CN209669865U - 一种可控失效性的可回收锚杆系统 - Google Patents

一种可控失效性的可回收锚杆系统 Download PDF

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张�浩
何敏
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Abstract

本实用新型公开的一种可控失效性的可回收锚杆系统,包括锚杆本体,所述锚杆本体包括内层胶质内胆以及包裹所述内层胶质内胆的外层抗拉表皮,所述内层胶质内胆的一端连接有气阀;还包括通过所述气阀用于向所述内层胶质内胆充气的充气设备以及放气的泄气设备。本实用新型的可控失效性的可回收锚杆系统,利用可充气的多层结构非金属锚杆本体,利用充气设备和泄气设备对其进行充放气操作,实现了安全设置、稳定支护以及回收简便的功能。

Description

一种可控失效性的可回收锚杆系统
技术领域
本实用新型属于岩土工程技术领域,具体涉及一种可控失效性的可回收锚杆系统。
背景技术
随着煤矿井巷支护技术的发展,我国大部分回采巷道都已经采用锚杆支护,但是在回采过程中回收效果不好,尤其是采煤工作面初采时,硬帮锚杆不能回收,采煤机只能截割煤壁,强行把锚杆从煤壁拽出,易造成采煤工作面初采冒顶,给采煤队初采顶板管理造成一定的难度。
为回收回采巷道锚杆,做到回收再利用,很多专家、学者、工程人员做了很多的努力工作。但是,当前的可拆卸锚杆多为金属材料,在锚固以后易出现锈蚀、拆卸不易、拆卸过程易造成巷道顶部坍塌、掉块等危险。因此,急需一种可以安全高效的解决以上问题的,可以控制其失效阶段失效性的新型锚杆。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种可控失效性的可回收锚杆系统,解决了现有的锚杆在支护后存在的易锈蚀、拆卸不易、回收效率低、回收过程安全风险高问题。
本实用新型所采用的技术方案是:一种可控失效性的可回收锚杆系统,包括锚杆本体,所述锚杆本体包括内层胶质内胆以及包裹所述内层胶质内胆的外层抗拉表皮,所述内层胶质内胆的一端连接有气阀;还包括通过所述气阀用于向所述内层胶质内胆充气的充气设备以及放气的泄气设备。
本实用新型的特点还在于,
所述内层胶质内胆和外层抗拉表皮之间设置有中间缓冲夹层。
所述外层抗拉表皮包括从外向内依次贴合设置的复合纤维摩擦层、高强钢丝层以及纤维聚合层。
所述气阀位于所述内层胶质内胆的内侧设置有气压传感器,所述气压传感器信号连接有气压接收显示器。
所述气阀上设置有保护帽。
所述外层抗拉表面下端设置有外螺纹,所述可回收锚杆系统还包括保护装置,所述保护装置包括与所述外层抗拉表皮螺纹连接的螺纹管,所述外层抗拉表皮上还连接有防滑螺帽,所述防滑螺帽用于对所述螺纹管进行限位,所述螺纹管外围固接有金属圆盘。
所述金属圆盘上设置有垂直的三角形撑片。
本实用新型的有益效果是:本实用新型的可控失效性的可回收锚杆系统,利用可充气的多层结构非金属锚杆本体,利用充气设备和泄气设备对其进行充放气操作,实现了安全设置、稳定支护以及回收简便的功能。
附图说明
图1是本实用新型的可控失效性的可回收锚杆系统的结构示意图;
图2是图1中锚杆本体的机构示意图;
图3是图1中保护装置的结构示意图。
图中,1.锚杆本体,2.保护装置,3.充气设备,4.泄气设备,5.外层抗拉表皮,6.中间缓冲夹层,7.内层胶质内胆,8.气压传感器,9.气阀,10.保护帽,11.螺纹管,12.金属圆盘,13.三角形撑片。
具体实施方式
本实用新型提供的可控失效性的可回收锚杆系统的结构如图1和图2所示,包括锚杆本体1,锚杆本体1包括内层胶质内胆7以及包裹内层胶质内胆7的外层抗拉表皮5,内层胶质内胆7的一端连接有气阀9;还包括通过气阀9向内层胶质内胆7充气的充气设备3以及放气的泄气设备4。内层胶质内胆7可以采用具有良好的气密性、耐热性、弹性、耐老化性及较小的永久变形的丁基橡胶制造。
外层抗拉表皮5由外、中、内三层组成,最外层采用复合纤维摩擦层以增强其与岩石之间的摩擦力,提高锚杆的抗拔力;中间层采用高强钢丝层,这是锚杆拉应力的主要承担部分;内层是纤维聚合层,既起到分担锚杆拉应力,又帮助紧密的将外层抗拉表皮5组成统一整体,继而,采用优质丁基橡胶将其外、中、内三层凝结为一个整体。
进一步的,外层抗拉表皮5在距离底端30cm处设置有外螺纹,该可回收锚杆系统包括保护装置2,保护装置2的结构如图3所示,包括与外层抗拉表皮下部螺纹连接的金属螺纹管11,并通过防滑螺帽进行限位,防滑螺帽起到防止载荷作用下保护装置2脱落的作用。螺纹连接的方式可以使保护装置2与锚杆本体1进行良好的连接,螺纹管11外周连接有金属圆盘12,金属圆盘12可以给锚洞周围岩体以加固荷载作用;在金属圆盘12上设置有与其垂直的三角形撑片13,三角形撑片13则对整个系统起稳固作用。
进一步的,内层胶质内胆7和外层抗拉表皮5之间设置有中间缓冲夹层6。中间缓冲层6可以由柔性材料制成,可以起到防止岩体局部突起,引起锚杆本体1内局部应力集中,继而引发的损坏。
气阀9位于内层胶质内胆7的内侧设置有气压传感器8,气压传感器8信号连接有气压接收显示器,优选为无线连接方式。气压传感器8主要是为了实时检测胶质内胆6内的气压,防止锚杆意外损坏而未能发现,引发生命财产损失。
气阀9上设置有保护帽10。在安全帽10上外涂反光材料,既可以提醒施工人员,避免损坏,又可以为防止锚杆本体1内气体泄漏增添保障。
由于空气在常温下受压是不会液化的,因此本申请以空气作为锚杆压应力来源。并且以空气作为应力来源,可以便捷控制其充气与泄气的过程,这是极为便捷和环保的方式。
对已经服役状态下的锚杆及周围岩块受力分析,可以知道:周围岩块主要受自身重力、锚杆传递的压应力、与锚杆之间的静摩擦力以及洞口保护装置2的托举力。对于小块破碎岩体,由f=μ×FN可得,只要其重力与装置2托举力的合力小于最大静摩擦力,块体即可处于稳定状态。而对于质量较好的大块完整岩体,因其自身存在较大的抗拉、抗压强度,故通常无需对其支护。
下面通过一个具体实施例进行详细说明。
本实施例公开一种可控失效性的可回收锚杆系统的使用过程,按照以下步骤实施:
步骤1,打锚固洞,具体过程为:
步骤1.1、采用人工洛阳铲开挖或机械钻孔的方式,在巷道所需支护处打出一个直径10cm,长度3m的孔洞;
步骤1.2、检查成洞情况,将锚固洞内异常凸起的碎石尖叫抹平,以防止后续使用过程中产生应应力集中,继而引发锚杆的损坏;
步骤1.3、清理洞内杂物,岩石碎屑,防止后续产生应力集中和产生降低锚杆与岩体之间的摩擦力,减弱支护效果。
步骤2,安装锚杆,具体过程是:
步骤2.1、将准备好的锚杆本体1放置于孔洞内,并调整杆体位置;
步骤2.2、将保护装置2通过螺纹与杆体1相连;
步骤2.3、设置气压传感器8,给锚杆本体1充气,充气设备3可以将通过与气阀9相连,向内层胶质内胆7充气,使其内压强达到300kpa,使得锚杆向岩体传递282.6KN压力,也即产生112.5KN的锚固力(此处取摩擦系数为0.4)。所需充气的压强计算方式如下:
f=μ×FN
FN=P×s
s=π×d×L
其中:d为锚杆直径,L为锚杆本体长度,s即为锚杆本体的有效面积,P为锚杆本体内气体压强,FN即为锚杆向岩体传递的压力,μ为岩体与锚杆外皮之间的摩擦系数(不同岩体材料不同,具体摩擦系数不同,此处取0.4),f为岩体与锚杆之间所能产生的最大静摩擦力,其值等效为普通锚杆的锚固力。
步骤2.3、将保护帽10旋紧在气阀9上;
步骤2.4、将防滑螺帽14安装、并拧紧使得保护装置2上的圆盘12与岩体紧密贴合,起到加固作用;
步骤3,使用完毕后控制失效期卸荷,具体过程为:
步骤3.1、调整、设置泄气设备4的泄气速率;
步骤3.2、将泄气设备4与气阀9相连,内层胶质内胆7内的气体即可按设定好的速率逐步释放;
步骤3.3、泄气开始后将人员撤到安全区域,防止由于锚杆失效后引起岩体的掉块、坍塌,继而造成的人员和财产损失;
步骤4产品回收,其具体过程为:
步骤4.1、当施工完成后,将产品回收;
步骤4.2、对回收的产品进行安全评价,若无损坏支持继续使用,若已有损坏,则需要根据损坏程度选择修复或报废处理。

