CN215804639U

CN215804639U - 一种适用于金属矿山大变形环境的组合吸能锚杆

Info

Publication number: CN215804639U
Application number: CN202121975259.XU
Authority: CN
Inventors: 吴钦正; 李桂林; 程力; 王春龙
Original assignee: Shandong Gold Mining Technology Co ltd Deep Mine Mining Laboratory Branch
Current assignee: Shandong Gold Mining Technology Co ltd Deep Mine Mining Laboratory Branch
Priority date: 2021-08-20
Filing date: 2021-08-20
Publication date: 2022-02-11
Anticipated expiration: 2031-08-20

Abstract

本实用新型公开了一种适用于金属矿山大变形环境的组合吸能锚杆，解决了现有锚杆不适用于矿山大变形的问题，简化了施工工序，提高了工作效率，具体方案如下：一种适用于金属矿山大变形环境的组合吸能锚杆，包括：螺纹钢杆体以及套设在螺纹钢杆体外部的套管；所述螺纹钢杆体一端设有锥形头，另一端设有让压构件；所述套管一端设有开口。

Description

一种适用于金属矿山大变形环境的组合吸能锚杆

技术领域

本实用新型涉及深部采矿支护领域，尤其是一种适用于金属矿山大变形环境的组合吸能锚杆。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

采矿实践表明，矿井随着开采深度增加和岩层的反应能力提高，深部巷道变形程度与浅部地区有很大的不同，在深部巷道中因高地应力出现变形严重、岩石爆炸、底臌等问题，巷道变形大、速度快、持续的时间长。巷道开采深度越深，巷道承受的地压越大，巷道开挖后形成了一个没有支撑的空区，周围的岩石稳定性下降，经过一段时间，虽然围岩缓慢释放压力发生变形后达到稳定，但巷道会继续发生变形并持续很长时间。围岩会随着时间的推移发生更明显的变形。因岩体受到高的地应力，围岩在一段时间内不断变形，如果没有对巷道进行及时有效的支护，巷道变形就会加剧，甚至出现片帮、冒顶等安全问题，因此，锚杆支护作为控制围岩破坏最有效的方式，在深部采矿围岩控制工作中愈加重要。

目前金属矿山常用的锚杆有管缝式锚杆和螺纹钢锚杆，管缝式锚杆的杆体是一根开缝的钢管，加工方便，其作用机理是靠杆体与孔壁的挤压摩擦来产生锚固力，控制围岩变形，但这种锚杆延展性不足，难以有效抵抗深部高应力环境下的岩体大变形；螺纹钢锚杆杆体是一根带螺纹的实心钢体，一般需要配合树脂药卷使用，在强冲击扰动下容易发生脆性破坏，对深部环境适用性差。近年来，恒阻大变形让压锚杆逐渐得到推广应用，但由于成本高昂、安装工序复杂，轻微的安装误差便有可能导致支护效果大打折扣，以及部分锚杆需要注浆处理难以即刻产生支护效果等原因，造成目前的新型锚杆难以在矿山普及应用。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种适用于金属矿山大变形环境的组合吸能锚杆，在螺纹钢杆体外套设有端部开缝的套管，通过螺纹钢杆体、套管的相互作用使锚固的围岩区岩体更加牢固，有效解决了现有锚杆不适用于深部高压力环境下岩体大变形的问题。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

一种适用于金属矿山大变形环境的组合吸能锚杆，包括：螺纹钢杆体以及套设在螺纹钢杆体外部的套管；

所述螺纹钢杆体一端设有锥形头，另一端设有让压构件；

所述套管一端设有套管开口。

进一步地，所述螺纹钢杆体嵌入岩体的一端为端部，所述端部固定安装有锥形头。

进一步地，所述螺纹钢杆体露出岩体的一端为尾部，所述尾部安装有让压构件。

进一步地，所述套管为端部开缝设置的钢管。

进一步地，所述套管套设于锥形头外部。

进一步地，所述套管与锥形头接触的一端为端部。

进一步地，所述让压构件为球形让压环。

进一步地，所述球形让压环通过尾部螺母进行固定。

进一步地，所述球形让压环与尾部螺母之间设有垫圈。

进一步地，所述球形让压环与岩体之间依次设有橡胶减阻垫圈、端部螺母和垫圈。

上述本实用新型的有益效果如下：

1)本实用新型套管进行开缝设置，在端部锥形头转动的反作用力下将套管端部挤压嵌入岩体，并利用锥形头将树脂药卷充分搅拌，通过树脂药卷和套管端部的共同作用，提高了锚杆的锚固力。

