CN216642162U - 一种新型吸能锚杆组件 - Google Patents

Abstract

一种新型吸能锚杆组件，包括锚杆、缓冲构件和托盘，所述锚杆包括自由段和锚固段，所述锚固段设置在巷道事先打的钻孔中，自由段伸出钻孔外，所述缓冲构件和托盘，从外到内依次连接在自由段上，所述托盘的背面与钻孔周围的墙壁接触，所述缓冲构件包括缓冲螺帽和多个缓冲构件，所述缓冲螺帽的下端与缓冲螺帽上端开口接触连接，所述缓冲构件的下端外侧的直径逐渐缩小，形成斜面，多个所述缓冲构件首尾相接的套在缓冲螺帽和托盘之间，且所述缓冲构件的上端开口形状与下端形状相配合，多个相邻的缓冲构件之间形成多级缓冲，当有应力传递到锚杆组件上时，多级缓冲构件逐级缓冲应力，能够防止锚杆组件瞬间压溃的现象发生。

Description

一种新型吸能锚杆组件

技术领域

本实用新型涉及矿井巷道锚固技术领域，具体涉及一种新型吸能锚杆组件。

背景技术

锚杆支护是指在边坡、岩土深基坑等地表工程及隧道、采场等地下硐室施工中采用的一种加固支护方式。锚杆作为深入地层的受拉构件，包括自由段和锚固段，当其在矿井巷道中应用时，它的锚固段插入巷道事先钻好的孔中，孔中填充有锚固粘结剂或混凝土，自由段伸出钻孔外，待锚固粘结剂凝固之后，通过预应力套件，在自由段上施加预应力进行锚固固定。

目前传统的预应力套件结构都比较简单，基本都是直接采用螺母和垫片对露出钻孔的自由段进行锚固，缺少缓冲的设计。当矿井巷道的岩层发生地质变化时，锚杆受到岩层变形带来的应力，而这种应力会顺着锚杆是加到预应力套件上，缺少缓冲设计的预应力套件受力之后容易瞬间崩毁，从而导致锚固失效，矿井事故随即发生。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种新型吸能锚杆组件，所述锚杆组件采用了多级吸能缓冲的设计思想，设计了专用的缓冲构件，该缓冲构件由吸能螺母和多片缓冲构件组成，多级缓冲锚杆传递过来的压力，避免锚固瞬间崩解。

本实用新型的技术方案如下：

一种新型吸能锚杆组件，包括锚杆、缓冲构件和托盘，所述锚杆包括自由段和锚固段，所述锚固段设置在巷道事先钻好的钻孔中，自由段伸出钻孔外，所述缓冲构件和托盘，从外到内依次连接在自由段上，所述托盘的背面与钻孔周围的墙壁接触，所述缓冲构件包括缓冲螺帽和多个缓冲构件，所述缓冲螺帽的下端与缓冲构件上端开口接触连接，所述缓冲构件的下端外侧的直径逐渐缩小，形成斜面，多个所述缓冲构件首尾相接的套在缓冲螺帽和托盘之间，且所述缓冲构件的上端开口形状与下端形状相配合，多个相邻的缓冲构件之间形成多级缓冲，当有应力传递到锚杆组件上时，多级缓冲构件逐级缓冲应力，能够防止锚杆组件瞬间崩解的现象发生。

如上所述的一种新型吸能锚杆组件，所述缓冲构件包括最上端的第一缓冲构件，最下端的第三缓冲构件以及中间的第二缓冲构件，所述第一缓冲构件的上端与缓冲螺帽活动连接，与缓冲螺帽形成第一级缓冲点，所述第三缓冲构件与托盘活动连接，与缓冲螺帽形成第四级缓冲点，所述第二缓冲构件的上端与第一缓冲构件的下端活动连接，形成第二级缓冲点，所述第二缓冲构件的下端与第三缓冲构件的上端活动连接，形成第三级缓冲点，共设置了四个缓冲点，中间使用了三个能够进行缓冲的缓冲构件，增强了所述锚杆组件抵抗瞬间应力的能力，锚固更稳定，不容易瞬间崩解。

进一步的，所述第一缓冲构件从上到下分依次包括螺帽连接部、溃缩部和连接头，所述螺帽连接部的中间设置有螺帽槽，所述螺帽槽的截面形状包括圆弧形，所述缓冲螺帽的下端形状与螺帽槽的形状相配合，增加了第一缓冲构件与缓冲螺帽的接触面积，使应力传导更加均匀，所述溃缩部的形状包括上下一致的圆筒状，当应力传导到第一缓冲构件上时，溃缩部可以向四周扩张，并上下溃缩缓冲掉一部分应力势能。所述连接头外侧的直径逐渐缩小形成斜面。

