[發(fā)明專利]錨桿預應力控制自鎖鎖具

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810047743.9
• 申請日: 2008-05-19
• 公開（公告）號: CN101285392A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發(fā)明（設計）人: 張華;劉建
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: E21D20/00
• 分類號: E21D20/00;E21D21/00
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所
• 代理人: 王敏鋒

技術領域

本發(fā)明涉及高地應力區(qū)巖石隧道、巷道和硐室支護錨桿安裝過程的預應力控制與運行后期的自鎖鎖具，更具體涉及一種錨桿預應力自鎖鎖具，也可用于其它巖土工程(如巖質(zhì)邊坡)錨桿支護結構的預應力控制與錨桿端部自鎖，提高巖石錨桿后期的支護應力。需與高強預應力巖石錨桿配套使用。

背景技術

隨著資源開采深度的增加，地應力增大、地質(zhì)條件惡化，導致礦井深部巷道圍巖支護的難度加大。巷道開挖后，由于應力重分布導致洞周應力集中，巷道自由面一側應力減為零，圍巖由開挖前的三向應力狀態(tài)轉化為二向應力狀態(tài)，開挖擾動區(qū)內(nèi)的圍巖受到的壓剪應力超過其長期強度，如不及時有效地支護，圍巖很快由表及里發(fā)生破裂失穩(wěn)。

因此，要維護巷道的穩(wěn)定，首先必須在巷道開挖后盡快恢復和改善圍巖的應力狀態(tài)，將巷道開挖后因二次應力調(diào)整形成的二向應力狀態(tài)恢復到三向應力狀態(tài)。改善和恢復應力狀態(tài)的措施越及時越有利于圍巖穩(wěn)定；巷道自由面上的壓應力恢復得越高，越有利于圍巖穩(wěn)定。這就要求巷道開挖后必須立即支護，而且初期支護力(預應力)必須達到足夠的量值。對深度在800～1000米左右的巖石巷道，即使在自重應力作用下，其豎向原巖應力也高達20～30MPa，在煤系地層中一般都賦存了很高的構造應力，以致于水平應力和垂直應力均遠高于巖體自重引起的原巖應力，而且水平地應力通常是垂直地應力的1.25～2.5倍。理論分析和工程實踐表明，對煤礦深部巖石巷道而言，要想取得充分有效的支護效果，必須使錨桿預應力達到80kN以上。然而現(xiàn)場用的錨桿常因施工時預應力偏低和不均衡，達不到預期的圍巖支護加固效果。由于巖石材料本身具有的應力松弛特性和圍巖整體位移逐步由圍巖表面向深處發(fā)展兩方面的原因，錨桿的錨固力在達到峰值以后將隨著時間的推移而逐步降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是在于提供了一種錨桿預應力控制自鎖鎖具，在錨桿安裝過程中通過銷釘?shù)拇笮韺﹀^桿的預應力大小進行調(diào)整，對預應力錨桿的施工質(zhì)量進行控制，同時在錨桿施工后，自鎖鎖具能夠鎖住錨桿受力，減小錨桿后期預應力損失。該裝置結構簡單，價格低廉，易于推廣應用。

為了實現(xiàn)上述任務，本發(fā)明采用以下技術措施：

一種錨桿預應力控制自鎖鎖具，它包括預應力標示鎖具、銷釘、鎖套、螺母，其特征在于：預應力標示鎖具放置在鎖套內(nèi)，通過銷釘將鎖具和鎖套連接成為一整體，預應力標示鎖具是一端均勻的開有三個縮縫、縮縫頂角設一小圓孔的中空圓臺，鎖套的內(nèi)部是一圓錐型空腔，預應力標示鎖具和鎖套的錐頂角度相同。預應力標示鎖具上有反映錨桿預應力大小的刻度線；銷釘用來控制錨桿施工時的預應力，當預應力達到設計值時，銷釘即被預應力標示鎖具和鎖套剪斷，隨著錨桿的受力，帶動預應力標示鎖具，使預應力標示鎖具在鎖套內(nèi)卡住錨桿通過縮縫變形在鎖套內(nèi)收縮擠緊，實現(xiàn)自鎖功能，避免了錨桿錨尾螺紋退絲造成的錨桿的預應力損失。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點和效果：

錨桿預應力控制自鎖鎖具，該結構在錨桿施工初期可檢驗錨桿施工后的預應力是否達到設計值；同時隨著圍巖變形錨桿受力帶動預應力標示鎖具向鎖套內(nèi)滑動，預應力標示鎖具對錨桿越抱越緊，起到鎖緊錨桿的作用。錨桿安裝過程中所承受的預應力大小，可以通過不同的銷釘大小來實現(xiàn)設計的預應力值。現(xiàn)有的錨尾大部分都是直接擰螺母，這樣在錨桿受力變形和掘進爆破的影響下，螺母都會出現(xiàn)不同程度的退絲現(xiàn)象，錨桿的錨固力下降，達不到設計值，嚴重影響錨桿的正常使用和錨桿主動支護作用的發(fā)揮。

附圖說明

圖1為一種自鎖型錨桿預應力控制裝置結構示意圖

圖2為一種自鎖型錨桿預應力控制裝置與錨桿配套使用示意圖

其中：1-預應力標示鎖具、2-銷釘、3-鎖套、4-螺母、5-錨桿、6-托板、7-縮縫、8-減摩墊圈、9-減摩墊圈、10-巖面、

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明作進一步描述。

根據(jù)圖1、圖2可知，一種自鎖型錨桿控制裝置它包括預應力標示鎖具1、銷釘2、鎖套3、螺母4，其特征在于：預應力標示鎖具1放置在鎖套3內(nèi)，通過銷釘2將預應力標示鎖具1和鎖套3連接成為一整體，其中預應力標示鎖具1是前端開有三縮縫的中空圓臺型結構，鎖套3的內(nèi)部是一圓錐型空腔，預應力標示鎖具1和鎖套3的錐頂角度相同。

在錨桿5桿體上依次套裝螺母4、減摩墊圈8、預應力標示鎖具1、銷釘2、鎖套3、減摩墊圈9和托板6，托板6與巖面10密貼。螺母4與錨桿5通過絲扣連接，預應力標示鎖具1、鎖釘2、鎖套3、托板6串裝在錨桿5上；施工時擰緊螺母4，預應力標示鎖具1和鎖套3相對滑動，剪切銷釘2；銷釘2受到的剪力阻止了預應力標示鎖具1與鎖套3的相對移動，這種阻力通過螺母4傳給錨桿5桿體一拉應力。預應力標示鎖具1和鎖套3經(jīng)銷釘2連接成為一個整體，根據(jù)銷釘2剪斷時的所需荷載在預應力標示鎖具1上預先刻上標示線，此標示線反映錨桿所受預應力的大小，這樣就能通過預應力標示鎖具1上的刻度直觀反映錨桿預應力的大小。安裝錨桿時通過大扭矩機具擰緊螺母4，通過預應力標示鎖具1上的刻度線控制錨桿預應力是否達到設計要求。隨著圍巖的變形，錨桿5錨固力提高，錨桿5帶動預應力標示鎖具1向鎖套3內(nèi)滑動，預應力標示鎖具1將錨桿5越抱越緊，使預應力標示鎖具1抱緊錨桿牢牢地鎖在鎖套3內(nèi)，實現(xiàn)錨尾自鎖功能。