CN112922652A - 一种分级抗拉锚杆及支护系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种分级抗拉锚杆及支护系统，涉及矿井巷道防护装置领域。分级抗拉锚杆包括杆体、紧固组件及至少一个套管，沿杆体的轴向，杆体的两端分别为紧固端和连接端，紧固组件能够安装于紧固端并将杆体紧固于围岩；各套管逐层套设于杆体外部，杆体与相邻套管之间以及相邻两个套管之间均能够相对滑移，且套管能够与杆体或相邻套管固定连接。该分级抗拉锚杆，当围岩发生张拉变形甚至形成裂隙的过程中，相邻两个套管之间或者套管与杆体之间可以发生相对滑移，进而实现各套管以及杆体的分级，使得该分级抗拉锚杆能够以自身的分级变形适应围岩的大变形，并在围岩变形中持续提供预紧力，在围岩变形后也保持较大的锚固力，适用范围比较大。

Description

一种分级抗拉锚杆及支护系统
技术领域
本发明涉及矿井巷道防护装置的技术领域，具体而言，涉及一种分级抗拉锚杆及支护系统。
背景技术
现有技术中，通常会采用锚杆对巷道围岩进行锚固，但是，现有技术中的锚杆适用范围小，在矿井软岩、大埋深、大采高等围岩变形比较大的条件下不适用。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种分级抗拉锚杆，以解决现有技术中存在的锚杆适用范围小的技术问题。
本发明提供的分级抗拉锚杆，包括杆体、紧固组件以及至少一个套管，沿所述杆体的轴向，所述杆体的两端分别为紧固端和连接端，所述紧固组件能够安装于所述紧固端并将所述杆体紧固于围岩；
各所述套管逐层套设于所述杆体的外部，所述杆体与相邻的所述套管之间以及相邻的两个所述套管之间均能够相对滑移，且所述套管能够与所述杆体或相邻套管固定连接。
进一步地，沿自所述紧固端至所述连接端的方向，所述套管的两端分别为第一端和第二端，各所述第一端的内侧能够与所述连接端或内侧相邻套管的第二端外侧固定连接，各所述第二端的外侧能够与外侧相邻套管的第一端内侧或者围岩固定连接。
进一步地，所述套管包括中间层套管和外层套管，所述中间层套管位于所述杆体与所述外层套管之间，所述中间层套管的第一端内侧能够与所述连接端固定连接，所述中间层套管的第二端外侧能够与所述外层套管的第一端内侧固定连接，所述外层套管的第二端能够与围岩锚固。
进一步地，自外向内，所述套管之间的最大摩擦阻力逐渐递增，且均小于所述外层套管与围岩之间的锚固力。
进一步地，所述外层套管与所述中间层套管之间的最大摩擦阻力为锚固力的80％，所述中间层套管与所述杆体之间的最大摩擦阻力为锚固力的90％。
进一步地，所述杆体与所述中间层套管之间螺纹连接，和/或，所述中间层套管与所述外层套管之间螺纹连接。
进一步地，所述连接端的螺纹为多线螺纹且高度高于所述杆体其余部位的螺纹；所述套管的第一端内侧以及第二端外侧均为多线螺纹且高度高于所述套管其余部位的螺纹。
进一步地，所述套管的第二端为封闭端。
进一步地，所述紧固组件包括托盘和螺帽，所述紧固端设置有与所述螺帽匹配的外螺纹，所述托盘设置有与所述杆体的直径匹配的通孔，所述托盘和所述螺帽从所述紧固端依次穿入所述杆体后，能够将所述杆体紧固于围岩。
本发明提供的分级抗拉锚杆，能够产生以下有益效果：
本发明提供的分级抗拉锚杆，将套管可滑移地套设于杆体外部，从而，当围岩发生张拉变形甚至形成裂隙的过程中，相邻两个套管之间或者套管与杆体之间可以发生相对滑移，进而实现各套管以及杆体的分级，使得该分级抗拉锚杆能够以自身的分级变形适应矿井软岩、大埋深、大采高等复杂情况下围岩的大变形，并在围岩变形中持续提供预紧力，在围岩变形后也保持较大的锚固力，所以，该分级抗拉锚杆适用范围比较大。
此外，本发明提供的分级抗拉锚杆，还可以通过在杆体外部套设不同数量或不同长度的套管，实现对分级抗拉锚杆的变形量范围的便捷调节；而该分级抗拉锚杆的运输、存放以及安装与传统锚杆也相同，工人能够快速掌握。
