CN105422151A - 一种可延伸吸能锚固装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可延伸吸能锚固装置。它包括锚杆杆体、预紧防脱套、波状套筒、凸形螺母、垫片、防滑套、托盘和螺母，所述的波状套筒套装于锚杆杆体上，预紧防脱套设于锚杆杆体与波状套筒的连接处，并分别与锚杆杆体与波状套筒螺接，所述锚杆杆体位于波状套筒内的一端与凸形螺母螺接，凸形螺母的另一端设有垫片、防滑套、锚杆杆体，波状套筒的端头设有托盘和螺母。本发明能够为软岩和深部围岩的支护提供较大的协调变形量和恒定的工作阻力，从而实现多次吸能和延伸；本发明在受到冲击地压作用时，波状套筒和预紧防脱套的同时作用，产生瞬间大延伸而整体结构不破坏，可以起到抗冲击的作用。

Description

一种可延伸吸能锚固装置

技术领域

本发明涉及一种锚杆，特别涉及一种用于软岩及深部围岩支护的可延伸吸能锚固装置。

背景技术

随着能源消耗量和开采强度的加大，国内外的大多数矿井已进入深部开采，于是高地应力、大变形量等现象开始呈现在深部工程岩体的支护面前，成为影响矿井安全生产的主要问题。现有的大部分普通锚杆延伸率不足、延伸后强度降低以及不能抗冲击，已经不能适应深部工程岩体的高地应力和大变形性特点，基于此，出现了许多既能提供足够的锚固力又能适应较大变形的吸能锚杆。

国内外现阶段已经出现的吸能锚杆有很多，其中国外的有澳大利亚的Garford锚杆、加拿大的Yield-Lok锚杆、奥地利的Roofex锚杆、瑞典的新型吸能锚杆和挪威的D锚杆等等。国内目前也已经出现了一些吸能锚杆，主要有：CTC-yield锚杆、CRLD锚杆、新型高强预应力让压锚杆、动压软岩巷道用让压锚杆、新型可伸长锚杆。它们在结构和功能上都有着各自的特点。挪威的D锚杆杆体结构简单却受力合理，还有些是在材料上比较特殊，如瑞典新型吸能锚杆杆体结构简单，但杆体材料特殊，具有较好地吸能让压性能。加拿大的Yield-Lok锚杆屈服装置的结构和材料都很新颖，工作性能稳定。奥地利的Roofex锚杆结构设计虽然简单，但屈服性能较好。我国的CRLD锚杆屈服装置采用筒状结构，实现了较大的屈服位移能力。但上述吸能锚杆有些是材料特殊，有些是结构复杂加工困难，因此加工成本很高。

发明内容

为了解决现有锚杆对深部出现的高应力、大变形量工程岩体支护效果不良的技术问题，本发明提供一种能够实现围岩与锚杆协调变形的可延伸吸能锚固装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种可延伸吸能锚固装置，包括锚杆杆体、预紧防脱套、波状套筒、凸形螺母、垫片、防滑套、托盘和螺母，所述的波状套筒套装于锚杆杆体上，预紧防脱套设于锚杆杆体与波状套筒的连接处，并分别与锚杆杆体与波状套筒螺接，所述锚杆杆体位于波状套筒内的一端与凸形螺母螺接，凸形螺母的另一端设有垫片、防滑套，波状套筒的端头设有托盘和螺母。

上述的可延伸吸能锚固装置中，所述的凸形螺母为内螺纹结构，其外表面呈凸起的圆弧形，凸起的圆弧段与波状套筒内的圆弧段相匹配。

上述的可延伸吸能锚固装置中，所述的防滑套为内螺纹结构，其长度大于凸形螺母长度的两倍。

上述的可延伸吸能锚固装置中，所述的防滑套垫片为外径大于与凸形螺母接触处外径的钢垫片。

上述的可延伸吸能锚固装置中，所述的波状套筒的两端均为外螺纹结构，一端外径大的用于安装托盘和螺母，一端外径小的外螺纹处对称开有两条缝，为预紧缝。

可延伸吸能的锚固原理：通过可延伸吸能锚固装置与普通锚杆配合，对围岩进行支护期间，当围岩应力高度集中开始发生变形时，锚杆自身受到拉力作用，锚杆是通过杆体的凸形部分与波状套筒间产生的摩擦力来提供支护力的；当锚杆杆体受到的拉力小于波状套筒的屈服强度时，该锚杆保持原状即可保证支护围岩的稳定；当锚杆杆体受到的拉力等于或者大于波状套筒的屈服强度时，与凸形部分接触的波状套筒的波峰段开始产生变形，接触部分的套筒直径增大，在增大的过程中上述可延伸吸能锚固装置即开始吸能，并产生了少量的相对位移，此时已经吸收了部分围岩变形能，使围岩的变形得到了缓解；若围岩积聚的变形能仍然很大时，则与锚杆凸形部分接触处的套筒继续变形，当套筒此处内径增大到与凸形的直径相当时，该锚杆瞬间会产生一定的相对位移，从而使围岩变形能得以释放，进而围岩趋于稳定，即完成了一次吸能过程；当围岩再次高度应力集中时即进行下一次吸能。