Claims (7)

1.一种可控失效性的可回收锚杆系统,其特征在于,包括锚杆本体,所述锚杆本体包括内层胶质内胆以及包裹所述内层胶质内胆的外层抗拉表皮,所述内层胶质内胆的一端连接有气阀;还包括通过所述气阀用于向所述内层胶质内胆充气的充气设备以及放气的泄气设备。
2.如权利要求1所述的一种可控失效性的可回收锚杆系统,其特征在于,所述内层胶质内胆和外层抗拉表皮之间设置有中间缓冲夹层。
3.如权利要求1或2所述的一种可控失效性的可回收锚杆系统,其特征在于,所述外层抗拉表皮包括从外向内依次贴合设置的复合纤维摩擦层、高强钢丝层以及纤维聚合层。
4.如权利要求1所述的一种可控失效性的可回收锚杆系统,其特征在于,所述气阀位于所述内层胶质内胆的内侧设置有气压传感器,所述气压传感器信号连接有气压接收显示器。
5.如权利要求1所述的一种可控失效性的可回收锚杆系统,其特征在于,所述气阀上设置有保护帽。
6.如权利要求1所述的一种可控失效性的可回收锚杆系统,其特征在于,所述外层抗拉表面下端设置有外螺纹,所述可回收锚杆系统还包括保护装置,所述保护装置包括与所述外层抗拉表皮螺纹连接的螺纹管,所述外层抗拉表皮上还连接有防滑螺帽,所述防滑螺帽用于对所述螺纹管进行限位,所述螺纹管外围固接有金属圆盘。
7.如权利要求6所述的一种可控失效性的可回收锚杆系统,其特征在于,所述金属圆盘上设置有垂直的三角形撑片。
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