本发明的第二个目的在于提供一种支护系统，以解决现有技术中存在的锚杆适用范围小的技术问题。
本发明提供的支护系统，包括多个所述的分级抗拉锚杆。
本发明提供的支护系统，具有上述的分级抗拉锚杆的全部优点，故在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的分级抗拉锚杆的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的分级抗拉锚杆的分解结构示意图；
图3为图2中A处的放大示意图；
图4为本发明实施例提供的分级抗拉锚杆的使用场景的截面示意图；
图5为本发明实施例提供的分级抗拉锚杆使用时的第一场景示意图；
图6为本发明实施例提供的分级抗拉锚杆使用时的第二场景示意图。
附图标记说明：
100-杆体；110-紧固端；120-连接端；
200-套管；210-中间层套管；220-外层套管；
310-托盘；320-螺帽；
400-围岩；410-钻孔；420-裂隙；
500-锚固体。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施例提供一种分级抗拉锚杆，如图1和图2所示，该分级抗拉锚杆包括杆体100、紧固组件以及至少一个套管200，沿杆体100的轴向，杆体100的两端分别为紧固端110和连接端120，紧固组件能够安装于紧固端110并将杆体100紧固于围岩400；各套管200逐层套设于杆体100的外部，杆体100与相邻的套管200之间以及相邻的两个套管200之间均能够相对滑移，且套管200能够与杆体100或相邻套管200固定连接。
本实施例提供的分级抗拉锚杆，将套管200可滑移地套设于杆体100外部，从而，如图5和图6所示，当围岩400发生张拉变形甚至形成裂隙420的过程中，相邻两个套管200之间或者套管200与杆体100之间可以发生相对滑移，进而实现各套管200以及杆体100的分级，使得该分级抗拉锚杆能够以自身的分级变形适应矿井软岩、大埋深、大采高等复杂情况下围岩400的大变形，并在围岩400变形中持续提供预紧力，在围岩400变形后也保持较大的锚固力，所以，该分级抗拉锚杆适用范围比较大。
此外，本实施例提供的分级抗拉锚杆，还可以通过在杆体100外部套设不同数量或不同长度的套管200，实现对分级抗拉锚杆的变形量范围的便捷调节；而该分级抗拉锚杆的运输、存放以及安装与传统锚杆也相同，工人能够快速掌握。
具体地，本实施例中，沿自紧固端110至连接端120的方向，套管200的两端分别为第一端和第二端，各第一端的内侧能够与连接端120或内侧相邻套管的第二端外侧固定连接，各第二端的外侧能够与外侧相邻套管的第一端内侧或者围岩400固定连接。此种设置形式下，与杆体100相邻的套管200的第一端滑移至杆体100的连接端120时，套管200与杆体100才固定连接，而相邻的两个套管200中，位于外侧的套管200的第一端滑移至位于内侧的套管200的第二端时，两个套管200才固定连接，所以，该分级抗拉锚杆的可变形量比较大，能够应用于大变形的围岩400锚固。
需要说明的是，在本申请的其他实施例中，发生滑移后，套管200与杆体100的固定连接位置以及相邻套管200的固定连接位置不限于上述形式，例如：与杆体100相邻的套管200的第一端能够与杆体100的中间部位固定连接，而相邻的两个套管200中，位于外侧的套管200的第一端能够与位于内侧的套管200的中间部位固定连接，如此设置，套管200与杆体100的重合部位以及相连的两个套管200的重合部位均比较大，从而该分级抗拉锚杆支护部位的径向强度比较高。
具体地，本实施例中，如图1和图2所示，套管200包括中间层套管210和外层套管220，中间层套管210位于杆体100与外层套管220之间，中间层套管210的第一端内侧能够与连接端120固定连接，中间层套管210的第二端外侧能够与外层套管220的第一端内侧固定连接，外层套管220的第二端能够与围岩400锚固。当然，在本申请的其他实施例中，套管200不限于上述的两层结构，还可以为单层结构或者三层结构等，使用者可以根据实际需要，在杆体100的外部套设适宜数量的套管200。
