连接方式，同样旋转轴5类型本发明亦不进行限定。如图2所示，上述锚固刀具2的一端21设有一枢接孔23，锚固刀具2通过枢接孔23可以枢接于旋转轴5上，并且锚固刀具可相对于杆体1旋转。安装时，可先将旋转轴5穿过上述枢接孔23，然后再与杆体1进行固定连接，本发明并不对其安装顺序及方式进行限定。通过增加锚固刀具2以及旋转轴5，可以大大提高本发明的锚固能力，增加旋转轴5还可以使得锚固刀具2更加便于旋转，同时还便于拆卸检修。

请参照图1及图3，推杆3可以采用与杆体1相同的材质制成，其截面形状应当与上述通孔14相对应，并且推杆3的长度要大于通孔14的长度。推杆3的顶端31为凸起球面结构，采用此结构主要是为了便于更好的带动锚固刀具2旋转。推杆3安装于上述通孔14中，并且可在通孔14中上下活动，也就是说通孔14的孔径应当大于推杆3的直径。在实际应用时，推杆3的顶端31顶抵于锚固刀具的一侧边22，或者顶抵于两个锚固刀具相对的两个侧边22，推杆3能带动锚固刀具2旋转，使锚固刀具2的部分伸出容纳腔13外并插入岩土层中，以此可使得本发明提供锚杆锚固起效快，并且可达到增强锚固性能的效果。锚固完成后，可将推杆3从通孔14取出，采用此种设计，可以使推杆3重复循环使用，大大缩短了施工时间，并且有效的节省了施工成本。

在本发明的一实施例中，还包括一固定件6，固定件6具体可为一固定螺栓，固定件6可拆卸的连接杆体1的外端。其主要作用在于将托盘4固定于杆体1的外端，并且将托盘4顶抵于锚孔周围的岩面上。另外本发明提供的托盘4也可采用多种样式的托盘，例如可采用平形托盘、蝶形托盘等类型，本发明并不限制固定件6以及托盘4的具体类型及连接方式。

在本发明的一实施例中，托盘4还可以直接安装于推杆3的外端，其与推杆3的连接方式具体可采螺纹连接。推杆3能定位于上述通孔14中，其与通孔14也可以采用螺纹连接。在实际使用时，可将推杆3旋进通孔14，以带动锚固刀具2旋转至开启状态，然后将托盘4连接于推杆3的外端，将固定件6连接于推杆3的外端，并且将托盘4顶抵于锚孔周围的岩面上。于本实施例中，固定件6及托盘4与推杆3的连接均采用螺纹连接，推杆3与通孔14的连接方式也采用螺纹连接，但是本发明并不对此进行限制，但是其连接方式应该为可拆卸式连接，以便于本发明可回收再利用，以节省施工成本，而且便于检修。

如图4所示，图4为图1所示的可循环使用锚杆A部放大图。在本发明的一实施例中，还包括一铰链装置7，所述铰链装置7具体可为一弹性簧片，而锚固刀具2还设有一定位凸块。铰链装置7配合锚固刀具2的定位凸块，可以使锚固刀具2便于开启或关闭。当然铰链装置7也可以为一涡卷弹簧，铰链装置7偏轴设置，也可以使锚固刀具2便于开启或关闭。本发明并不限制铰链装置的具体类型。

在实际应用时，当推杆3带动锚固刀具2旋转至一定角度时，铰链装置7可以为锚固刀具提供一个向上的力，以此辅助锚固刀具2快速打开呈开启状态；当需要回收锚杆时，首先将锚杆向内推动，此时锚固刀具2的旋转方向相反，当旋转至一定角度时，铰链装置7可以为锚固刀具2提供一个向下的力，以此辅助锚固刀具2快速的收纳进容纳腔13内。通过增加铰链装置7，可以使得本发明操作更为简便，并且在布设及回收锚杆时，可以大量节约施工时间，大大提高了本发明的易用性以及适用性。

本发明提供的可循环使用锚杆的具体实施方法，首先使用钻孔机在围岩上预先转出钻孔，然后将锚杆在钻孔内推入钻孔底部，此时推动推杆向孔内运动，推杆的顶端推动锚固刀具的侧边,使锚固刀具呈开启状态，此时锚固刀具开启后与孔壁接触，然后将锚杆向回拉伸,确定锚固刀具在轴向压力的作用下插入岩层中，然后将托盘安装锚杆或者推杆上，最将固定件安装于锚杆的外端或者推杆的外端，并且将托盘顶抵于岩层表面，通过锚固刀具、锚杆以及托盘的共同作用对岩体进行支护。

锚杆的回收，首先卸载安装于锚杆或推杆外端的固定件以及托盘，使锚固力失效，此时锚杆可在钻孔中活动，然后向钻孔内部推动锚杆，由于锚固刀具插入岩层中相对固定位置，推动锚杆可以使锚固刀具旋转而收纳入容纳腔内，然后转动锚杆确认锚固刀具己收回，最后抽出锚杆完成对锚杆的回收，可对锚杆进行检修，以便于循环再利用。

