CN220748310U - 一种具有变形预警功能的双托盘让压锚杆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有变形预警功能的双托盘让压锚杆，包括有锚杆杆体，还包括有让压套管、自锁小托盘、护表大托盘以及螺母；让压套管包括有用于与锚杆杆体螺纹套接的让压套管管体以及沿轴向设置于让压套管管体上的数个卡盘，自锁小托盘套设在让压套管管体上，随着巷道围岩的变形，自锁小托盘与数个卡盘依次的卡接形成逐级让压结构；护表大托盘套接于锚杆杆体上与让压套管的外侧端相抵，并通过螺母进行锁紧。本实用新型提出的锚杆既可以实现即时支护，又可以进行逐级让压，释放高应力场，并带有变形预警功能，不易错过二次支护的最佳时机，大托盘及两次预紧力叠加增大了有效支护范围和护表效果，可以减少锚杆间距，节省材料，降低支护成本。

Description

一种具有变形预警功能的双托盘让压锚杆

技术领域

本实用新型涉及锚杆技术领域，具体涉及一种具有变形预警功能的双托盘让压锚杆。

背景技术

现有普通锚杆无法直观的观察到所在位置处围岩的变形量，而带有变形预警功能的新型锚杆大多要靠电子零件支持，在恶劣环境下的可靠性较低，且需要电池供能，过于复杂。面对软岩大变形等较差的地质条件时，一般的让压锚杆只能实现线性让压，且没有配合有效的护表措施，导致托盘容易嵌入岩体，周边岩体发生垮落等问题的出现。

并且现有工程支护方案中无法按照实际变形情况使用相应的锚杆，全断面均使用相同规格锚杆，既无法做到掘进完成后支护的快速成型，又不能很好地控制整条巷道的支护成本。

实用新型内容

为了解决上述现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供一种具有变形预警功能的双托盘让压锚杆。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种具有变形预警功能的双托盘让压锚杆，包括有锚杆杆体，还包括有让压套管、自锁小托盘、护表大托盘以及螺母；

其中，让压套管包括有用于与锚杆杆体螺纹套接的让压套管管体以及沿轴向设置于让压套管管体上的数个卡盘，自锁小托盘套设在压套管管体上，随着巷道围岩的变形，自锁小托盘与数个卡盘依次的卡接形成具有逐级让压功能的结构；护表大托盘套接于锚杆杆体上并与让压套管的外侧端相抵，并通过螺母进行锁紧。

优选的，让压套管管体上共计有五个卡盘，其中四个为圆台形卡盘，另外一个为圆盘形拦截卡盘，以让压套管管体朝向巷道围岩的一端为内，背离巷道围岩的一端为外，四个圆台形卡盘从内至外半径逐渐增大，圆盘形拦截卡盘半径大于所有的圆台形卡盘。

优选的，自锁小托盘包括具有通孔结构的锚杆托盘，锚杆托盘的凹侧分布有两个可上下移动的半月形钢板，并且两个钢板相向布置，每个半月形钢板背离彼此的一端通过四个高强度弹簧与锚杆托盘内凹面相连，两个钢板借助高强度弹簧发生错动，以实现圆形包围面积的被动改变。

优选的，护表大托盘半径为自锁小托盘的两倍，让压套管的外侧端与护表大托盘的内凹侧相抵。

与现有技术相比，本实用新型提供了一种具有变形预警功能的双托盘让压锚杆，具备以下有益效果：

(1)本实用新型通过对锚杆初步施加预紧力，即刻便对围岩产生了支护效果，符合及时支护的原则，让压套管的五层卡盘结构为围岩的初期变形卸压提供了可能，让岩体内由于开挖引起的高应力得以初步释放，减轻后期巷道整体维护难度；而巷道开挖后围岩会随着应力场的调整持续变形，当压力达到某一临界值时，由自锁小托盘和让压套管组成的让压构件进行逐级让压，围岩应力得到继续释放，当围岩位移较大致使让压构件达到极限让压距离时，圆盘形拦截卡盘拦截自锁小托盘，护表大托盘接触岩体并受力，此时前后托盘对围岩同时起到支护作用，此时可以再次施加预紧力，由于锚杆支护应力场的应力值随锚杆预紧力的增大而增大，护表大托盘的加入也使得锚固体应力场扩散范围随之增大，最终实现锚固应力场作用范围的增大，增强了锚固效果，对围岩提供持续高效的支护力、锚固力，符合“三高一低”的支护理念之一，即高强度，高刚度带来了高可靠性和低支护密度，是安全可靠的支护系统。

(2)让压套管在逐级让压过程中实现变形预警功能，能够直观、快速的显示巷道各部位变形情况；让压套管可连接在普通的锚杆杆体上面，安装操作简单，通用性更强，也可根据变形情况安装后续大托盘等组件，节约支护成本。