进一步的，所述第二缓冲构件从上到下分依次包括连接座、溃缩部和连接头，所述连接座的内侧设置有连接槽，所述连接槽包括上槽和下槽，所述上槽的直径与溃缩部的外侧直径相同，上槽的设置能够保证相邻缓冲构件之间保持同轴心连接，避免发生偏移现象，所述下槽的形状与连接槽的形状相配合，采用斜面连接，能够增加接触面积，且当应力过大时，所述连接头能够滑入连接座一部分，进行一定缓冲，提升缓冲能力。第二缓冲构件的溃缩部和连接头与第一缓冲构件的溃缩部和连接头结构尺寸相同。

进一步的，所述第三缓冲构件从上到下分依次包括连接座、溃缩部和定位盘，所述第三缓冲构件的连接座与第二缓冲构件的连接头活动连接，所述第三缓冲构件的连接座和溃缩部与所述第二缓冲构件的连接座和溃缩部结构尺寸相同，所述定位盘的下表面与托盘的上表面活动连接，采用盘式的面连接能够增加接触面积，承重均匀，在承受应力后，第三缓冲构件不容易将托盘挤压变形。

进一步的，所述托盘在与定位盘的接触位置设置有定位槽，所述定位槽的形状与定位盘相配合，所述定位槽的设置能够定位托盘与定位盘的相对位置，防止第三缓冲构件与托盘产生相对晃动，防止托盘受力不均产生形变，影响锚固。

进一步的，所述连接头外侧斜面与溃缩部的外侧表面形成角α，角α的角度为10-40度，所述连接头需要能够挤压溃缩部变形，且在应力过大时能够部分插入到溃缩部中，角α的角度不在10-40度的范围内会影响以上所述功能和效果。

本实用新型相对于现有技术所取得的有益效果在于：

本实用新型所述一种新型吸能锚杆组件，所述锚杆组件的缓冲构件包括缓冲螺帽以及数个缓冲构件，所述缓冲构件能够有效的多级缓冲锚杆传递过来的应力，通过缓冲构件的膨胀变形来缓冲掉锚杆组件所受的大部分应力，同时还保证锚杆组件依然能够正常的起到锚固作用，有效避免巷道突然发生地质变化时锚固失效导致的巷道坍塌等事故。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，本申请的方案和优点对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。

在附图中：

图1是本实用新型实施例1所述一种新型吸能锚杆组件的结构示意图；

图2是本实用新型实施例1所述缓冲螺帽结构示意图；

图3是本实用新型实施例1所述第一缓冲构件结构示意图；

图4是本实用新型实施例1所述第二缓冲构件结构示意图；

图5是本实用新型实施例1所述第三缓冲构件结构示意图；

图6是本实用新型实施例1所述托盘结构示意图；

其中，附图标记分别表示：

1、锚杆；2、缓冲构件；21、缓冲螺帽；22、第一缓冲构件；23、第二缓冲构件；24、第三缓冲构件；25、螺帽连接部；251、螺帽槽；26、溃缩部；27、连接头；28、连接座；281、连接槽；29、定位盘；3、托盘；31、定位槽。

具体实施方式

下面将结合附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。需要说明，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员，可以以各种形式实现本公开，而不应被这里阐述的实施方式所限制。

本实用新型中提及的方位“前后”、“左右”等，仅用来表达相对的位置关系，而不受实际应用中任何具体方向参照的约束。

实施例1

参见图1-图6，一种新型吸能锚杆组件，包括锚杆1、缓冲构件2和托盘3，所述锚杆1包括自由段和锚固段，所述锚固段设置在巷道事先钻好的钻孔中，自由段伸出钻孔外，所述缓冲构件2和托盘3，从外到内依次连接在自由段上，所述托盘3的背面与钻孔周围的墙壁接触，所述缓冲构件2包括缓冲螺帽21和多个缓冲构件，所述缓冲螺帽21的下端与缓冲螺帽21上端开口接触连接，所述缓冲构件的下端外侧的直径逐渐缩小，形成斜面，多个所述缓冲构件首尾相接的套在缓冲螺帽21和托盘3之间，且所述缓冲构件的上端开口形状与下端形状相配合，多个相邻的缓冲构件之间形成多级缓冲，当有应力传递到锚杆组件上时，多级缓冲构件逐级缓冲应力，能够防止锚杆组件瞬间崩解的现象发生。

