[發明專利]剪拉轉化柔性讓壓抗剪錨桿及其施工支護方法

在審

• 申請號: 201811099696.2
• 申請日: 2018-09-20
• 公開（公告）號: CN109057842A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 肖同強;李化敏;李大偉;張興國;黃燕波;史東波;張艷群;陳恒光
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21D21/00
• 分類號: E21D21/00
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰

本發明公開了一種剪拉轉化柔性讓壓抗剪錨桿，包括螺母、托盤、減摩墊片、調心球墊、螺紋鋼桿體以及若干段剪拉轉化柔性讓壓組合結構。所述剪拉轉化柔性讓壓組合結構由兩端的螺紋段和鎖具、中間的鋼絞線和鋼制護管組成，其中螺紋段、鎖具和鋼制護管是一體化成型的鋼制結構，所述鋼制結構兩端的螺紋段分別與螺紋鋼桿體通過螺紋連接；所述鋼絞線位于鋼制護管中間，鋼絞線通過鎖具與鋼制護管鎖緊，而鋼制護管通過兩端的螺紋段與螺紋鋼桿體相連；所述鋼絞線處于彎曲松弛狀態。通過桿體的剪拉轉化柔性讓壓組合結構，可以實現“高預緊力、柔性讓壓、剪拉轉化”功能，有效解決現有錨桿存在的“抗剪強度低、桿體極易被剪斷”的材料缺陷問題。

技術領域

本發明屬于礦山支護工程抗剪錨桿支護技術領域，具體涉及一種剪拉轉化柔性讓壓抗剪錨桿及其施工支護方法。

背景技術

錨桿的加固作用主要體現在對沿錨桿軸向和切向的巖層變形或移動限制，即錨桿會產生對巖層碎脹變形的軸向抗拉作用和對巖層剪切錯動的切向抗剪作用。當前普遍采用的錨桿為螺紋鋼錨桿，無論是低強度螺紋鋼錨桿，還是高強度螺紋鋼錨桿，錨桿的抗剪強度均遠低于其抗拉強度，抗剪強度約為抗拉強度的0.6倍左右，有的甚至更低。然而，對于巖層而言，巖層結構面的剪切破壞或者巖體本身的剪切破壞是巖層破壞的一種重要形式。因此，在礦山支護工程中，很多錨桿在沒有起到較大抗拉作用前已經發生了剪切破斷，進而導致了錨桿支護失效。因此，當前所采用的錨桿普遍存在“抗拉強度高、抗剪強度低、桿體極易被剪斷”等技術難題，如何有效抑制錨桿的剪切破壞并充分發揮錨桿的抗拉作用，成為解決當前錨桿材料力學性能缺陷的關鍵問題。

發明內容

本發明提供一種剪拉轉化柔性讓壓抗剪錨桿及其施工支護方法，旨在通過剪拉轉化柔性讓壓組合結構將巖層對巖層的剪切作用力轉化為對錨桿的拉拔作用力，有效解決現有錨桿存在的錨桿“抗拉強度高、抗剪強度低、桿體極易被剪斷”等技術難題，從而充分發揮錨桿的抗拉能力。

為解決上述技術問題，本發明提供一種剪拉轉化柔性讓壓抗剪錨桿，包括錨桿附件、剪拉轉化柔性讓壓組合結構、第一螺紋鋼桿體和第二螺紋鋼桿體；錨桿附件設置在第二螺紋鋼桿體的后端部；

剪拉轉化柔性讓壓組合結構包括鋼制護管和設置在鋼制護管內的鋼絞線，鋼制護管的前后兩端內壁均設置有內螺紋段，第一螺紋鋼桿體的后端外圓和第二螺紋鋼桿體的前端外圓均設置有外螺紋段，第一螺紋鋼桿體后端的外螺紋段伸入并螺紋連接到鋼制護管前端的內螺紋段，第二螺紋鋼桿體前端的外螺紋段伸入并螺紋連接到鋼制護管后端的內螺紋段；

鋼制護管前后兩端內壁分別固定設置有一個鎖具，鋼絞線的兩端通過鎖具與鋼制護管鎖緊，鋼絞線處于彎曲松弛狀態。

內螺紋段和外螺紋段的螺紋連接長度應大于40mm，以保證第一螺紋鋼桿體、第二螺紋鋼桿體和鋼制護管之間的連接處具有足夠的承載能力。

鋼絞線穿入鎖具的長度應大于50mm，以保證鋼絞線張緊時能夠被鎖具鎖緊而且留有富余長度；鎖具包括錨環和鎖片，錨環和鋼制護管一體化成型，錨環的內孔呈圓錐形結構，鎖片設置有三片，三片鎖片位于錨環的內孔內，三片鎖片的外形與錨環的內孔均呈圓錐形結構，三片鎖片的內孔為圓柱形，鋼絞線穿設在三片鎖片的內孔內；鋼絞線在張緊時伸展長度為20～30mm，此伸展長度可以根據施工生產需要進行調整。

錨桿附件包括均套設在第二螺紋鋼桿體后端部的螺母、托盤、減摩墊片和調心球墊，托盤中部向后凸出形成碗狀結構，碗狀結構的中心處開設有套到第二螺紋鋼桿體上的穿孔，調心球墊設置在穿孔的邊緣處，螺母通過減摩墊片與調心球墊壓接配合。

剪拉轉化柔性讓壓組合結構、第一螺紋鋼桿體和第二螺紋鋼桿體的位置及數目由錨桿在巖層中容易發生剪切破斷的位置及數目決定。

剪拉轉化柔性讓壓抗剪錨桿的施工支護方法，其施工步驟如下：