CN110130961A - 一种恒阻大变形抗剪切锚杆及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种恒阻大变形抗剪切锚杆及其使用方法，包括套管、内管和锚杆杆体，所述套管套装在所述内管的外围，所述锚杆杆体安装在所述内管内部，所述锚杆杆体的两端均伸出所述内管，且其中伸出较短一端通过螺母抵在内管的端部，所述套管内部设有安装孔，所述安装孔为通孔，所述安装孔靠近所述螺母的一侧为圆柱孔，所述安装孔远离所述螺母一侧为锥形孔，所述内管的外形与所述套管内的安装孔的形状对应，所述内管的外壁上设有若干圆角矩形孔，所述圆角矩形孔沿内管的圆柱状外壁成排交错分布。本发明可以充分适应巷道围岩冲击大变形对锚杆延伸量的要求，解决了传统锚杆支护系统因留巷条件或冲击荷载作用下出现的静态或动态大变形情形而破断。
Description
技术领域
本发明涉及矿井、岩土工程支护领域，尤其涉及一种恒阻大变形抗剪切锚杆及其使用方法。
背景技术
我国煤矿回采巷道的支护方式正在积极推广应用高支护阻力的高强度锚杆(索)支护体系。近年来，因安全、经济的需要，回采巷道沿空留巷技术得到迅速推广应用。针对此类沿空切顶留巷条件下的大变形特点，一般采用恒阻大变形锚索、锚杆(索)支护系统配合单体液压支柱、金属网等其它特殊工艺进行支护。所谓沿空切顶留巷，是采用爆破技术预裂巷道顶板，利用采场矿山压力作用沿爆破预裂面切顶，使切落的顶板作为一侧巷帮，形成新的巷道系统。
目前的恒阻大变形锚杆(索)大多为涨壳式，在高应力条件下虽然具有较强的承载与大变形能力，但因涨壳式恒阻锚杆(索)在产生恒定阻力过程中，其锚杆(索)结构不具备增加锚杆(索)抗剪切的功能，在围岩错动所产生的剪切应力作用下，锚杆(索)剪切破断现象频繁发生；且目前恒阻锚杆(索)多为外露式，在工作面回采或回撤过程中，对工作面端头支架或液压支架的回撤工作将产生不利影响。
发明内容
本发明提出了一种恒阻大变形抗剪切锚杆及其使用方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种恒阻大变形抗剪切锚杆，包括套管、内管和锚杆杆体，所述套管套装在所述内管的外围，所述锚杆杆体安装在所述内管内部，所述锚杆杆体的两端均伸出所述内管，且其中伸出较短一端通过螺母抵在内管的端部，所述套管内部设有安装孔，所述安装孔为通孔，所述安装孔靠近所述螺母的一侧为圆柱孔，所述安装孔远离所述螺母一侧为锥形孔，所述内管的外形与所述套管内的安装孔的形状对应，所述内管的外壁上设有若干圆角矩形孔，所述圆角矩形孔沿内管的圆柱状外壁成排交错分布。
进一步的，所述圆角矩形孔两端为圆角的矩形孔。
进一步的，所述圆角矩形孔沿内管的圆柱状外壁成排分布有6组。
进一步的，每组所述圆角矩形孔设有5个。
进一步的，所述锥形孔的直径沿远离螺母的方向逐渐减小。
进一步的，所述套管靠近所述螺母一端固定有承载板。
进一步的，所述承载板为横截面为正方形的板状结构。
进一步的，所述套管为直筒状。
进一步的，所述套管强度均大于等于内管及锚杆强度。
一种恒阻大变形抗剪切锚杆的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：预打孔；
首先进行锚杆孔的打眼，钻孔直径与锚杆杆体的直径相匹配；锚杆孔打孔结束后，进行用于安装套管的套孔的打设，套孔直径及套孔长度与套管直径及其长度相匹配。
步骤二：安装预紧；
锚杆孔及套孔打设完成后，采用锚杆钻机按设计预紧力对恒阻大变形抗剪切锚杆进行安装或预紧；当锚杆受力达恒阻器设计恒定阻力时，锚杆杆体、内管与套管产生相对移动，套管沿轴向向套孔的外侧移动，内管将在套管内的锥形孔处与套管发生挤压，并发生摩擦产生恒定阻力；在此过程中，恒阻大变形抗剪切锚杆在满足围岩大变形需要的同时，又能够有效保持锚杆的支护阻力。