具体地，本实施例中，套管200的长度与杆体100的支护深度一致，所以，该分级抗拉锚杆的最大变形量大致为杆体100的支护深度的两倍。但是，在本申请的其他实施例中，套管200的长度不限于上述设置形式，例如：套管200的长度还可以为杆体100的支护深度的一半或者1.5倍等，使用者可以根据实际需要，选用不同长度的套管200。
具体地，本实施例中，自外向内，套管200之间的最大摩擦阻力逐渐递增，且均小于外层套管220与围岩400之间的锚固力。此种设置形式下，当围岩400发生张拉变形时，各套管200按自外向内的顺序分级，即外层套管220与中间层套管210先滑移错位，如此便使得中间层套管210能够继续套设于杆体100外，从而继续受到杆体100的支撑作用而不易发生变形，进而保证了中间层套管210与杆体100之间能够在围岩400继续变形时顺利产生滑移错位。
具体地，本实施例中，外层套管220与中间层套管210之间的最大摩擦阻力为锚固力的80％，中间层套管210与杆体100之间的最大摩擦阻力为锚固力的90％。
具体地，本实施例中，如图3所示，杆体100与中间层套管210之间螺纹连接，中间层套管210与外层套管220之间螺纹连接。此种设置形式下，杆体100以及各套管200的加工工艺成熟，滑移错位时螺纹也能够提供足够的摩擦阻力。当然，在本申请的其他实施例中，杆体100与中间层套管210之间以及中间层套管210与外层套管220之间也可以采用其他结构形式，例如：杆体100的外侧面和中间层套管210的内侧面均设置有凸起等。
具体地，本实施例中，连接端120的螺纹为多线螺纹且高度高于杆体100其余部位的螺纹；套管200的第一端内侧以及第二端外侧均为多线螺纹且高度高于套管200其余部位的螺纹。如此设置，连接部位的螺纹比较密集且高度较高，从而能够保证外层套管220与中间层套管210之间以及中间层套管210和杆体100之间能够可靠地固定连接，有效避免了相互脱节现象的发生。
更具体地，本实施例中，杆体100的连接端120与中间层套管210的第一端内侧之间的摩擦阻力，以及中间层套管210的第二端外侧与外层套管220的第一端内侧之间的摩擦阻力，均可以设置为外层套管220与围岩400之间的锚固力的110％。
具体地，本实施例中，套管200的第二端为封闭端。如此设置，套管200的第二端的强度得到提升，同时也能够有效避免杂物自第二端进入套管200内而妨碍套管200之间或者套管200与杆体100之间的滑移变形。
具体地，本实施例中，如图2所示，外层套管220的外侧面未设置螺纹，但是，在本申请的其他实施例中，外层套管220的外侧面也可以设置螺纹或凸起等，以增加其与围岩400之间的阻力，进而提高该分级抗拉锚杆的整体抗拉能力。
具体地，本实施例中，紧固组件包括托盘310和螺帽320，紧固端110设置有与螺帽320匹配的外螺纹，托盘310设置有与杆体100的直径匹配的通孔，托盘310和螺帽320从紧固端110依次穿入杆体100后，能够将杆体100紧固于围岩400。
综上，本实施例提供的分级抗拉锚杆，用于矿井巷道围岩400的支护，如图4和图5所示，使用时，可以按以下步骤进行施工：首先，在巷道围岩400钻孔，并使钻孔410的直径与外层套管220的外径匹配；然后，将组装好的杆体100与套管200的整体伸入钻孔410内，并使用锚固剂等将外层套管220的第二端锚固于围岩400，图5和图6中的锚固体500即为锚固剂凝固之后形成；最后，从杆体100的紧固端110依次将托盘310和螺帽320套入杆体100，并拧紧螺帽320即可。
