CN106285747A - 锚杆组件和具有其的锚固装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锚杆组件和具有其的锚固装置，所述锚杆组件包括：锚杆、限位件和让压件，锚杆包括适于插入基体内的曲线段，曲线段沿锚杆的轴线方向呈曲线形状；限位件与锚杆相连，且限位件与曲线段间隔开；让压件设在锚杆上，且让压件位于限位件上朝向曲线段的一侧，其中，让压件适于在锚杆的曲线段插入基体时分别抵压基体和限位件。根据本发明的锚杆组件，通过设置让压件和在锚杆上设曲线段，可以增大锚杆组件的变形量，实现更大程度的让压，从而可以在保护锚杆不被拉断的同时，也可以有效地控制围岩变形，使得锚杆和围岩共同承载，维护地下工程的安全与稳定。此外，还可以减少锚杆的外露长度，增大地下工程的有效断面。
Description
技术领域
本发明涉及围岩支护技术领域，尤其涉及一种锚杆组件和具有其的锚固装置。
背景技术
随着交通建设的发展和资源开采进入深部，高地应力条件下的围岩支护成了地下工程中必须面对的问题之一。高地应力条件下，普通锚杆结构的变形无法与围岩的大变形相匹配，往往因其伸长量不够而被拉断，锚杆支护失效，随之会造成支护结构破坏，返修率高，浪费大量的人力、物力、财力，造成重大损失。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明在于提出一种锚杆组件，所述锚杆组件可以实现更大程度的让压，尤其适用于高地应力条件下的围岩支护。
本发明还提出一种具有上述锚杆组件的锚固装置。
根据本发明第一方面的锚杆组件，包括：锚杆，所述锚杆包括适于插入基体内的曲线段，所述曲线段沿所述锚杆的轴线方向呈曲线形状；限位件，所述限位件与所述锚杆相连，且所述限位件与所述曲线段间隔开；让压件，所述让压件设在所述锚杆上，且所述让压件位于所述限位件上朝向所述曲线段的一侧，其中，所述让压件适于在所述锚杆的曲线段插入基体时分别抵压所述基体和所述限位件。
根据本发明的锚杆组件，通过设置让压件和在锚杆上设曲线段，可以增大锚杆组件的变形量，实现更大程度的让压，从而可以在保护锚杆不被拉断的同时，也可以有效地控制围岩变形，使得锚杆和围岩共同承载，维护地下工程的安全与稳定。此外，还可以减少锚杆的外露长度，增大地下工程的有效断面。
在一些实施例中，所述曲线段呈沿所述锚杆的轴向延伸的波纹状或螺旋状。
在一些实施例中，所述锚杆还包括搅拌段，所述限位件位于所述锚杆的一端且所述搅拌段位于所述锚杆的另一端，且所述曲线段位于所述限位件和所述搅拌段之间。
进一步地，所述搅拌段呈沿所述锚杆的轴线延伸的扁平状，且沿所述锚杆的轴线方向上所述搅拌段呈绕所述锚杆的轴线逐渐扭转至所述锚杆的端面的麻花状。
优选地，所述搅拌段的自由端的端面形成有缺口槽。
有利地，所述曲线段和所述搅拌段一体成型。
在一些实施例中，所述让压件为：钢管，所述钢管的轴线垂直于所述锚杆的轴线，且所述锚杆的一端沿垂直于所述钢管轴线的方向贯通所述钢管；弧形管，所述弧形管与所述锚杆共轴，且所述弧形管的周壁向外凸出呈让压弧；或弹簧，所述弹簧套设在所述锚杆的外侧并沿所述锚杆的轴线延伸。
在一些实施例中，所述限位件包括：第一垫板，所述锚杆穿过所述第一垫板；螺母，所述螺母与所述锚杆相连并与所述锚杆相对位置固定，且所述螺母位于所述第一垫板的背离所述曲线段的一侧。
进一步地，所述让压件的另一端设有第二垫板，所述锚杆穿过所述第二垫板，且所述让压件限位在所述第一对垫板和所述第二垫板之间。
根据本发明第二方面的锚固装置，包括：基体，所述基体上形成有安装孔，且所述安装孔内填充有锚固剂；锚杆组件，所述锚杆组件为根据本发明第一方面的锚杆组件，所述锚杆的曲线段插入所述安装孔内并由所述锚固剂包覆，所述让压件的两端分别抵压所述限位件和所述基体。
根据本发明的锚固装置，通过设置上述第一方面的锚杆组件，从而提高了锚固装置的整体性能。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是根据本发明一些实施例的锚固装置的示意图，其中，让压件为钢管；
图2是根据本发明另一些实施例的锚固装置的示意图，其中，让压件为弹簧；