进一步的，在步骤二中，当恒阻大变形锚杆的内管在套管收缩口处发生摩擦产生挤压变形后，内管将紧贴锚杆杆体，并且内管上的圆角矩形孔将会发生形变，且在一定程度上可使得锚杆的抗剪切能力增强。
有益之处：本发明结构设计合理，恒阻器在发生恒阻大变形的同时，可有效增加锚杆杆体的抗剪切能力；此外，锚杆的让压变形能力可控，其抗冲击性能较好。总体来说，本发明是一种能够适用于高应力大变形软岩巷道及冲击地压巷道等难支护巷道类型，其具有大变形、恒阻及抗剪切等多重功能的恒阻大变形抗剪切锚杆。
本发明既具有抵抗大变形的功能，又具有抵抗冲击变形能量的功能。本发明可以充分适应冲击大变形对锚杆延伸量的要求，解决了传统锚杆支护系统因留巷条件或冲击荷载作用下出现的静态或动态大变形情形而破断。
附图说明
图1为本发明的内部剖视结构示意图；
图2为本发明图1的右视结构示意图；
图3为本发明图1中套管的结构示意图；
图4为本发明图1中内管的结构示意图；
图5为现有技术中锚杆的力-变形曲线图；
图6为本发明的力-变形曲线图。
图中：1、内管；2、套管；3、锚杆杆体；4、承载板；5、螺母。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。
实施例1：
参照图1，一种恒阻大变形抗剪切锚杆，包括套管2、内管1和锚杆杆体3，所述套管2套装在所述内管1的外围，所述锚杆杆体3安装在所述内管1内部，所述锚杆杆体3的两端均伸出所述内管1，且其中伸出较短一端通过螺母5抵在内管1的端部；所述套管内部设有安装孔，所述安装孔为通孔，所述安装孔靠近所述螺母5的一侧为圆柱孔，所述安装孔远离所述螺母5一侧为锥形孔，所述内管1的外形与所述套管内的安装孔的形状对应，所述内管1的外壁上设有若干圆角矩形孔，所述圆角矩形孔沿内管1的圆柱状外壁成排交错分布。
实施例2：
在实施例1所述的一种恒阻大变形抗剪切锚杆的基础上，且与实施例1的不同点为：承载板4为横截面为正方形的板状结构。
实施例3：
在实施例1所述的一种恒阻大变形抗剪切锚杆的基础上，且与实施例1的不同点为：参照图4，所述圆角矩形孔为两端为圆角的矩形孔。所述圆角矩形孔沿内管1的圆柱状外壁成排分布有6组。每组所述圆角矩形孔设有5个，所述内管1在移动过程中将会紧贴锚杆杆体3，提高锚杆杆体3的抗剪切能力。
实施例4：
在实施例3所述的一种恒阻大变形抗剪切锚杆的基础上，且与实施例3的不同点为：
参照图3，所述锥形孔的直径沿远离螺母5的方向逐渐减小。
参照图2，所述套管2靠近所述螺母5一端通过焊接固定有承载板4。所述承载板4为横截面为正方形的板状结构。所述套管为直筒状。所述套管2强度均大于等于内管1及锚杆强度，防止套管在内管1随锚杆杆体3移动过程中与套管锥形孔发生摩擦挤压时而发生塑性变形，降低恒阻器力的保持效果。结合图5和图6，现有技术中原材料锚杆与本发明的恒组锚杆的力变形曲线图。恒阻器在发生恒阻大变形的同时，可有效增加锚杆杆体的抗剪切能力；此外，锚杆的让压变形能力可控，其抗冲击性能较好，总体来说，本发明是一种能够适用于高应力大变形软岩巷道以及冲击地压巷道等难支护巷道，其具有大变形、恒阻及抗剪切等多重功能的恒阻大变形抗剪切锚杆。
本发明具有抵抗大变形的功能，又具有抵抗冲击变形能量的功能。本发明可以充分适应冲击大变形对锚杆延伸量的要求，解决了传统锚杆支护系统因留巷条件或冲击荷载作用下出现的静态或动态大变形情形而破断。
现有技术中原材料锚杆与本发明的恒组锚杆的拉伸实验报告表
实施例5：