2)本实用新型尾部设有让压构件，让压构件的设置能够承受一定量的变形，避免了锚杆的脆性破坏，有效保证了锚杆的性能，使得锚杆可以用于抵抗深部高压力环境下的岩体大变形。

3)本实用新型相比于其他吸能锚杆，安装步骤少，工艺简单，有效调高了安装效率，降低了使用成本，更加适合当前矿山技术管理。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1是本实用新型根据一个或多个实施方式的一种适用于金属矿山大变形环境的组合吸能锚杆的未加套管的锚杆结构示意图。

图2是本实用新型根据一个或多个实施方式的一种适用于金属矿山大变形环境的组合吸能锚杆的未加套管的锚杆尾部结构剖面示意图。

图3是本实用新型根据一个或多个实施方式的一种适用于金属矿山大变形环境的组合吸能锚杆的套管结构主视示意图。

图4是本实用新型根据一个或多个实施方式的一种适用于金属矿山大变形环境的组合吸能锚杆的套管结构侧视示意图。

图5是本实用新型根据一个或多个实施方式的一种适用于金属矿山大变形环境的组合吸能锚杆的安装示意图。

其中：1.套管；2.尾部螺母；3.垫圈；4.球形让压环；5.橡胶减阻垫圈；6.螺纹钢杆体；7.锥形头；8.套管开口；9.岩体；10.端部螺母。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本实用新型使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本实用新型另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

术语解释部分：本实用新型中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型的具体含义。

正如背景技术所介绍的，现有技术中恒阻大变形让压锚杆成本高昂、安装工序复杂，轻微的安装误差便有可能导致支护效果大打折扣，以及部分锚杆需要注浆处理难以即刻产生支护效果等问题，本申请采用端部开缝的套管，并将套管套设在螺纹钢杆体外部，在锚杆尾部设置让压构件，解决了现有锚杆不适用于矿山大变形环境的问题。

实施例1

本实用新型的一种典型的实施方式中，参考图1-5所示，一种适用于金属矿山大变形环境的组合吸能锚杆，包括螺纹钢杆体6以及套设在螺纹钢杆体外部的套管1。

套管为端部开缝设置的钢管，其端部设有套管开口8，用于套设在螺纹钢杆体以及锥形头外部，其中，套管与锥形头7接触的一端为端部，用于与锥形头配合。

螺纹钢杆体嵌入岩体的一端为端部，螺纹钢杆体的端部固定安装有锥形头7，锥形头的作用是将钻孔孔底放置的树脂药卷进行充分搅拌，并对套管施加反作用力，在端部锥形头反作用力的支撑下，将套管开口撑开并挤压嵌入岩体内，在螺纹钢锚杆和套管的双作用下，向岩体9锚固区提供足够大的预紧力。

其中，螺纹钢杆体、套管本身就具有一定的变形能力，锥形头将树脂药卷充分搅拌，与围岩壁粘接更加牢固，减小了螺纹钢锚杆、套管拉伸延长过程中被拉断的可能，避免了脆性破坏的问题。

本实施例中，螺纹钢杆体为高韧性螺纹钢，直径为48cm，套管直径为50cm，套管和螺纹钢杆体长度根据矿山实际情况确定，一般为1.5～2m，锥形头直径为50cm。

可以理解的是，上述结构尺寸可根据实际需求进行设计，只需保证各结构之间的配合关系即可，这里不做过多限制。

其中，当进行材质选择时，当围岩体变形量较大时，吸能锚杆可采用高延性杆体材料；当现场湿度大、具有腐蚀性时，可采用抗疲劳、耐腐蚀材料或在杆体表面涂抹抗腐蚀材料，吸能锚杆根据矿山现场环境条件进行定制设计。

螺纹钢杆体露出岩体的一端为尾部，在螺纹钢杆体尾部安装有让压构件，该让压构件为球形让压环4，球形让压环能够承受不小于20cm的变形，从而能够承受岩体冲击载荷所释放的能量，进而控制围岩体的大变形。

