CN202325581U

CN202325581U - 一种适合动载的预应力锚杆支护系统

Info

Publication number: CN202325581U
Application number: CN2011204565775U
Authority: CN
Inventors: 李青锋; 周泽; 李树清; 余伟键; 朱川曲
Original assignee: Hunan University of Science and Technology
Current assignee: Henan University of Science and Technology; Hunan University of Science and Technology
Priority date: 2011-11-17
Filing date: 2011-11-17
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2021-11-17

Abstract

本实用新型公开了一种适合动载的预应力锚杆支护系统，它包括钻孔空隙、变径锚杆，变径锚杆经树脂锚固体固定在围岩的锚杆孔内，锚杆外露端设有梁式托板，梁式托板经锁紧螺母将钢带固定在围岩上，所述变径锚杆由大杆径的锚杆自由端杆体和小杆径的锚杆锚固端杆体连接而成，钻孔空隙位于锚固体前方。本实用新型克服了现有矿山锚杆在强动载作用下被动大变形，无减震、瞬时动变形无回弹的缺陷，适用于矿山和隧道遭受强动载、或受冲击地压影响的预应力锚杆支护。

Description

一种适合动载的预应力锚杆支护系统

技术领域

本实用新型涉及一种矿山和隧道的动载预应力锚杆支护系统。

背景技术

锚杆被广泛应用于矿山、隧道围岩加固和支护中，以煤矿为例，我国煤矿绝大部分巷道都采用预应力锚杆；但是，对于深部大变形、动载巷道，普通预应力锚杆不适合大变形、动载巷道的支护。因此，开发一种既有承受大变形能力，又有承受巷道瞬态拉、压大位移的能力的预应力锚杆支护系统，及时抵抗在高应力情况下开采带来的瞬态高应变，对于煤矿安全意义明显。

专利《恒阻大变形锚杆》（CN101858225 A）包括杆体、托盘和螺母，其中，还包括恒阻装置，所述恒阻装置呈筒状结构，并且所述恒阻装置内表面和所述杆体的外表面均为螺纹结构，所述恒阻装置套装于所述杆体的尾部，所述托盘和螺母依次套装在所述恒阻装置的尾部，所述螺母和所述恒阻装置通过螺纹连接。上述恒阻大变形锚杆实现了锚杆大变形特点，但不适用于工作阻力变化的工况。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种能适用于工作阻力变化的工况的预应力锚杆支护系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种适合动载的预应力锚杆支护系统，它包括钻孔空隙、变径锚杆，变径锚杆由锚杆自由端杆体和锚杆锚固端杆体连接而成，锚杆锚固端杆体的杆径比锚杆自由端杆体的小；变径锚杆经树脂锚固体固定在围岩的锚杆孔内，变径锚杆外露端设有梁式托板，梁式托板由变径锚杆上的锁紧螺母将钢带固定在围岩上；钻孔空隙位于树脂锚固体上方。

上述适合动载的预应力锚杆支护系统，所述变径锚杆变径位置在锚固端锚固起始位置前方0.3~0.5m。

上述适合动载的预应力锚杆支护系统，所述钻孔空隙长20~30cm。

上述适合动载的预应力锚杆支护系统，所述锚杆自由端杆体采用的材料为高强度螺纹钢。

上述适合动载的预应力锚杆支护系统，所述锚杆锚固端杆体采用的材料为高强度螺纹钢；锚杆锚固端杆体上端与标准螺母连接。

相比现有技术，本实用新型的有益效果：本实用新型采取在锚固体前方人为设置空隙，空隙在钻孔围压作用产生次生裂隙，有一定的吸能作用，弱化锚固岩层上方的断裂应力波；通过变径锚杆的两次变径实现波阻抗突变增大，将断裂应力波部分反射回断裂岩层，最终降低锚杆承受动载的幅值和频率，减轻开采强动载对预应力锚杆支护系统的损伤，保障强动载巷道围岩稳定。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型沿图1中B-B线剖视图。