本发明提供的可循环使用锚杆，因其具有锚固刀具的特点，使得本发明可循环重复使用，大大提高了锚杆的利用率，从而有效节省了施工成本；通过锚固刀具对岩层的咬合，大大提高了锚固效率，并且抗拔能力较强，解决了传统的锚杆锚固能力欠佳等一系列问题，从而减少了事故的发生率；由于其整体结构简单、安装方便、操作容易，可以使得锚固时起效较快、成本低、方便检修、可靠性高、而且有效缩短了工期。对岩层支护中新型锚杆技术的发展和应用都有重要价值。

虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种可循环使用锚杆，其主要用于围岩支护，所述可循环使用锚杆包括：杆体、至少一锚固刀具、推杆以及托盘，其特征在于，所述托盘可拆卸的安装于所述杆体的外端；

所述杆体靠近内端端头处设有一容纳腔，所述容纳腔横向贯穿所述杆体，所述杆体内还贯穿有一轴向通孔，所述通孔一端连通至所述杆体外端面，所述通孔另一端与所述容纳腔垂直连通；

所述锚固刀具安装于所述容纳腔内，所述锚固刀具的一端与所述杆体枢接，所述锚固刀具能相对于杆体旋转，当其旋转至一角度时，所述锚固刀具的部分伸出所述容纳腔外，并且其一侧边顶抵于所述容纳腔的顶部；

所述推杆能装入所述通孔内，且所述推杆长度大于所述通孔的长度，利用所述推杆的顶端顶抵于所述锚固刀具的一侧边，所述推杆能带动所述锚固刀具旋转，使锚固刀具的部分伸出所述容纳腔外。

2.如权利要求1所述的可循环使用锚杆，其特征在于，所述锚固刀具为两个，所述两个锚固刀具对称的安装于所述容纳腔内部，所述推杆的顶端顶抵于所述两个锚固刀具相对的两个侧边。

3.如权利要求1所述的可循环使用锚杆，其特征在于，还包括一旋转轴，所述旋转轴穿过所述容纳腔，并且与所述杆体固定连接，所述锚固刀具枢接于所述旋转轴。

4.如权利要求1所述的可循环使用锚杆，其特征在于，还包括一固定件，所述固定件连接于所述杆体的外端，并且将所述托盘顶抵于锚孔周围的岩面上。

5.如权利要求3所述的可循环使用锚杆，其特征在于，还包括一铰链装置，所述铰链装置连接于所述旋转轴及锚固刀具上，当所述推杆带动锚固刀具旋转至开启或关闭时，所述铰链装置为锚固刀具提供一辅助弹力。

6.如权利要求4所述的可循环使用锚杆，其特征在于，所述托盘安装于所述推杆的外端，所述推杆能定位于所述通孔内，所述固定件连接于所述推杆的外端，并且将所述托盘顶抵于锚孔周围的岩面上。

7.如权利要求1至5的任一所述的可循环使用锚杆，其特征在于，所述锚固刀具概呈三角形结构。

8.如权利要求1至5的任一所述的可循环使用锚杆，其特征在于，所述锚固刀具采用高强度耐磨精钢制成。

9.一种可循环使用锚杆的支护方法，其主要用于围岩支护，所述可循环使用锚杆包括：杆体、至少一锚固刀具、推杆以及托盘，其特征在于，所述托盘可拆卸的安装于所述杆体的外端；

所述杆体靠近内端端头处设有一容纳腔，所述容纳腔横向贯穿所述杆体，所述杆体内还贯穿有一轴向通孔，所述通孔一端连通至所述杆体外端面，所述通孔另一端与所述容纳腔垂直连通；

所述锚固刀具安装于所述容纳腔内，所述锚固刀具的一端与所述杆体枢接，所述锚固刀具能相对于杆体旋转，当其旋转至一角度时，所述锚固刀具的部分伸出所述容纳腔外，并且其一侧边顶抵于所述容纳腔的顶部；

所述推杆能装入所述通孔内，且所述推杆长度大于所述通孔的长度，利用所述推杆的顶端顶抵于所述锚固刀具的一侧边，所述推杆能带动所述锚固刀具旋转，使锚固刀具的部分伸出所述容纳腔外；

所述可循环使用锚杆支护方法，该方法包括如下步骤:

使用钻孔机在围岩上预先转出钻孔；

锚杆的支护，将锚杆在钻孔内推入钻孔底部，推动推杆向孔内运动，推杆的顶端推动锚固刀具的侧边,使锚固刀具呈开启状态，锚固刀具开启后与孔壁接触，将锚杆向回拉伸,确定锚固刀具在轴向压力的作用下插入岩层中，然后将托盘安装锚杆或者推杆上，将固定件安装于锚杆的外端或者推杆的外端，并且将托盘顶抵于岩层表面，通过锚固刀具、锚杆以及托盘的共同作用对岩体进行支护；

锚杆的回收，卸载安装于锚杆或推杆外端的固定件以及托盘，使锚固力失效，锚杆可在钻孔中活动，向钻孔内部推动锚杆，由于锚固刀具插入岩层中相对固定位置，推动锚杆可以使锚固刀具旋转而收纳入容纳腔内，转动锚杆确认锚固刀具己收回，抽出锚杆完成对锚杆的回收。