本发明的技术效果在于：1）本发明通过波状套筒、预紧防脱套与杆体凸形部分的组合，安装到普通锚杆上便可以提供较大的协调变形量实现吸能，并且可以提供较为恒定的工作阻力，从而控制软岩及深部围岩的大变形量、冲击打压等工程灾害；2）本发明可通过调整装置构件尺寸可以与任意直径普通锚杆进行配合使用；3）本发明加工成本较低，减小了吸能装置构件加工的难度，使其批量化生产的成本更低。

附图说明

图1本发明的结构示意图。

图2是本发明的剖视图。

图3是本发明中波状套筒的结构示意图。

图4是本发明中的锚杆杆体结构示意图。

附图中的说明：

1——锚杆杆体，2——预紧防脱套，3——波状套筒，4——托盘，5——螺母，6——波状套筒波峰段，7——波状套筒波谷段，8——预紧缝，9——凸形螺母，10——垫片，11——防滑套，12——锚杆杆体螺纹段。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步的详细说明。

如图1、图2所示，本发明包括锚杆杆体1、预紧防脱套2、波状套筒3、凸形螺母9、垫片10、防滑套11、托盘4和螺母5，所述的波状套筒套3装于锚杆杆体1上，预紧防脱套2设于锚杆杆体1与波状套筒3的连接处，并分别与锚杆杆体1与波状套筒3螺接，所述锚杆杆体1位于波状套筒3内的一端与凸形螺母9螺接，凸形螺母9的另一端设有垫片10、防滑套11，波状套筒的端头设有托盘和螺母。

如图3所示，图3为本发明中波状套筒的结构示意图。波状套筒3上设有波状套筒波峰段6、波状套筒波谷段7、预紧缝8。

本发明装配步骤：如图2所示，首先，将凸形螺母9、垫片10、防滑套11依次安装在锚杆杆体1的螺纹段12上适当位置；将已具有凸形结构的杆体装入波状套筒3；其次，将预紧防脱套2在拧固在预紧缝8所在的外螺纹处；然后，如附图所示依次安装托盘4和螺母5。然后即完成了锚杆的组装。

本发明的安装过程：首先在指定位置通过钻机打钻孔；其次，在孔内放入树脂药卷；然后，将装配好的锚杆装入孔内；接下来，旋转锚杆搅碎树脂药卷；最后，安装托盘和螺母紧固锚杆。

本发明的工作原理：在围岩变形的过程中，锚杆杆体1与波状套筒3产生相对滑动。由于波状套筒3内壁与锚杆杆体的凸形螺母9的接触面为波状，于是波状套筒3内壁在限制凸形螺母9相对滑动时会产生塑性变形，此时围岩体内积聚的应变能被吸收，从而协调了围岩的变形。由于波状套筒3的内壁为波状，所以相对滑动一个波形即为一个周期。此外，拧固在波状套筒3预紧缝侧的预紧防脱套2可以防止本发明受到冲击时从套筒中脱离失效，从而具有抗冲击的作用。

Claims (5)

1.一种可延伸吸能锚固装置，其特征在于:包括锚杆杆体、预紧防脱套、波状套筒、凸形螺母、垫片、防滑套、托盘和螺母，所述的波状套筒套装于锚杆杆体上，预紧防脱套设于锚杆杆体与波状套筒的连接处，并分别与锚杆杆体与波状套筒螺接，所述锚杆杆体位于波状套筒内的一端与凸形螺母螺接，凸形螺母的另一端设有垫片、防滑套，波状套筒的端头设有托盘和螺母。

2.根据权利要求书1所述的可延伸吸能锚固装置，其特征在于：所述的凸形螺母为内螺纹结构，其外表面呈凸起的圆弧形，凸起的圆弧段与波状套筒内的圆弧段相匹配。

3.根据权利要求书1所述的可延伸吸能锚固装置，其特征在于：所述的防滑套为内螺纹结构，且与锚杆杆体螺接，其长度大于凸形螺母长度的两倍。

4.根据权利要求书1所述的可延伸吸能锚固装置，其特征在于：所述的防滑套垫片为外径大于与凸形螺母接触处外径的钢垫片。

5.根据权利要求书1所述的可延伸吸能锚固装置，其特征在于：所述的波状套筒的两端均为外螺纹结构，一端外径大的用于安装托盘和螺母，一端外径小的外螺纹处对称开有两条缝，为预紧缝。