图3是本实用新型沿图1中A-A线剖视图。

图中：1、装配式变径锚杆，2、树脂锚固体，3、围岩，4、锚杆孔，5、梁式托板，6、锁紧螺母，7、钢带，8、钻孔空隙，11、锚杆自由端杆体，12、锚杆锚固端杆体，111、锚杆自由端杆体外螺纹，112、锚杆自由端杆体内螺纹， 121、锚杆锚固端杆体12的里端外螺纹，122、锚杆锚固端杆体12的外端外螺纹，123、标准螺母，51、梁式托板的薄梁，52、梁式托板的基座。

具体实施方式

如图1所示，一种适合动载的预应力锚杆支护系统，它包括变径锚杆1，变径锚杆1经锚固体2固定在围岩3的锚杆孔4内，变径锚杆1外露端设有梁式托板5，托板5经锁紧螺母6固定在围岩3上，锁紧螺母6与锚杆自由端杆体11采用外螺纹111连接，树脂锚固体2上方设有长20~30cm的钻孔空隙，变径锚杆1变径位置在锚固端锚固起始位置前方或上方0.3~0.5m。变径锚杆1由大杆径的锚杆自由端杆体11和小杆径的锚杆锚固端杆体12组成，锚杆自由端杆体11采用内螺纹112与锚杆锚固端杆体12的下端外螺纹121连接，实现变径锚杆的第一次变径；也即锚杆自由端杆体11采用φ22或φ24高强度螺纹钢，锚杆锚固端杆体12采用φ16的高强度螺纹钢；锚杆锚固端杆体12的里端设有外螺纹122，外螺纹122上连接有标准螺母123，实现了变径锚杆的第二次变径。

本实用新型的动载适应性原理:

1）梁式托板瞬态弹性卸载：矿山预应力锚杆一般在施工后施加40~50kN的预应力，与梁式托板基座52固接的薄梁51向巷道围岩3方向产生弯曲变形，当由围岩3传播至锚杆自由端11的应力波为拉力波时，梁式托板薄梁51的弯曲变形瞬态降低，随着拉力波的远离，弯曲变形又回复到原值；当由围岩3传播至锚杆自由端11的应力波为压力波时，梁式托板薄梁51的弯曲变形瞬态增加，随着压力波的远离，弯曲变形又回复到原值。当梁式托板5在瞬态动载作用下的弯曲变形在弹性范围内时，瞬态动载过后，梁式托板5的弯曲变形又回复到原值，故梁式托板具有瞬时卸除围岩动载的作用。

2）钻孔空隙的阻波吸能：当顶锚杆上方岩层的断裂应力波传播至树脂锚固体2上方的钻孔空隙8时，钻孔空隙8的阻抗突变使透过的纵波能量降低，阻止横波通过钻孔空隙传入树脂锚固体2；同时，在围岩3压力作用下已微裂的钻孔壁具有吸能作用；故钻孔空隙具有阻波、吸能和降频作用。

3）变径锚杆的波反射降能：当断裂应力波传入树锚固体2时，变径锚杆的两次横断面突变使波产生反射与透射，当波由低阻抗向高阻抗传播时，透过的透射波能量小于变径前的入射波能量，故由树脂锚固端12传入锚杆自由端杆体的断裂应力波能量明显降低，从而减弱老顶岩层断裂引起的断裂应力波对树脂锚固体的损伤和可能的锚杆杆体拉断等现象。

Claims

1. 一种适合动载的预应力锚杆支护系统，它包括钻孔空隙、变径锚杆；变径锚杆由锚杆自由端杆体和锚杆锚固端杆体连接而成，锚杆锚固端杆体的杆径比锚杆自由端杆体的小；变径锚杆经树脂锚固体固定在围岩的锚杆孔内，变径锚杆外露端设有梁式托板，梁式托板由变径锚杆上的锁紧螺母将钢带固定在围岩上；钻孔空隙位于树脂锚固体的上方。

2.如权利要求1所述适合动载的预应力锚杆支护系统，所述变径锚杆变径位置在锚固端锚固起始位置前方0.3~0.5m。

3.如权利要求1所述适合动载的预应力锚杆支护系统，所述钻孔空隙长20~30cm。

4.如权利要求1所述适合动载的预应力锚杆支护系统，所述锚杆自由端杆体采用的材料为高强度螺纹钢。

5.如权利要求1所述适合动载的预应力锚杆支护系统，所述锚杆锚固端杆体采用的材料为高强度螺纹钢；锚杆锚固端杆体上端与标准螺母连接。