本实施例还提供一种支护系统，包括多个上述的分级抗拉锚杆。该支护系统，具有上述的分级抗拉锚杆的全部优点，故在此不再赘述。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种分级抗拉锚杆，其特征在于，包括杆体(100)、紧固组件以及至少一个套管(200)，沿所述杆体(100)的轴向，所述杆体(100)的两端分别为紧固端(110)和连接端(120)，所述紧固组件能够安装于所述紧固端(110)并将所述杆体(100)紧固于围岩(400)；
各所述套管(200)逐层套设于所述杆体(100)的外部，所述杆体(100)与相邻的所述套管(200)之间以及相邻的两个所述套管(200)之间均能够相对滑移，且所述套管(200)能够与所述杆体(100)或相邻套管(200)固定连接。
2.根据权利要求1所述的分级抗拉锚杆，其特征在于，沿自所述紧固端(110)至所述连接端(120)的方向，所述套管(200)的两端分别为第一端和第二端，各所述第一端的内侧能够与所述连接端(120)或内侧相邻套管的第二端外侧固定连接，各所述第二端的外侧能够与外侧相邻套管的第一端内侧或者围岩(400)固定连接。
3.根据权利要求2所述的分级抗拉锚杆，其特征在于，所述套管(200)包括中间层套管(210)和外层套管(220)，所述中间层套管(210)位于所述杆体(100)与所述外层套管(220)之间，所述中间层套管(210)的第一端内侧能够与所述连接端(120)固定连接，所述中间层套管(210)的第二端外侧能够与所述外层套管(220)的第一端内侧固定连接，所述外层套管(220)的第二端能够与围岩(400)锚固。
4.根据权利要求3所述的分级抗拉锚杆，其特征在于，自外向内，所述套管(200)之间的最大摩擦阻力逐渐递增，且均小于所述外层套管(220)与围岩(400)之间的锚固力。
5.根据权利要求4所述的分级抗拉锚杆，其特征在于，所述外层套管(220)与所述中间层套管(210)之间的最大摩擦阻力为锚固力的80％，所述中间层套管(210)与所述杆体(100)之间的最大摩擦阻力为锚固力的90％。
6.根据权利要求3-5任一项所述的分级抗拉锚杆，其特征在于，所述杆体(100)与所述中间层套管(210)之间螺纹连接，和/或，所述中间层套管(210)与所述外层套管(220)之间螺纹连接。
7.根据权利要求6所述的分级抗拉锚杆，其特征在于，所述连接端(120)的螺纹为多线螺纹且高度高于所述杆体(100)其余部位的螺纹；所述套管(200)的第一端内侧以及第二端外侧均为多线螺纹且高度高于所述套管(200)其余部位的螺纹。
8.根据权利要求1-5任一项所述的分级抗拉锚杆，其特征在于，所述套管(200)的第二端为封闭端。
9.根据权利要求1-5任一项所述的分级抗拉锚杆，其特征在于，所述紧固组件包括托盘(310)和螺帽(320)，所述紧固端(110)设置有与所述螺帽(320)匹配的外螺纹，所述托盘(310)设置有与所述杆体(100)的直径匹配的通孔，所述托盘(310)和所述螺帽(320)从所述紧固端(110)依次穿入所述杆体(100)后，能够将所述杆体(100)紧固于围岩(400)。
10.一种支护系统，其特征在于，包括多个权利要求1-9任一项所述的分级抗拉锚杆。
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Application publication date: 20210608

Assignee: Huaneng Qingyang Coal Power Co.,Ltd.

Assignor: Huaneng Coal Technology Research Co.,Ltd.

Contract record no.: X2023110000155

Denomination of invention: A graded tensile anchor rod and support system

Granted publication date: 20230801

License type: Common License

Record date: 20231218