(3)前后双托盘的结构可以防止托盘嵌入裂隙岩体内部从而导致支护范围减小情况的出现，且托盘半径的增大可以加大锚固范围，在保证支护效果的同时，能够增大锚固应力场范围，增强锚固效果。

(4)本实用新型提出的锚杆既可以实现即时支护，又可以进行逐级让压，释放高应力场，并带有变形预警功能，不易错过二次支护的最佳时机，大托盘及两次预紧力叠加增大了有效支护范围和护表效果，可以适当减少锚杆间距，节省材料，降低支护成本。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制，在附图中：

图1是实施例中提出的让压套管的结构示意图；

图2是本实施例中自锁小托盘内部两个半月形钢板的分布示意图；

图3是本实施例中自锁小托盘的侧视结构示意图；

图4是本实施例中双托盘让压锚杆支护状态时的示意图。

图中：1、让压套管管体；2、圆台形卡盘；3、圆盘形拦截卡盘；4、半月形钢板；5、高强度弹簧；6、锚杆托盘；7、巷道围岩；8、护表大托盘；9、螺母；10、锚杆杆体；11、自锁小托盘；12、让压套管。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-图4，本实施例提出一种具有变形预警功能的双托盘让压锚杆，包括锚杆杆体10、让压套管12、自锁小托盘11、护表大托盘8以及螺母9；锚杆杆体10为普通的钢筋材质的锚杆，巷道钻孔后，安装锚固剂，插入锚杆杆体10，其前端使用锚固剂与巷道围岩7粘结为一体，后端为安装让压套管12预留一定长度。

其中，让压套管12包括有让压套管管体1和沿其轴向分布的五个卡盘，其中让压套管管体1中空且内带螺纹，前端内径与后端外径相同，均与锚杆杆体10的尺寸相适应，这样能够保证原锚杆配件的通用性，让压套管12的卡盘部分组成为前端的四个半径递增的圆台形卡盘2和后端一个圆盘形拦截卡盘3，使用时，让压套管12前端安装自锁小托盘11并与外露锚杆杆体10相连接，拧紧可施加设计值的预紧力，后端依次安装护表大托盘8和螺母9进行固定，可以实现逐级让压的功能，并可通过自锁小托盘11的位置直观的观察到锚杆作用处围岩的变形情况，而圆盘形拦截卡盘3能够实现对托盘的拦截作用。

在实际应用中，可根据不同地质条件下的支护需求，通过灵活调整让压套管12上卡盘的数量及尺寸，以实现达到让压设计值的目的，而其它配套结构均能支持通用，大大提高了该锚杆的适用性，降低了成本。

自锁小托盘11包括有锚杆托盘6，锚杆托盘6的凹侧分布有两个可上下移动的半月形钢板4，并且两个半月形钢板4相向布置，每个半月形钢板4背离彼此的一端通过四个高强度弹簧5与锚杆托盘6内凹面相连，两个半月形钢板4借助高强度弹簧5发生错动，以实现圆形包围面积的被动改变，该结构内嵌于锚杆托盘6内凹处并固定为一体，形成一个坚固的整体结构，能够对让压套管12起到自锁作用。使用时，当围岩变形使得锚杆杆体10与让压套管12的组合结构向外挤压时，自锁小托盘11在围岩的推动下便会出现与让压套管12产生相对位移的趋势，而让压套管12上的圆台形卡盘2与自锁小托盘11上的圆弧形自锁结构相配合，保证锚杆在服务期限内持续具有支护力的同时，又能够通过数个圆台形卡盘2分级释放位移，从而拥有良好、可视的让压功能，对于支护大地应力、围岩大变形、传统支护方式困难的巷道效果较好，最后，当让压套管12的容许位移余量释放完毕后，其尾端的圆盘形拦截卡盘3会拦截自锁小托盘11的持续让压，抑制围岩二次变形，从而保证该锚杆后期的支护强度和长期稳定。

其中，当自锁小托盘11移动至四个圆台形卡盘2所对应的不同位置处时，均对应着巷道该部分围岩产生的一定量的变形，对照圆台形卡盘2设置的间距便可快速直观地得知巷道的变形情况。当自锁小托盘11的圆弧形自锁结构依次通过了四个尺寸递增的圆台形卡盘2来到尾部的圆盘形拦截卡盘3时，说明软岩巷道已经得到了一定的变形，缓冲了较大的变形压力，高应力状态得以初步释放，有效的避免了支护初期锚杆被拉断情况的发生。

本申请中的护表大托盘8半径为自锁小托盘11的两倍，且具有较大的凸形结构，强度大于自锁小托盘11，承载围岩大变形及高应力时不会发生屈服破坏，可以较好地抑制围岩二次变形，能够对围岩产生较大的挤压应力促使内部岩体维持原始三向应力状态，同时，较大的护表面积对于具有强破碎趋势的软岩变形巷道而言，具有良好的护表效果，有针对性的解决了破碎围岩强度低、完整性差等问题，防止裂隙岩体的垮塌，保证了巷道内施工人员的安全。

