CN112727517B - 一种适应块系岩体变形的逐级缓冲抗拉锚杆 - Google Patents

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Abstract

一种适应块系岩体变形的逐级缓冲抗拉锚杆，包括杆体、锚头、托盘及螺母；杆体包括第一空心杆、实心杆及第二空心杆；第一空心杆封堵端设有第一转接外螺纹，孔底设有第一转接内螺纹；托盘及螺母由内至外依次套装在第一转接外螺纹上；实心杆一端设有第二转接外螺纹，另一端外表面圆周向均布设有若干顶块切刀；实心杆与第一空心杆固定螺接；第二空心杆一端设有第二转接内螺纹；锚头与第二空心杆固定螺接；第二空心杆套装在实心杆上，第二空心杆内表面沿轴向开设有限位导向凹槽，凹槽内设有若干剪切吸能齿；顶块切刀位于限位导向凹槽内且与剪切吸能齿剪切吸能配合；锚头采用螺旋式钻头结构；第一空心杆和第二空心杆外表面固定嵌套有钢丝网状结构外套。

Description

一种适应块系岩体变形的逐级缓冲抗拉锚杆
技术领域
本发明属于块系围岩支护技术领域，特别是涉及一种适应块系岩体变形的逐级缓冲抗拉锚杆。
背景技术
在煤矿巷道围岩支护中，锚杆是最基本且用量最多的设备。随着开采深度的不断加大，巷道围岩出现块系分布特征，而块系岩体在地应力作用下常常表现出非协调变形的特点。但是，由于传统锚杆的延伸率普遍较低，导致其无法适应块系岩体的大位移特点。当块系岩体出现变形时，往往会超出传统锚杆所承受的范围，最终导致传统锚杆的支护作用失效，进而造成巷道破坏等事故。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种适应块系岩体变形的逐级缓冲抗拉锚杆，能够有效提高锚杆整体的延伸率，有效适应块系岩体的非协调变形，避免块系岩体变形超出锚杆所承受的范围，防止锚杆的支护作用失效。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种适应块系岩体变形的逐级缓冲抗拉锚杆，包括杆体、锚头、托盘及螺母；所述杆体包括第一空心杆、实心杆及第二空心杆；所述第一空心杆的中心孔为盲孔结构，第一空心杆封堵端外部设有第一转接外螺纹，第一空心杆的中心孔孔底开设有第一转接内螺纹；所述托盘及螺母由内至外依次套装在第一空心杆的第一转接外螺纹上；所述实心杆一端设有第二转接外螺纹，在实心杆另一端的外表面圆周向均布设置有若干顶块切刀；所述实心杆通过第二转接外螺纹与第一空心杆的第一转接内螺纹固定螺接在一起；所述第二空心杆一端设有第二转接内螺纹；所述锚头一端设有第三转接外螺纹，锚头通过第三转接外螺纹与第二空心杆的第二转接内螺纹固定螺接在一起；所述第二空心杆套装在实心杆上并且插装在第一空心杆的中心孔内，在第二空心杆的内表面沿轴向开设有若干条限位导向凹槽，在限位导向凹槽内等间距分布有若干剪切吸能齿；所述实心杆上的顶块切刀位于限位导向凹槽内，顶块切刀与剪切吸能齿进行剪切吸能配合。
所述锚头采用螺旋式钻头结构。
在所述第一空心杆和空心杆的外表面固定嵌套有钢丝网状结构外套。
本发明的有益效果：
本发明的适应块系岩体变形的逐级缓冲抗拉锚杆，能够有效提高锚杆整体的延伸率，有效适应块系岩体的非协调变形，避免块系岩体变形超出锚杆所承受的范围，防止锚杆的支护作用失效。
附图说明
图1为本发明的一种适应块系岩体变形的逐级缓冲抗拉锚杆的结构示意图；
图2为本发明的第一空心杆与实心杆的配装示意图；
图3为本发明的第一空心杆的结构示意图；
图4为本发明的实心杆的结构示意图；
图5为本发明的第二空心杆与锚头的配装示意图；
图6为本发明的第二空心杆的结构示意图；
图7为本发明的锚头的结构示意图；
图8为本发明的实心杆与第二空心杆的配装示意图；
图9为图6中A-A剖视图；
图10为图8中I部放大图；
图中，1—杆体，2—锚头，3—托盘，4—螺母，5—第一空心杆，6—实心杆，7—第二空心杆，8—第一转接外螺纹，9—第一转接内螺纹，10—第二转接外螺纹，11—顶块切刀，12—第二转接内螺纹，13—第三转接外螺纹，14—限位导向凹槽，15—剪切吸能齿，16—钢丝网状结构外套。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1～10所示，一种适应块系岩体变形的逐级缓冲抗拉锚杆，包括杆体1、锚头2、托盘3及螺母4；所述杆体1包括第一空心杆5、实心杆6及第二空心杆7；所述第一空心杆5的中心孔为盲孔结构，第一空心杆5封堵端外部设有第一转接外螺纹8，第一空心杆5的中心孔孔底开设有第一转接内螺纹9；所述托盘3及螺母4由内至外依次套装在第一空心杆5的第一转接外螺纹8上；所述实心杆6一端设有第二转接外螺纹10，在实心杆6另一端的外表面圆周向均布设置有若干顶块切刀11；所述实心杆6通过第二转接外螺纹10与第一空心杆5的第一转接内螺纹9固定螺接在一起；所述第二空心杆7一端设有第二转接内螺纹12；所述锚头2一端设有第三转接外螺纹13，锚头2通过第三转接外螺纹13与第二空心杆7的第二转接内螺纹12固定螺接在一起；所述第二空心杆7套装在实心杆6上并且插装在第一空心杆5的中心孔内，在第二空心杆7的内表面沿轴向开设有若干条限位导向凹槽14，在限位导向凹槽14内等间距分布有若干剪切吸能齿15；所述实心杆6上的顶块切刀11位于限位导向凹槽14内，顶块切刀11与剪切吸能齿15进行剪切吸能配合。
所述锚头2采用螺旋式钻头结构，可以增大锚头2与锚固剂的接触面积，进而提高抗拉阻力。
在所述第一空心杆5和第二空心杆7的外表面固定嵌套有钢丝网状结构外套16，通过钢丝网状结构外套16可以有效增大第一空心杆5和第二空心杆7的延展性。
下面结合附图说明本发明的一次使用过程：
进行抗拉锚杆的组装，首先实心杆6上设置有第二转接外螺纹10的一端对准第二空心杆7上设有第二转接内螺纹12的一端，然后将实心杆6穿入第二空心杆7内，直到实心杆6的第二转接外螺纹10从第二空心杆7另一端穿出。
当实心杆6的第二转接外螺纹10从第二空心杆7另一端穿出后，实心杆6另一端的顶块切刀11要准确进入第二空心杆7内表面的限位导向凹槽14内，直到顶块切刀11与第一处剪切吸能齿15顶靠在一起，此时实心杆6的穿出距离达到最大，之后将套装有第二空心杆7的实心杆6插入第一空心杆5的中心孔内，并将实心杆6的第二转接外螺纹10与第一空心杆5的第一转接内螺纹9固定螺接在一起。
当第一空心杆5与实心杆6固定连接好后，再将锚头2的第三转接外螺纹13与第二空心杆7的第二转接内螺纹12固定螺接在一起，此时抗拉锚杆的杆体1和锚头2组装完成。
将杆体1和锚头2的组装体与托盘3及螺母4放在一边备用，然后在块系巷道围岩上施工钻孔，钻孔深度施工到2米即可。
当钻孔施工结束后，将杆体1和锚头2的组装体放入钻孔内，只将第一空心杆5的第一转接外螺纹8露在钻孔外部，之后向钻孔内注入锚固剂，直到锚固剂固化并满足强度要求，最后在外露的第一空心杆5的第一转接外螺纹8依次套入托盘3和螺母4，并旋紧螺母4，锚杆安装结束。
当块系岩体发生非协调变形时，载荷作用力作用在第一空心杆5上，会使第一空心杆5与第二空心杆7及锚头3产生相对位移，随着第一空心杆5的移动，会带动与之固定连接的实心杆6同步移动，而在实心杆6移动过程中，其上的顶块切刀11开始沿着限位导向凹槽14逐个剪切破坏剪切吸能齿15，可快速吸收冲击载荷，同时瞬间降低冲击载荷的幅值，最终实现抗拉锚杆以逐级变形吸能缓冲的方式来适应块系岩体的非协调变形的目的。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (3)