在实施例4的基础上，一种恒阻大变形抗剪切锚杆的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：预打孔。
首先进行锚杆孔的打眼，钻孔直径与锚杆杆体的直径相匹配；锚杆孔打孔结束后，进行用于安装套管2的套孔的打设，套孔直径及套孔长度与套管2直径及其长度相匹配。
步骤二：安装预紧。
锚杆孔及套孔打设完成后，采用锚杆钻机按设计预紧力对恒阻大变形抗剪切锚杆进行安装或预紧，当锚杆受力达恒阻器设计恒定阻力时，锚杆杆体、内管1及套管2产生相对移动，套管2沿轴向向套孔的外侧移动，内管1将在套管2内的锥形孔处与套管2发生挤压，并发生摩擦产生恒定阻力；在此过程中，恒阻大变形抗剪切锚杆在满足围岩大变形需要的同时，又能够有效保持锚杆的支护阻力。
当恒阻大变形锚杆的内管1在套管2收缩口处发生摩擦产生挤压变形后，内管1将紧贴锚杆杆体，并且内管1上的圆角矩形孔将会发生形变，从一定程度上可提高锚杆的抗剪切能力增强。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种恒阻大变形抗剪切锚杆，其特征在于：包括套管、内管和锚杆杆体，所述套管套装在所述内管的外围，所述锚杆杆体安装在所述内管内部，所述锚杆杆体的两端均伸出所述内管，且其中伸出较短一端通过螺母抵在内管的端部，所述套管内部设有安装孔，所述安装孔为通孔，所述安装孔靠近所述螺母的一侧为圆柱孔，所述安装孔远离所述螺母一侧为锥形孔，所述内管的外形与所述套管内的安装孔的形状对应，所述内管的外壁上设有若干圆角矩形孔，所述圆角矩形孔沿内管的圆柱状外壁成排交错分布。
2.根据权利要求1所述的恒阻大变形抗剪切锚杆，其特征在于，所述圆角矩形孔的两端为圆角的矩形孔。
3.根据权利要求3所述的恒阻大变形抗剪切锚杆，其特征在于，所述圆角矩形孔沿内管的圆柱状外壁成排分布有6组。
4.根据权利要求4所述的恒阻大变形抗剪切锚杆，其特征在于，每组所述圆角矩形孔设有5个。
5.根据权利要求1所述的恒阻大变形抗剪切锚杆，其特征在于，所述锥形孔的直径沿远离螺母的方向逐渐减小。
6.根据权利要求1所述的恒阻大变形抗剪切锚杆，其特征在于，所述套管靠近所述螺母一端固定有承载板。
7.根据权利要求6所述的恒阻大变形抗剪切锚杆，其特征在于，所述承载板为横截面为正方形的板状结构。
8.根据权利要求1所述的恒阻大变形抗剪切锚杆，其特征在于，所述套管强度均大于等于内管及锚杆的抗剪切强度。
9.一种恒阻大变形抗剪切锚杆的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：预打孔；
首先进行锚杆孔的打眼，钻孔直径与锚杆杆体的直径相匹配，锚杆孔打孔结束后，进行用于安装套管的套孔的打设，套孔直径及套孔长度与套管直径及其长度相匹配；
步骤二：安装预紧；
锚杆孔及套孔打设完成后，采用锚杆钻机按设计预紧力对恒阻大变形抗剪切锚杆进行安装或预紧；随着巷道围岩应力的变化锚杆受力增加，当锚杆受力达恒阻器设计恒定阻力时，锚杆杆体与内管产生相对移动，内管沿轴向向套孔的外侧移动，锚杆杆体及内管将在套管内的锥形孔处与套管发生挤压，并发生摩擦产生恒定阻力，在此过程中，恒阻大变形抗剪切锚杆在满足围岩大变形需要的同时，又能够有效保持锚杆的支护阻力。
10.根据权利要求9所述的恒阻大变形抗剪切锚杆的使用方法，其特征在于，在步骤二中，当恒阻大变形锚杆的内管在套管收缩口处发生摩擦产生挤压变形后，内管上的圆角矩形孔将会发生形变，内管将紧贴锚杆杆体，从一定程度上可提高锚杆的抗剪切能力，同时也提高了原锚杆的破断强度。
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