优选的，本实施例所述缓冲构件均采用弹簧钢制作而成，根据GB/T 13304标准，选用碳素弹簧钢，弹簧钢具有优良的综合性能，由于在淬火和回火状态下的弹性，而非常适合用来制作弹簧和其他弹性原件，缓冲构件作为需要缓冲承力的构件，十分适合使用弹簧钢来制作，采用弹簧钢制作而成的缓冲构件精度高弹性好，当承受的应力较小时，应力消失后缓冲构件还能够恢复原状，不需要更换，降低了使用成本。

参见图2-图5，所述缓冲构件包括最上端的第一缓冲构件22，最下端的第三缓冲构件24以及中间的第二缓冲构件23，所述第一缓冲构件22的上端与缓冲螺帽21活动连接，与缓冲螺帽21形成第一级缓冲点，所述第三缓冲构件24与托盘3活动连接，与缓冲螺帽21形成第四级缓冲点，所述第二缓冲构件23的上端与第一缓冲构件22的下端活动连接，形成第二级缓冲点，所述第二缓冲构件23的下端与第三缓冲构件24的上端活动连接，形成第三级缓冲点，共设置了四个缓冲点，中间使用了三个能够进行缓冲的缓冲构件，增强了所述锚杆组件抵抗瞬间应力的能力，锚固更稳定，不容易瞬间崩解。

参见图3，所述第一缓冲构件22从上到下分依次包括螺帽连接部25、溃缩部26和连接头27，所述螺帽连接部25的中间设置有螺帽槽251，所述螺帽槽251的截面形状为圆弧形，所述缓冲螺帽21的下端形状与螺帽槽251的形状相配合，增加了第一缓冲构件22与缓冲螺帽21的接触面积，使应力传导更加均匀，所述溃缩部26的形状为上下一致的圆筒状，当应力传导到第一缓冲构件22上时，溃缩部26可以向四周扩张，并上下溃缩缓冲掉一部分应力势能。所述连接头27外侧的直径逐渐缩小形成斜面。

参见图4，所述第二缓冲构件23从上到下分依次包括连接座28、溃缩部26和连接头27，所述连接座28的内侧设置有连接槽281，所述连接槽281包括上槽和下槽，所述上槽的直径与溃缩部26的外侧直径相同，上槽的设置能够保证相邻缓冲构件之间保持同轴心连接，避免发生偏移现象，所述下槽的形状与连接槽281的形状相配合，采用斜面连接，能够增加接触面积，且当应力过大时，所述连接头27能够滑入连接座28一部分，进行一定缓冲，提升缓冲能力。第二缓冲构件23的溃缩部26和连接头27与第一缓冲构件22的溃缩部26和连接头27结构尺寸相同。

参见图5，所述第三缓冲构件24从上到下分依次包括连接座28、溃缩部26和定位盘29，所述第三缓冲构件24的连接座28与第二缓冲构件23的连接头27活动连接，所述第三缓冲构件24的连接座28和溃缩部26与所述第二缓冲构件23的连接座28和溃缩部26结构尺寸相同，所述定位盘29的下表面与托盘3的上表面活动连接，采用盘式的面连接能够增加接触面积，承重均匀，在承受应力后，第三缓冲构件24不容易将托盘3挤压变形。

参见图6，所述托盘3在与定位盘29的接触位置设置有定位槽31，所述定位槽31的形状与定位盘29相配合，所述定位槽31的设置能够定位托盘3与定位盘29的相对位置，防止第三缓冲构件24与托盘3产生相对晃动，防止托盘3受力不均产生形变，影响锚固。

进一步的，所述连接头27外侧斜面与溃缩部26的外侧表面形成角α，本实施例所述角α的角度为25度，所述连接头27需要能够挤压溃缩部26变形，且在应力过大时能够部分插入到溃缩部26中，角α的角度不在10-40度的范围内会影响以上所述功能和效果。

使用如上所述的锚杆组件时，其具体安装使用过程如下所述：

1)先在矿井巷道的墙壁上进行钻孔；

2)在钻孔中填充锚固粘结剂，本实施例所述锚杆组件的安装，选用本申请人在专利号为CN113548866A的申请中提到的一种亲泥性注浆加固材料，该种注浆加固材料的使用能够提高岩体的内聚力，当巷道发生地质变化时，使传递到锚杆1上的应力更加集中，方向更单一，方便所述锚杆组件缓冲传递过来的应力；

