[發明專利]一種變形吸能錨環和防止錨桿斷裂彈射的錨桿支護裝置及方法

有效

• 申請號: 201910026998.5
• 申請日: 2019-01-11
• 公開（公告）號: CN109751069B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 馮曉巍;汪明坤;張農;何青源
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21D21/00
• 分類號: E21D21/00;E21D20/00;G01L1/24;G01B11/16
• 代理公司: 32249 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)
• 代理人: 李悅聲

1.一種變形吸能錨環和防止錨桿斷裂彈射的錨桿支護裝置，包括伸入鉆孔（8）內并經錨固劑（9）固定的錨桿（1）、依次布置在孔口外露錨桿（1）上的鐵絲網（7）、托盤（6）和螺母（4），其特征在于：在所述的錨桿（1）尾部開設有兩個間隔呈十字形交叉的錨桿尾端開孔（5），在托盤（6）和螺母（4）之間設有錨環（2），所述錨環（2）上開有穿套在錨桿（1）上的對向孔，錨環（2）與托盤（6）和螺母（4）的接觸端為平面，分別為錨環托盤端貼合面（2-6）和錨環螺母端貼合面（2-3），錨環（2）貼合面上下兩側的外圓弧面上分別敷設有兩條熒光帶（3）；所述的兩條熒光帶（3）對稱設置，熒光帶（3）沿著錨環外周敷設范圍所對應錨環圓心角為90°，中心連線與錨環對向孔軸線相互垂直，每條熒光帶內部分為內外兩層，內層為封裝有酯類化合物和熒光染料的熒光帶有機玻璃內層（3-1），外層為封裝有過氧化物的熒光帶外層（3-2），熒光帶有機玻璃內層（3-1）位于中部。

2.根據權利要求1所述的一種變形吸能錨環和防止錨桿斷裂彈射的錨桿支護裝置，其特征在于：所述的錨環（2）的內徑為90-110 mm，外徑為120-140 mm，錨環沿著軸向方向的高度為30-50 mm，穿套在錨桿（1）上的對向孔孔徑為19-23 mm，錨環的對向孔分為錨環螺母端開孔（2-1）和錨環托盤端開孔（2-4），對向孔孔內均套裝有橡膠墊圈，分別為錨環螺母端開孔橡膠墊圈（2-2）和錨環托盤端開孔橡膠墊圈（2-5）。

3.根據權利要求1或2所述的一種變形吸能錨環和防止錨桿斷裂彈射的錨桿支護裝置，其特征在于：所述錨環（2）對向孔與托盤（6）貼合一端錨環托盤端貼合面（2-6）的寬度為50-60 mm，長度等同于錨環軸向方向的高度；與螺母（4）貼合一端錨環螺母端貼合面（2-3）的寬度為30-40 mm，長度等同于錨環軸向方向的高度。

4.根據權利要求1所述的一種變形吸能錨環和防止錨桿斷裂彈射的錨桿支護裝置，其特征在于：所述的錨環（2）由合金鋼制成，屈服強度為180-200 MPa。

5.根據權利要求1所述的一種變形吸能錨環和防止錨桿斷裂彈射的錨桿支護裝置，其特征在于：所述錨桿（1）尾部開設有兩個間隔呈十字形交叉的錨桿尾端開孔（5）的孔徑為3-5 mm，兩個孔的間距為20-30 mm，其中外側孔距離錨桿端頭為10-30 mm。

6.一種使用權利要求1所述裝置的變形吸能錨環和防止錨桿斷裂彈射的錨桿支護方法，包括在預定巖體位置按照既定規程鉆孔、塞入錨固劑、鉆進錨桿；其特征在于，具體支護步驟如下：

（1）將托盤（6）壓覆在鉆孔孔口處的鐵絲網（7）上，檢查錨環（2）上對向孔的錨環螺母端開孔（2-1）和錨環托盤端開孔（2-4）內錨環螺母端開孔橡膠墊圈（2-2）和錨環托盤端開孔橡膠墊圈（2-5）的位置，檢查熒光帶（3）的貼合固定情況，而后先將錨環（2）的錨環托盤端貼合面（2-6）一側的錨環托盤端開孔（2-4）穿入錨桿（1），再將與錨環螺母端貼合面（2-3）一側的錨環螺母端開孔（2-1）穿入錨桿（1），將錨環（2）壓緊托盤（6）；

（2）將螺母（4）穿過錨桿尾部，擰緊在錨環（2）上，按已有技術利用機具施加到規定的扭矩；

（3）觀察錨環（2）的變形，錨環（2）變形時熒光帶（3）隨之變形，錨環（2）沿對向孔直徑方向變形超過30%時，熒光帶（3）內的熒光帶有機玻璃內層（3-1）開始破裂，熒光帶有機玻璃內層（3-1）中的酯類化合物和熒光染料滲出與有機玻璃外的熒光帶外層（3-2）中的過氧化物發生反應，釋放熒光；錨環（2）變形越大，熒光帶有機玻璃內層（3-1）破裂范圍越大，熒光顯現強度越強，預示錨環（2）承受應力越大，潛在發生錨桿斷裂彈射概率就越大；

（4）當錨環（2）在對向孔方向的變形超過三分之二時，或熒光帶（3）內熒光擴散范圍超過熒光帶長度三分之二時，分別用兩根防彈射鐵絲穿過錨桿尾部的穿孔，防彈射鐵絲兩端分別擰緊固定在托盤附近的鐵絲網上，兩根防彈射鐵絲呈現十字形交叉分布狀；

（5）當錨桿桿體應力達到承載極限而引發錨桿斷裂時，無論是托盤（6）、螺母（4）的驟然彈射，還是錨環（2）的驟然彈射，都將被十字形交叉分布的防彈射鐵絲所阻攔。