图3是图1中所示的让压件为钢管的示意图；
图4是图3中所示的让压件为钢管的另一个角度的示意图；
图5是图2中所示的让压件为弹簧的示意图；
图6是根据本发明实施例的让压件为弧形管的示意图；
图7是根据本发明另一些实施例的让压件的结构示意图。
附图标记：
锚固装置100，
基体1，安装孔11，
锚杆组件2，
锚杆21，曲线段211，搅拌段212，缺口槽213，
限位件22，第一垫板221，螺母222，让压件23，第二垫板24。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考图1-图7描述根据本发明第一方面实施例的锚杆组件2。
如图1所示，根据本发明第一方面实施例的锚杆组件2，包括：锚杆21、限位件22和让压件23。
具体地，锚杆21包括适于插入基体1内的曲线段211，曲线段211沿锚杆21的轴线方向(例如图1中所示的左右方向)呈曲线形状；限位件22与锚杆21相连，且限位件22与曲线段211间隔开；限位件22用于将锚杆21固定在基体1上，并限定锚杆21的沿锚杆21的轴向方向(例如图1中所示的左右方向)的位移。当用锚杆21对围岩进行锚固时，锚杆21的曲线段211可以增加锚杆21在受拉力时的可变形量，避免出现锚杆21因伸长量不够而被拉断的情况。同时，还可以减小锚杆21的外露长度，从而增大了地下工程的有效断面，增强对围岩的锚固效果。
让压件23设在锚杆21上，且让压件23位于限位件22上朝向曲线段211的一侧(例如图1中所示的限位件22的右侧)，其中，在锚杆21的曲线段211插入基体1时，让压件23适于分别抵压基体1和限位件22，也就是说，让压件23抵在基体1和限位件22之间。这样，限位件22可以同时将锚杆21和让压件23固定在基体1上，并限制锚杆21和让压件23的沿锚杆21的轴向方向(例如图1中所示的左右方向)的位移。
当锚杆组件2支护的围岩发生的变形时，锚杆21的曲线段211发生拉伸变形，可以实现一次让压，当围岩进一步发生形变时，可以进一步压缩让压件23，使得让压件23发生形变，实现二次让压。当然，也可以是让压件23先发生形变实现一次让压，曲线段211后发生形变实现二次让压，还可以是让压件23和曲线段211同时发生形变同时让压。这样，锚杆21的曲线段211和让压件23共同让压可以匹配围岩的大变形，从而可以在有效控制围岩变形的前提下，进一步保护锚杆组件2，实现锚杆21和围岩共同承载，避免出现因锚杆21拉断而导致锚杆组件2的支护失效。
根据本发明实施例的锚杆组件2，通过设置让压件23和在锚杆21上设曲线段211，可以增大锚杆组件2的变形量，实现更大程度的让压，使得锚杆21和围岩共同承载，从而可以在保护锚杆21不被拉断的同时，也可以有效地控制围岩变形，维护地下工程的安全与稳定。此外，还可以减少锚杆21的外露长度，增大地下工程的有效断面。
在本发明的一个实施例中，参照图1和图2，曲线段211可以呈沿锚杆21的轴向(例如图1中所示的左右方向)延伸的波纹状，由此，可以在实现增大锚杆21的可伸长量的前提下，简化锚杆21的结构，便于锚杆21加工。当然，曲线段211也可以呈沿锚杆21的轴线延伸的螺旋状。
在一些实施例中，如图1和图2所示，锚杆21还可以包括搅拌段212，限位件22位于锚杆21的一端(例如图1中所示的锚杆21的左端)，且搅拌段212位于锚杆21的另一端(例如图1中所示的锚杆21的右端)，且曲线段211位于限位件22和搅拌段212之间。也就是说，搅拌段212位于锚杆21的最前端(最右端)，由此，在往围岩上的安装孔11内插入锚杆21时，搅拌段212可以对安装孔11内的锚固剂(例如树脂药卷或者水泥药卷等)进行充分搅拌，从而可以保证锚固剂快速凝固，及早发挥锚固作用。
具体地，如图1和图2所示，搅拌段212可以呈沿锚杆21的轴线(例如沿图1中所示的左右方向)延伸的扁平状，且在沿锚杆21的轴线方向(例如图1中所示的从左往右的方向)上，搅拌段212呈绕锚杆21的轴线逐渐扭转的麻花状，由此，可以在保证搅拌段212对锚固剂的搅拌效果的前提下，简化搅拌段212的结构，便于加工。