球形让压环通过尾部螺母2进行固定，以使得球形让压环保持一定的作用力，并在尾部螺母与球形让压环之前设有垫圈3，通过垫圈分散尾部螺母对球形让压环的压力，避免在对球形让压环紧固操作时造成球形让压环的破坏。

球形让压环与岩体壁面之间依次设有橡胶减阻垫圈5、端部螺母10和垫圈3，其中，橡胶减阻垫圈的主要作用是减小球形让压环与端部螺母之间的阻力，以防止尾部螺母2拧紧过程中对球形让压环造成损伤。

端部螺母的作用是对套管施加作用力，从而在拧紧端部螺母的过程中，使得锥形头给套管施加反作用力，保证套管端部在锥形头反作用力的作用下嵌入岩体。

工作原理：树脂药卷帮助螺纹钢锚杆与岩体紧密作用，套管端部在端部锥形头反作用力下嵌入岩体，在螺纹钢锚杆和套管双作用下，向锚固区岩体提供足够大的预紧力，防止巷道表面岩块冒落，树脂药卷减小了螺纹钢锚杆、套管拉伸延长过程中被拉断的可能，此外，让压构件的设置能够承受岩体冲击载荷所释放的能量，避免了冲击能量对锚杆组件的损伤，保证了锚固性和延展性的同时，还进行了让压设置，有效保证了吸能锚杆的支护效果，使其能够用于抵抗深部高应力环境下的岩体大变形。

实施例2

本实施例提供一种适用于金属矿山大变形环境的组合吸能锚杆的使用方法，包括，

首先，在巷道围岩表面钻孔径为50cm的锚杆钻孔，孔底放置树脂药卷；

其次，将套管与螺纹钢锚杆组装，嵌入锚杆钻孔中，并适当进行旋转，将树脂药卷充分搅拌；

然后，在螺纹钢锚杆尾部顺序安装垫圈和端部螺母，逐渐拧紧端部螺母，给套管施加作用力，在端部锥形头反作用力支撑下，将套管端部挤压嵌入岩体；

最后，在端部螺母身后，顺序安装橡胶减阻垫圈、球形让压环、垫圈和尾部螺母，将尾部螺母适当拧紧，保持球形让压环一定的作用力。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种适用于金属矿山大变形环境的组合吸能锚杆，其特征在于，包括：螺纹钢杆体以及套设在螺纹钢杆体外部的套管；

所述螺纹钢杆体一端设有锥形头，另一端设有让压构件；

所述套管一端设有套管开口。

2.根据权利要求1所述的一种适用于金属矿山大变形环境的组合吸能锚杆，其特征在于，所述螺纹钢杆体嵌入岩体的一端为端部，所述端部固定安装有锥形头。

3.根据权利要求1所述的一种适用于金属矿山大变形环境的组合吸能锚杆，其特征在于，所述螺纹钢杆体露出岩体的一端为尾部，所述尾部安装有让压构件。

4.根据权利要求1所述的一种适用于金属矿山大变形环境的组合吸能锚杆，其特征在于，所述套管为端部开缝设置的钢管。

5.根据权利要求4所述的一种适用于金属矿山大变形环境的组合吸能锚杆，其特征在于，所述套管套设于锥形头外部。

6.根据权利要求4所述的一种适用于金属矿山大变形环境的组合吸能锚杆，其特征在于，所述套管与锥形头接触的一端为端部。

7.根据权利要求1所述的一种适用于金属矿山大变形环境的组合吸能锚杆，其特征在于，所述让压构件为球形让压环。

8.根据权利要求7所述的一种适用于金属矿山大变形环境的组合吸能锚杆，其特征在于，所述球形让压环通过尾部螺母进行固定。

9.根据权利要求8所述的一种适用于金属矿山大变形环境的组合吸能锚杆，其特征在于，所述球形让压环与尾部螺母之间设有垫圈。

10.根据权利要求7所述的一种适用于金属矿山大变形环境的组合吸能锚杆，其特征在于，所述球形让压环与岩体之间依次设有橡胶减阻垫圈、端部螺母和垫圈。