1.一种适应块系岩体变形的逐级缓冲抗拉锚杆，其特征在于：包括杆体、锚头、托盘及螺母；所述杆体包括第一空心杆、实心杆及第二空心杆；所述第一空心杆的中心孔为盲孔结构，第一空心杆封堵端外部设有第一转接外螺纹，第一空心杆的中心孔孔底开设有第一转接内螺纹；所述托盘及螺母由内至外依次套装在第一空心杆的第一转接外螺纹上；所述实心杆一端设有第二转接外螺纹，在实心杆另一端的外表面圆周向均布设置有若干顶块切刀；所述实心杆通过第二转接外螺纹与第一空心杆的第一转接内螺纹固定螺接在一起；所述第二空心杆一端设有第二转接内螺纹；所述锚头一端设有第三转接外螺纹，锚头通过第三转接外螺纹与第二空心杆的第二转接内螺纹固定螺接在一起；所述第二空心杆套装在实心杆上并且插装在第一空心杆的中心孔内，在第二空心杆的内表面沿轴向开设有若干条限位导向凹槽，在限位导向凹槽内等间距分布有若干剪切吸能齿；所述实心杆上的顶块切刀位于限位导向凹槽内，顶块切刀与剪切吸能齿进行剪切吸能配合。
2.根据权利要求1所述的一种适应块系岩体变形的逐级缓冲抗拉锚杆，其特征在于：所述锚头采用螺旋式钻头结构。
3.根据权利要求1所述的一种适应块系岩体变形的逐级缓冲抗拉锚杆，其特征在于：在所述第一空心杆和第二空心杆的外表面固定嵌套有钢丝网状结构外套。
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