[發明專利]一種讓壓錨索球形轉動調心裝置

無效

• 申請號: 201210405360.0
• 申請日: 2012-10-23
• 公開（公告）號: CN102877871A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 馬志濤;高東川;王凱;高東忍;李瑞瑞
• 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: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 王連君

技術領域

本發明涉及一種礦山巷道、隧道工程支護用的球形轉動調心裝置，特別適用于頂底板與兩幫夾角處支護后期發生凸凹不平的圍巖支護。

背景技術

針對破碎圍巖巷道、受強烈動壓影響且有冒頂風險的巷道，一味的追求大強度、大剛度支護材料來實現圍巖支護是無濟于事，也是不太現實的。目前，巷道支護采用的支護材料都注意到了地應力的轉移和釋放，特別是預應力錨索的使用，考慮了錨索的力學特性，具有承載能力高、可施加較高預應力、錨固深度大、讓壓效果顯著的特點，且高預應力可以在破碎、復合頂板巷道、大地壓和受回掘影響的復雜條件下實現支護，且面積較大的托盤設計就具有較好的讓壓特性和應力轉移優點，到達了大噸位強力預期效果，將松軟破碎的復合頂板原生承載拱重新固結成復合承載拱頂，改善了原有圍巖頂板的力學性能，提高圍巖頂板整體完整性。

目前使用的預應力錨索支護體系僅從錨索索體從材料方面、力學特性進行了綜合分析，現使用的索體一度達到了大噸位強力預期效果，但從現場施工支護中得出預應力錨索在圍巖支護中還存在以下問題：（1）圍巖變形具有時間效應，支護初期圍巖變形小，而后期錨索支護預應力大幅度減小，圍巖大量變形，圍巖變形無法控制；（2）由于施工現場圍巖表面凸凹不平，錨索托盤不能與圍巖表面平齊，致使錨索索體彎曲，承受較大偏載，造成了錨索張拉和鎖定過程中的預應力損失，托盤偏載受力大，嚴重影響錨索支護效果；（3）針對頂底板與兩幫夾角處的錨索支護，預緊力較低，普通預應力錨索不能適應，不能滿足不同錨索安裝角度的使用要求；（4）地應力大的巷道圍巖處，普通托盤力學性能差，托盤周邊以翹起，托盤承載降低，甚至出現托盤拉穿現象；（5）托盤承載力較低，漸進讓壓不明顯，壓力大時緩沖效果差，托盤易損壞，與高強力錨索不匹配；（6）只適用于錨索與圍巖表面垂直的支護，對頂底板與兩幫夾角處的錨索支護以及巷道表面凸凹不平的圍巖支護不適用；（7）對于圍巖變形引起的錨索體與錨具鎖緊點不在一條線上而引起的附加偏心載荷不能很好的解決，從而導致錨索預緊力施加困難或喪失，引起錨索失效。

發明內容

本發明針對上述圍巖支護中出現的問題，提供一種讓壓錨索球形轉動調心裝置。通過該讓壓錨索調心裝置能夠解決高應力施壓下的不同安裝角度的錨索支護，將圍巖集中力轉移到錨固區周圍，可以保證高預應力對圍巖變形的控制，降低應力集中程度，從而有效地控制圍巖變形。

其技術解決方案是：

一種讓壓錨索球形轉動調心裝置，包括半球形托盤、錨具環、錨具夾片和球心滾子；上述半球形托盤包括近似于空心式半球狀的托盤主體，托盤主體的周邊設置有用于與巷道壁面接觸的環狀平底面，托盤主體的壁厚從邊緣向中央逐漸增大，在托盤主體的正中央設置有球形凹槽，球心滾子置于球形凹槽內，并能在球形凹槽內轉動，球心滾子設置有柱形軸心孔；上述錨具環位于托盤主體正中央的外側，錨具環與托盤主體相接觸、且錨具環的內端口部與托盤主體的外壁面相適配以使錨具環能夠滑移，錨具夾片與錨具環的外端口處進行配合用于將穿經球心滾子軸心孔和錨具環內環口的錨索固定在錨具環上。

上述錨具環呈喇叭口狀。

上述球心滾子涂覆有潤滑油層且在球形凹槽內僅自由轉動不承受外力。

上述托盤主體的外壁面為光滑面。

本發明具有以下有益技術效果：

1、在外形設計上，其與傳統錨索托盤不同，呈空心式半球狀的托盤主體厚度由邊緣到中央逐漸增加，在托盤變形的同時，強度也隨之逐漸增加，即承載力逐漸加大，既吸收了部分圍巖應力又能“抵抗”圍巖的變形，讓壓效果明顯，避免了托盤被高預應力拉穿現象的發生。

2、托盤主體的周邊設置有用于與巷道壁接觸的環狀平底面，能將錨索作用于圍巖表面的集中力轉移到圍巖周邊均勻分布，減小應力集中程度，讓壓效果較明顯，實現了應力的擴散和轉移。

3、能夠實現索體任意角度的安裝支護；球心滾子與球形凹槽匹配鉸接，球心滾子可在球形凹槽內隨意轉動，實現了索體角度可調支護。