优选地，如图1和图2所示，搅拌段212的自由端(例如图1中所示的搅拌段212的右端)的端面可以形成有向左凹陷的缺口槽213，此时，缺口槽213的两侧壁可以形成为剪刀状，以便于在锚杆21插入安装孔11时，可以利用搅拌段212的自由端将密封锚固剂的薄膜剪开，从而使得锚杆21可以顺利插入锚固剂内。
有利地，曲线段211可以和搅拌段212一体成型，由此，可以提高锚杆21的抗拉强度，增大锚杆21的抗变形能力，避免锚杆21被拉断。
在本发明的一些实施例中，如图1所示，让压件23可以为：钢管，钢管的轴线垂直于锚杆21的轴线，且锚杆21的一端(例如图1中所示的锚杆21的左端)沿垂直于钢管轴线的方向(例如沿图1中所示的左右方向)贯通钢管；具体地，结合图1，锚杆21沿水平方向延伸，钢管沿竖直方向延伸，锚杆21的左端可以从左往右穿过钢管，当围岩变形时，可以沿钢管的径向方向压缩钢管变形，从而实现让压的效果。此外，当让压件23为钢管时，让压件23的结构简单，取材方便，可以实现就地取材，降低成本。
在本发明的另一些实施例中，如图6和图7所示，让压件23也可以为：弧形管，弧形管与锚杆21共轴，且弧形管的周壁向外凸出呈让压弧；当围岩发生大变形时，可以使弧形管的让压弧发生变形，实现让压的效果。
在本发明的再一些实施例中，如图2所示，让压件23还可以为：弹簧，且弹簧可以为圆柱螺旋弹簧、碟形弹簧、复合弹簧或波纹管等。
弹簧套设在锚杆21的外侧，且弹簧沿锚杆21的轴线延伸，由此，可以利用弹簧的压缩变形实现让压的效果。此外，在锚固锚杆组件2时，弹簧可以对锚杆21施加一定的预应力，使得曲线段211发生一定的拉伸变形，在锚杆组件2支护围岩时，曲线段211为恢复形变会产生收缩应力，从而可以使锚杆组件2实现主动支护，进一步增强支护效果。
在本发明的一些实施例中，如图1和图2所示，限位件22可以包括：第一垫板221和螺母222，锚杆21穿过第一垫板221；螺母222与锚杆21相连，且螺母222与锚杆21的相对位置固定，螺母222位于第一垫板221的背离曲线段211的一侧(例如图1中所示的第一垫板221的左侧)，也就是说，第一垫板221抵在螺母222和让压件23之间，由此，可以避免螺母222因尺寸过小而嵌入让压件23内，从而保证螺母222可以有效地对让压件23和锚杆21进行限位。
进一步地，如图2所示，让压件23的另一端(例如图2中所示的让压件23右端)设有第二垫板24，锚杆21穿过第二垫板24，且让压件23限位在第一对垫板和第二垫板24之间，此时，第二垫板24抵在让压件23与围岩之间，由此，可以使让压件23的作用力均匀地作用在围岩上，或围岩变形的作用力均匀传递到让压件23上，从而提高安装孔11周围的围岩受力的均匀性。
根据本发明第二方面实施例的锚固装置100，包括：基体1和锚杆组件2，其中，基体1可以是围岩，基体1上形成有安装孔11，且安装孔11内可以填充有锚固剂；锚杆21的曲线段211插入安装孔11内并由锚固剂包覆，让压件23的两端分别抵压限位件22和基体1。
根据本发明实施例的锚固装置100，通过设置上述第一方面实施例的锚杆组件2，从而提高了锚固装置100的整体性能。
下面将参考图1-图7描述根据本发明一个具体实施例的锚固装置100。
实施例一，
参照图1，锚固装置100包括基体1和锚杆组件2，其中，基体1可以是围岩，基体1上形成有安装孔11，安装孔11内填充有锚固剂。
锚杆组件2包括锚杆21、让压件23、限位件22。其中，锚杆21沿左右方向延伸，锚杆21包括插入安装孔11内的曲线段211和搅拌段212，曲线段211呈沿左右方向延伸的波纹状；搅拌段212连接在曲线段211的右端，且搅拌段212呈沿左右延伸的扁平状，在从左往右的方向上，搅拌段212呈绕锚杆21的轴线逐渐扭转的麻花状，进一步地，搅拌段212的右端的端面形成有缺口槽213。
让压件23为钢管，钢管的轴线沿上下方向延伸，锚杆21的左端沿从右往左的方向贯通钢管。限位件22包括第一垫板221和螺母222，螺母222与锚杆21相连并与锚杆21相对位置固定，且第一垫板221抵在螺母222和钢管之间。当锚杆21锚固在安装孔11内时，让压件23抵在基体1的左端面上。
在高地应力条件下的地下工程围岩发生大变形时，锚杆21的曲线段211发生拉伸变形，实现一次让压，随后让压件23通过压缩变形实现二次让压(或者让压件23一次让压，曲线段211二次让压，或者二者同时让压)。
