[發明專利]位移釋放式錨頭裝置

有效

• 申請號: 201010249697.8
• 申請日: 2010-08-10
• 公開（公告）號: CN101943014A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發明（設計）人: 李世海;范永波;孟達;侯岳峰;喬寶娟;程名;陸晶晶
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: E21D21/00
• 分類號: E21D21/00
• 代理公司: 北京中創陽光知識產權代理有限責任公司 11003
• 代理人: 尹振啟

技術領域

本發明涉及一種巷道圍巖支護的位移釋放式錨頭裝置。

背景技術

巷道支護主要是對圍巖提供一定的支護阻力，或者是加固圍巖使在圍巖淺部形成加固層，其本質作用在于控制錨固區圍巖的離層、滑動、裂隙張開、新裂紋產生等擴容變形與破壞，在錨固區內形成剛度較大的次生承載結構，以控制圍巖塑性區的發展，阻止錨固區外巖層產生離層，同時改善圍巖深部的應力分布狀態。最終目的是減少圍巖位移，保持圍巖穩定。巷道支護可采用兩種途徑：①加大支護結構的剛度，提高支護阻力，以減少圍巖變形。②支護系統本身有一定的可伸縮性，以適應圍巖變形。采用第二種支護系統，會產生相對較大的圍巖變形量，但只要能將巷道的變形量控制在滿足生產需要所允許的范圍內，此時，所需的支護阻力和剛度都比第一種方案小，達到既經濟、又合理的目的。

西德、蘇聯，美國在上世紀50年代已有可拉伸錨桿技術，中國于70年代開始發展，可按工作原理將它們歸納為桿體可伸長和結構元件滑動可伸長兩大類。

典型的桿體可伸長錨桿有德國蒂森型及前蘇聯的桿體彎曲波浪型。蒂森型錨桿的兩端為普通碳索鋼中間焊接一段可拉伸的奧氏體鋼，依靠延伸率大的奧氏體鋼來達到錨桿受力后桿體自身拉伸。錨桿的極限拉伸量可達517mm，最大工作阻力為200KN，但其采用鉻一鎳合金鋼制造，因而價格昂貴，故生產實際中較少使用。

前蘇聯研制的桿體彎曲可伸長錨桿是用普通碳索鋼做成波浪形，當桿體所受拉應力達到一定值后則波浪形段桿體開始拉直，從而為錨桿提供了一定的工作阻力和一定的伸長量。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種結構經過改進、力學性能好、實用性強、使用方便的位移釋放式錨頭裝置。

為實現上述目的，本發明位移釋放式錨頭裝置，包括錨桿桿體、套裝并固定在其上的中空應力釋放裝置，該中空應力釋放裝置的表面上均勻分布設置有若干個應力釋放孔，并且中空應力釋放裝置軸向的抗壓強度要小于錨桿桿體的軸向抗壓強度。

進一步，所述中空應力釋放裝置包括若干組相互扣合設置的應力釋放盤，該應力釋放盤包括碗狀圓盤體，該圓盤體的邊沿向外延伸有環形邊沿，兩個應力釋放盤通過環形邊沿相互抵靠扣合為一組組件；圓盤體的中心部設置有用于套裝在所述錨桿桿體上的安裝孔，圓盤體上均布設置有4個第一應力釋放孔，相鄰的兩個第一應力釋放孔之間設置有第二應力釋放孔。

進一步，所述第一應力釋放孔由一個矩形孔和分別設置在其短邊上、并以該短邊作為直徑的兩個半圓孔組成；所述第二應力釋放孔為圓孔。

進一步，所述錨桿桿體上從上至下設置有止漿塞、上壓板、下托板和固定螺母，所述中空應力釋放裝置設置在該上壓板和下托板之間，止漿塞密封上壓板的安裝孔與錨桿桿體之間的間隙，固定螺母通過螺紋結構固定安裝在錨桿桿體上，以限定安裝在錨桿桿體上的各個部件的位置。

進一步，所述應力釋放盤的材料為低碳鋼。

本發明位移釋放式錨頭裝置，是基于巷道變形時，通過壓癟應力釋放盤，為錨桿的變形提供更大的空間，較好地控制變形，其前提是應力釋放盤的組合強度要低于錨桿的抗拉強度；通過對應力釋放盤進行單軸壓縮試驗，發現其壓縮過程是可逆的，也就是說，應力釋放盤可重復利用2-3次并保證其強度沒有太大的降低，大大降低了支護成本；通過優化應力釋放盤設計方案，均使其達到柔性破壞，不會產生任何裂紋和撕裂火花，可方便地在高瓦斯礦井進行應用。

附圖說明

圖1為應力釋放盤主視圖；

圖2為應力釋放盤俯視圖；

圖3為本發明結構示意圖；

圖4-1為SRP-1應力釋放盤結構示意圖；

圖4-2為SRP-2應力釋放盤結構示意圖；

圖4-3為SRP-3應力釋放盤結構示意圖；

圖4-4為SRP-4應力釋放盤結構示意圖；

圖4-5為SRP-5應力釋放盤結構示意圖；

圖4-6為SRP-6應力釋放盤結構示意圖；

圖4-7為SRP-7應力釋放盤結構示意圖；

圖4-8為SRP-8應力釋放盤結構示意圖；

圖4-9為SRP-9應力釋放盤結構示意圖；

圖5-1為SRP-1應力釋放盤壓縮后實物圖；

圖5-2為SRP-2應力釋放盤壓縮后實物圖；

圖5-3為SRP-3應力釋放盤壓縮后實物圖；

圖5-4為SRP-4應力釋放盤壓縮后實物圖；

圖5-5為SRP-5應力釋放盤壓縮后實物圖；

圖5-6為SRP-6應力釋放盤壓縮后實物圖；