[發明專利]增阻讓壓的大變形錨桿及其加工方法

有效

• 申請號: 201210021633.1
• 申請日: 2012-01-15
• 公開（公告）號: CN102562109A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 李廷春;馬旭強;高翔;安其忠;張海東
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: E21D21/00
• 分類號: E21D21/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及礦山工程支護用的錨桿，尤其涉及煤礦巷道圍巖大變形支護用的錨桿。

背景技術

在我國西部，煤礦巷道常處于巖性為泥巖或砂質泥巖的地層中，這些巖石的微觀結構為“細顆粒+泥質膠結物”，易受水的侵蝕且膠結強度低。此時地壓的絕對值可能不顯著，但與巖石的強度尤其是含水狀態下的巖石強度相比則相對較高，巷道圍巖極易發生大變形或碎裂；裂隙增多又使圍巖的透水性增強，進而更易受水的弱化。因此，在泥巖或砂質泥巖中開拓的巷道易發生持續時間較長、總量較大的收斂變形。在我國東部，多數礦井進入了深部開采，即使巖石條件較好，高地壓也會促使巷道圍巖產生較大的變形。因此，這兩種開采條件均出現了巷道圍巖發生過大變形的現象，引發錨桿錨索拉斷、噴層破裂等問題。

為解決上述變形控制問題，目前的支護方法是對圍巖實施“二次支護”或“先讓后抗”的支護方式。即前期采用錨桿、錨索等柔性支護，允許圍巖有一定的變形，待圍巖變形速率變緩，再實施不易變形且能增加抗力的襯砌等剛性支護。但這樣的支護方法成本較高，僅適合重要的硐室、巷道。

目前，大量的支護方式通常采用錨網噴方式。由于圍巖變形和控制的雙重要求，如采用錨網噴方式就需要一種既能產生足夠的變形又能始終具備足夠抗力的可變形錨桿。

發明內容

本發明提出了一種能夠伸長較大距離同時阻力可平穩增大的可變形錨桿，稱為增阻讓壓的大變形錨桿。該錨桿用在錨網噴支護方式中，來解決圍巖大變形巷道的支護難題。

增阻讓壓的大變形錨桿構造是，它是由錨固桿段、自由桿段和讓壓套筒三部分所組成；錨固桿段和讓壓套筒連接結構是，讓壓套筒的前端加工有內螺紋，錨固桿段通過該螺紋連接在讓壓套筒前端；自由桿段和讓壓套筒連接結構是，在讓壓套筒靠近前端的筒體兩側軸向上設有對稱的條孔，自由桿段的前端兩側各焊接一個滑移鍵，自由桿段的前端插入讓壓套筒中，并使滑移鍵嵌入條孔中，自由桿段的后端從讓壓套筒的后端伸出，且后端部加工有用于安裝螺母的螺紋；另外，在讓壓套筒兩側與條孔一致的軸向上設有斷續的開縫，條孔與開縫之間的無縫段稱為第一增阻段，之后的開縫之間的無縫段依次為第二增阻段、第三增阻段，依次類推；且增阻段的長度從第一段開始至后要逐漸加長。例如，依次為2cm、3cm、4cm、5cm.......。

這種增阻讓壓的大變形錨桿的工作原理如下：

圍巖變形使錨桿受拉增大到一定程度時，首先自由桿段上的滑移鍵剪切開第一增阻段，擠進第一段開縫中，促使縫隙擴張、讓壓套筒變粗，與孔壁產生約束力，同時滑移鍵持續受開縫的夾持和摩擦，也產生恒定的阻力；隨著圍巖的繼續變形，滑移鍵又不斷的剪切下一個增阻段，由于增阻段逐漸增長，所以邊讓壓阻力又逐漸變大。總之，滑移鍵在開縫內發生擠壓、摩擦，在增阻段部分發生剪切，通過這兩種作用得到了平穩遞增的阻力，錨桿的讓抗結合最終使圍巖釋放一定變形后達到穩定，錨桿亦不因承載過高而破壞。

本發明的增阻讓壓的大變形錨桿具備以下優點：

(1)調節開縫的長度可以改變允許圍巖變形的距離，調節增阻段的長度可以改變阻力的高低，所以它能適應各種程度的巷道變形。

(2)多種方式產生阻力，包括套筒自身的夾持、增阻段的阻擋、巖石孔壁的約束。

(3)套筒使桿體保持在鉆孔正中，錨固材料均勻分布于桿體周圍，因此錨固效果更好。

(4)發生伸長的套筒位于鉆孔內，不影響巷道表面噴層和管線的施工。

附圖說明

圖1為本發明增阻讓壓的大變形錨桿的簡圖。

圖2為本發明讓壓套筒的主視圖；

圖3為本發明自由桿段的主視圖；

圖4為本發明自由桿段的側視圖。

圖例說明：1-樹脂藥卷錨固端，2-錨固桿段，3-讓壓套筒，4-自由桿段，5-托盤，6-螺母，7-條孔，8-開縫，9-第一增阻段，10-滑移鍵，11-內螺紋，12-讓壓套筒后端，13-外螺紋。

具體實施方式