根据本发明实施例的锚固装置100，通过在锚杆21上设可变形的曲线段211，并在第一垫板221与围岩之间设置让压件23(钢管)，由此，使锚杆21和让压件23的复合让压能够与围岩的大变形相匹配，即能有效地控制围岩变形，又可以很好地保护锚杆组件2的支护结构，实现锚杆组件2和围岩的共同承载，避免了因锚杆21失效而导致的工程事故。此外，将曲线段211置于安装孔11内，可以减小锚杆21的外露长度，从而增大了地下工程的有效断面。
实施例二，
如图2所示，本实施例与实施例一的结构大致相同，其中相同的部件采用相同的附图标记，不同之处仅在于：实施例一中所述锚杆组件2仅包括锚杆21、让压件23、限位件22，且让压件23为钢管。而本实施例二中所述锚杆组件2包括锚杆21、让压件23、限位件22和第二垫板24，第二垫板24抵在让压件23与围岩之间，且让压件23为弹簧，其中，弹簧可以是圆柱螺旋弹簧、碟形弹簧、复合弹簧、也可以是波纹管。
根据本发明实施例的锚固装置100，让压件23弹簧可以对锚杆21施加一定的预应力，实现主动支护。在高地应力条件下，比普通锚杆有更好的使用效果，具有广泛的实用性。
相对于相关技术中的普通锚杆支护方式和让压锚杆支护方式，本发明实施例的锚固装置还具有如下表1所示的优点。
表1高应力围岩支护方式对比
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种锚杆组件，其特征在于，包括：
锚杆，所述锚杆包括适于插入基体内的曲线段，所述曲线段沿所述锚杆的轴线方向呈曲线形状；
限位件，所述限位件与所述锚杆相连，且所述限位件与所述曲线段间隔开；
让压件，所述让压件设在所述锚杆上，且所述让压件位于所述限位件上朝向所述曲线段的一侧；
其中，所述让压件适于在所述锚杆的曲线段插入基体时分别抵压所述基体和所述限位件。
2.根据权利要求1所述的锚杆组件，其特征在于，所述曲线段呈沿所述锚杆的轴向延伸的波纹状或螺旋状。
3.根据权利要求1所述的锚杆组件，其特征在于，所述锚杆还包括搅拌段，所述限位件位于所述锚杆的一端且所述搅拌段位于所述锚杆的另一端，且所述曲线段位于所述限位件和所述搅拌段之间。
4.根据权利要求3所述的锚杆组件，其特征在于，所述搅拌段呈沿所述锚杆的轴线延伸的扁平状，且沿所述锚杆的轴线方向上所述搅拌段呈绕所述锚杆的轴线逐渐扭转至所述锚杆的端面的麻花状。
5.根据权利要求4所述的锚杆组件，其特征在于，所述搅拌段的自由端的端面形成有缺口槽。
6.根据权利要求3所述的锚杆组件，其特征在于，所述曲线段和所述搅拌段一体成型。
7.根据权利要求1所述的锚杆组件，其特征在于，所述让压件为：
钢管，所述钢管的轴线垂直于所述锚杆的轴线，且所述锚杆的一端沿垂直于所述钢管轴线的方向贯通所述钢管；
弧形管，所述弧形管与所述锚杆共轴，且所述弧形管的周壁向外凸出呈让压弧；或
弹簧，所述弹簧套设在所述锚杆的外侧并沿所述锚杆的轴线延伸。
8.根据权利要求1-7任一项所述的锚杆组件，其特征在于，所述限位件包括：
第一垫板，所述锚杆穿过所述第一垫板；
螺母，所述螺母与所述锚杆相连并与所述锚杆相对位置固定，且所述螺母位于所述第一垫板的背离所述曲线段的一侧。
9.根据权利要求7所述的锚杆组件，其特征在于，所述让压件的另一端设有第二垫板，所述锚杆穿过所述第二垫板，且所述让压件限位在所述第一对垫板和所述第二垫板之间。
10.一种锚固装置，其特征在于，包括：
基体，所述基体上形成有安装孔，且所述安装孔内填充有锚固剂；
锚杆组件，所述锚杆组件为根据权利要求1-9中任一项所述的锚杆组件，所述锚杆的曲线段插入所述安装孔内并由所述锚固剂包覆，所述让压件的两端分别抵压所述限位件和所述基体。
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2016
- 2016-09-27 CN CN201610857301.5A patent/CN106285747A/zh active Pending
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