[發明專利]巖石錨桿

有效

• 申請號: 201880059903.3
• 申請日: 2018-09-14
• 公開（公告）號: CN111356819B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 邁克爾·羅伯特·科比特
• 申請（專利權）人: 蘭德約克鑄件有限公司
• 主分類號: E21D21/00
• 分類號: E21D21/00
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;何嬌

本發明涉及一種無套筒能量吸收巖石錨桿。巖石錨桿的第一端被構造成有助于將錨固組合物混合和/或將巖石錨桿錨固在巖石中。巖石錨桿包含錳合金鋼，并且在靜態載荷條件下，在其屈服點之后表現出負載能力的增大和位移的增加，直到達到巖石錨桿的斷裂或失效點。

技術領域

本發明涉及一種用于采礦和隧道作業(包括土木工程應用，例如巖土工程應用和/或建筑物的抗震設計)的巖石錨桿。

背景技術

常規巖石錨桿按其錨固機理分為三種類型：

1.兩點固定機械錨桿

2.全封裝鋼筋錨桿

3.摩擦錨桿

常規機械錨桿對于穩定大型巖石的形變并不是最可靠的。全封裝/灌漿鋼筋錨桿與灌漿/環氧樹脂和巖石熔融，肋條形成與灌漿或樹脂的連接。鋼筋堅硬但剛性-它具有較高的負載能力，但無法承受大的巖石形變，并且不太可能在大于2-3厘米的形變中幸免(Kabwe和Wang，2015)。顧名思義，摩擦巖石錨桿通過錨桿的壁面和柱形面與巖石相互作用(例如Swellex^TM或Omega^TM錨桿)。它們能承受大的巖石形變，但負載能力較低。例如，標準管縫式錨桿只能承受約50kN的載荷。

鋼筋和管縫式錨桿因此是低能量吸收裝置，并不最適合于在深礦井中使用，深礦井更容易受到地震活動的影響并且需要支撐件，這些支撐件能夠承受高載荷(在發生失效之前吸收大量能量)且能夠承受大的形變以避免落石和伴隨的致命事故。

下面將討論一些已知的現有技術：

CN203962010U公開了一種錨桿，其包括桿體和固定組件，其中，固定組件是由高錳鋼形成的錨桿。在這些錨桿或其零配件中使用高錳鋼的原因尚未公開，但似乎是由于其特有的韌性。其構造復雜。CN203962010U還特別地包括用作脫離裝置的套筒，這證實了使用錳鋼是因為其韌性而不是因為其形變特性。

CN204080802U公開了一種用于護坡的錨桿，其包括粗糙不銹鋼或高錳鋼制成的圓形錨桿。它的構造也很復雜。高錳鋼用于這些錨桿或其零配件的原因也未披露，但似乎還是因為其韌性。CN204080802U包括一個柔性牽引繩索，當坡度發生變化時，該牽引繩索似乎起到了脫離裝置的作用，這證實使用錳鋼是因為其韌性，而不是因為其形變特性。

WO2012126042A1公開了一種可充氣的摩擦錨桿。錨桿的中央部分由通常由高錳鋼制成的可充氣主體限定。高錳鋼的塑性被用來加大直徑，因此增強了摩擦阻力。在巖石錨桿(通常稱為摩擦巖石錨桿)中應用摩擦阻力的方法與在本發明中使用錨桿的方法根本不同。

Li(Li，2010)提出，在易受大的形變影響的巖體中使用的理想的能量吸收錨桿應表現出圖1的圖表(Kabwe和Wang，2015)中所示的特性。這說明理想的能量吸收錨桿應具有高的負載能力和大的形變/位移的能力。

各種能量吸收巖石錨桿的性能和結果在說明書中，分別如圖2和3所示，以便于參考(Kabwe和Wang，2015)。

在Kabwe和Wang的研究中，性能最好的錨桿是D-錨桿(US8,337,120)，其通過充分調動錨桿鋼的強度和形變能力來吸收能量。如本文中的圖4和圖5中的圖表所示，D-錨桿的靜態和動態負載能力相似(Li，2014)。該研究中的其他錨桿基于錨桿滑動的機制進行形變，無論是在灌漿中(錐形錨桿或yield-lok^TM)或通過錨(Garford和Roofex錨桿)。基于滑動的錨桿在圖6、7、8和9中的圖表中示出，其極限動態載荷低于靜態載荷(Li，2014)。

D-錨桿包括微合金碳鋼，并由光滑的鋼筋構成，多個錨固段(槳葉)沿該鋼筋的全長重復布置。盡管鋼材是根據屈服強度、極限抗拉伸強度(UTS)和延伸率的最佳組合選擇的，但它是碳鋼，并未具體說明錳。