当巷道围岩7发生变形时，自锁小托盘11和让压套管12配合，会首先进行压力的阶级释放，当让压套管12设计的位移余量进行释放时，自锁小托盘11也会逐渐靠近让压套管12尾端固定的护表大托盘8，当护表大托盘8外周逐渐接触变形围岩，开始承载压力的同时，自锁小托盘11较小的凸形结构会内嵌于护表大托盘8较大的凸形结构中，承压、护表的作用便会逐渐的过渡到让压套管12尾部的护表大托盘8上来。

进一步的，变形预警功能在让压套管12的逐级让压过程中体现，巷道开挖过后，巷道围岩7会随着周边应力场的改变而持续变形调整，当压力持续增加，依次达到所设计的四个临界值时，自锁小托盘11会按设计依次通过四个由小到大的圆台形卡盘2，在实现逐级让压的同时，不同的锁扣位置也对应着相应的巷道围岩7变形量，通过观察自锁小托盘11的锁紧位置，便可直观的了解巷道变形情况，从而快速的了解巷道四周的压力分布变化等复杂的巷道安全信息，大大加快了施工效率，提升了作业的安全性。

需要特别指出的是，后续安装护表大托盘8和螺母9的时机尤为关键，变形预警功能也为后续组件安装的时机起到了提示作用，按照让压套管12的尺寸设计，当最后一个圆台形卡盘2发挥作用时，巷道变形速率已到达峰值，当时间经过这个转折点后，围岩变形已由初期的大变形逐渐转变为稳定后的小变形，若此时进行后续组件的组合安装，则会起到最佳的支护强度和护表效果，若最后一个圆台形卡盘2长时间仍未发挥作用，则可考虑不进行后续护表大托盘8等组件的安装，因为此时前置组件的支护强度能够达到实际的工程要求，同时进行后续组件的选择性安装也可节约材料，降低支护成本。

本实用新型提出一种具有变形预警功能的双托盘让压锚杆，在使用时，在巷道围岩岩体7的合适位置上钻孔并安设锚杆杆体10，安设自锁小托盘11，并将让压套管12旋入锚杆杆体10的尾部，使其达到设计的预紧力。

当巷道围岩7由初期的大变形逐渐开始转变为稳定后的小变形，即自锁小托盘11让压至最后一个圆台形卡盘2时，安装护表大托盘8并拧紧螺母9施加力矩，达到设计的预紧力。

巷道围岩7继续变形，自锁小托盘11位移至圆盘形拦截卡盘3处时，整个双托盘锚杆发挥作用，护表大托盘8接触巷道围岩7，与自锁小托盘11共同提供支护力，同时护表大托盘8会保护更大范围内的破碎岩体，可以进一步的增大护表范围、提升支护强度。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种具有变形预警功能的双托盘让压锚杆，包括有锚杆杆体(10)，其特征在于：还包括有让压套管(12)、自锁小托盘(11)、护表大托盘(8)以及螺母(9)；

其中，让压套管(12)包括有用于与锚杆杆体(10)螺纹套接的让压套管管体(1)以及沿轴向设置于让压套管管体(1)上的数个卡盘，自锁小托盘(11)套设在压套管管体(1)上，随着巷道围岩(7)的变形，自锁小托盘(11)与数个卡盘依次的卡接形成具有逐级让压功能的结构；护表大托盘(8)套接于锚杆杆体(10)上与让压套管(12)的外侧端相抵，并通过螺母(9)进行锁紧。

2.根据权利要求1所述的一种具有变形预警功能的双托盘让压锚杆，其特征在于：让压套管管体(1)上共计有五个卡盘，其中四个为圆台形卡盘(2)，另外一个为圆盘形拦截卡盘(3)，以让压套管管体(1)朝向巷道围岩(7)的一端为内，背离巷道围岩(7)的一端为外，四个圆台形卡盘(2)从内至外半径逐渐增大，圆盘形拦截卡盘(3)半径大于所有的圆台形卡盘(2)。

3.根据权利要求2所述的一种具有变形预警功能的双托盘让压锚杆，其特征在于：自锁小托盘(11)包括具有通孔结构的锚杆托盘(6)，锚杆托盘(6)的凹侧分布有两个可上下移动的半月形钢板(4)，并且两个钢板(4)相向布置，每个半月形钢板(4)背离彼此的一端通过四个高强度弹簧(5)与锚杆托盘(6)内凹面相连，两个钢板(4)借助高强度弹簧(5)发生错动，以实现圆形包围面积的被动改变。

4.根据权利要求3所述的一种具有变形预警功能的双托盘让压锚杆，其特征在于：护表大托盘(8)半径为自锁小托盘(11)的两倍，让压套管(12)的外侧端与护表大托盘(8)的内凹侧相抵。