3)将所述锚杆1的锚固段伸入填充有锚固粘结剂的钻孔中进行搅拌，直至锚固粘结剂凝固；

4)在所述锚杆1露出钻孔的自由段上依次套上托盘3(设置有定位槽31的一面朝外)、第三缓冲构件24、第二缓冲构件23和第一缓冲构件22(在安装过程中要确认连接头27能够准确的安装到连接座28中，不会晃动，如果安装不正确，容易导致缓冲构件在施加预紧力过程中就发生变形，导致所述锚固组件安装失败且损毁)，最后旋上缓冲螺帽21，施加预紧力完成安装。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或增减替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种新型吸能锚杆组件，其特征在于，包括锚杆(1)、缓冲构件(2)和托盘(3)，所述锚杆(1)包括自由段和锚固段，所述锚固段设置在巷道事先钻好的钻孔中，自由段伸出钻孔外，所述缓冲构件(2)和托盘(3)，从外到内依次连接在自由段上，所述托盘(3)的背面与钻孔周围的墙壁接触，所述缓冲构件(2)包括缓冲螺帽(21)和多个缓冲构件，所述缓冲螺帽(21)的下端与缓冲构件上端开口接触连接，所述缓冲构件的下端外侧的直径逐渐缩小，形成斜面，多个所述缓冲构件首尾相接的套在缓冲螺帽(21)和托盘(3)之间，且所述缓冲构件的上端开口形状与下端形状相配合。

2.根据权利要求1所述的一种新型吸能锚杆组件，其特征在于，所述缓冲构件包括最上端的第一缓冲构件(22)，最下端的第三缓冲构件(24)以及中间的第二缓冲构件(23)，所述第一缓冲构件(22)的上端与缓冲螺帽(21)活动连接，与缓冲螺帽(21)形成第一级缓冲点，所述第三缓冲构件(24)与托盘(3)活动连接，所述第二缓冲构件(23)的上端与第一缓冲构件(22)的下端活动连接，所述第二缓冲构件(23)的下端与第三缓冲构件(24)的上端活动连接。

3.根据权利要求2所述的一种新型吸能锚杆组件，其特征在于，所述第一缓冲构件(22)从上到下分依次包括螺帽连接部(25)、溃缩部(26)和连接头(27)，所述螺帽连接部(25)的中间设置有螺帽槽(251)，所述螺帽槽(251)的截面形状包括圆弧形，所述溃缩部(26)的形状包括上下一致的圆筒状，所述连接头(27)外侧的直径逐渐缩小形成斜面。

4.根据权利要求3所述的一种新型吸能锚杆组件，其特征在于，所述第二缓冲构件(23)从上到下分依次包括连接座(28)、溃缩部(26)和连接头(27)，所述连接座(28)的内侧设置有连接槽(281)，所述连接槽(281)包括上槽和下槽，所述上槽的直径与溃缩部(26)的外侧直径相同，上槽的设置能够保证相邻缓冲构件之间保持同轴心连接，所述下槽的形状与连接槽(281)的形状相配合，第二缓冲构件(23)的溃缩部(26)和连接头(27)与第一缓冲构件(22)的溃缩部(26)和连接头(27)结构尺寸相同。

5.根据权利要求4所述的一种新型吸能锚杆组件，其特征在于，所述第三缓冲构件(24)从上到下分依次包括连接座(28)、溃缩部(26)和定位盘(29)，所述第三缓冲构件(24)的连接座(28)与第二缓冲构件(23)的连接头(27)活动连接，所述第三缓冲构件(24)的连接座(28)和溃缩部(26)与所述第二缓冲构件(23)的连接座(28)和溃缩部(26)结构尺寸相同，所述定位盘(29)的下表面与托盘(3)的上表面活动连接。

6.根据权利要求5所述的一种新型吸能锚杆组件，其特征在于，所述托盘(3)在与定位盘(29)的接触位置设置有定位槽(31)，所述定位槽(31)的形状与定位盘(29)相配合。

7.根据权利要求3所述的一种新型吸能锚杆组件，其特征在于，所述连接头(27)外侧斜面与溃缩部(26)的外侧表面形成角α，角α的角度为10-40度。

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