一种增阻吸能锚杆制造技术

一种增阻吸能锚杆，包括第一级锚固元件、第二级锚固元件、第三级锚固元件、增阻吸能元件、杆体、螺母及托盘；第一级锚固元件、第二级锚固元件、增阻吸能元件及第三级锚固元件顺序安装在杆体的钻孔插入端；第二级锚固元件通过螺母与杆体固定配合；第三级锚固元件通过螺母与杆体限位配合。本发明专利技术通过第二级和第三级锚固元件与增阻吸能元件配合，可适应多种恶劣工况条件支护需求；增阻吸能元件可在保证高锚固力的同时，大幅度提高锚杆变形能力，以适应高应力岩体大变形、岩爆等灾害；通过解除锚固剂与杆体间耦合作用、建立锚杆界面强度关系，可实现结构增阻滑移和杆体材料大变形兼具的目的；本发明专利技术还具有结构简单、使用方便、价格低廉的特点。的特点。的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种增阻吸能锚杆


[0001]本专利技术属于矿山巷道及岩土工程支护
，特别是涉及一种增阻吸能锚杆。

技术介绍

[0002]锚杆支护以结构简单、施工方便、成本低廉等优势，在采矿、土木、水利水电工程等领域被广泛应用，以维护工程稳定、控制岩体相对移动和变形。随深部工程建设和资源开采深度的不断增加，在特殊地质和复杂应力环境下，岩爆、围岩大变形、巷道底鼓、片帮、冒顶等工程灾害频发，对地下工程稳定和人员设备安全构成严重威胁。
[0003]深部工程复杂环境导致支护元件失效的现象大幅度增加，传统锚杆已经愈发难以适应深部岩体支护要求。例如，全长锚固螺纹钢锚杆因刚度大、变形能力小，在围岩大变形过程中易破断失效；管缝锚杆存在锚固力低、易滑移的缺点；端锚的机械式锚杆因阻力波动大，难以保证围岩稳定。因此，深部工程锚杆支护构件需具备大变形能力和高锚固力，以控制岩体大变形和动力冲击灾害。
[0004]为此，公开号为CN108547649A的中国专利申请，公开了一种结构精简化的大变形吸能锚杆，其通过在普通螺纹钢锚杆增加锚固剂隔离套的方式，来增加锚杆的变形能力；公开号为CN102868088A的中国专利申请，公开了一种高强大形变锚杆，其通过杆体粗糙段实现锚固作用，通过杆体光滑部分实现伸长变形；公开号为CN101858225A的中国专利申请，公开了一种恒阻大变形锚杆，其采用新型材料制成，通过杆体与恒阻装置间的螺纹结构实现大变形和恒阻锚固力；公开号为CN106869977A的中国专利申请，公开了一种丝杆式恒阻锚杆，其通过螺旋式锁具和滚珠轴承提供变形位移；公开号为CN102086770A的中国专利申请，公开了一种锥阻式摩擦套筒大变形锚杆自膨胀锚杆，其利用摩擦套筒内壁上的摩擦槽和杆体上的锥齿摩擦体相互滑移，实现大变形特性。
[0005]然而，上述专利申请中的技术方案，虽然通过解除水泥砂浆和树脂锚固剂的粘结作用，使锚杆杆体充分发挥变形能力，但锚杆变形量受杆体材料制约，仍难以实现较大的变形，而且采用各式金属结构实现大变形的吸能锚杆，通常锚固力较低，同时还存在结构复杂、制造困难、增高支护成本等缺陷，因此不利于在实际工程中推广应用。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种增阻吸能锚杆，通过第一级锚固元件的即时锚固，通过第二级锚固元件和第三级与增阻吸能元件配合，可适应多种恶劣工况条件支护需求；本专利技术的增阻吸能元件可在保证高锚固力的同时，大幅度提高锚杆的变形能力，以适应高应力岩体的大变形、岩爆等灾害；通过第三级锚固元件可实现锚固剂与杆体间耦合作用的解除，同时通过建立锚杆界面强度关系，可实现结构增阻滑移和杆体材料大变形兼具的目的；本专利技术还具有结构简单、使用方便、价格低廉的特点，杆体采用传统材料制备，即可实现大形变、高工作阻力的目标，更利于在实际工程中推广应用。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种增阻吸能锚杆，包括第一级锚
固元件、第二级锚固元件、第三级锚固元件、增阻吸能元件、杆体、螺母及托盘；所述第一级锚固元件、第二级锚固元件、增阻吸能元件及第三级锚固元件顺序安装在杆体的钻孔插入端；所述第二级锚固元件通过螺母与杆体固定配合；所述第三级锚固元件通过螺母与杆体限位配合；所述托盘安装在杆体的外露端，托盘通过螺母与杆体固定配合。
[0008]所述第一级锚固元件选用涨壳锚头、快速树脂药卷或速凝水泥药卷。
[0009]所述第二级锚固元件和第三级锚固元件均采用中空锚固药卷。
[0010]所述中空锚固药卷包括中空药卷圆筒及锚固剂；所述中空药卷圆筒采用单侧开口的双层结构，在中空药卷圆筒的环形开口处设有圆环形橡胶封盖；所述锚固剂充填在中空药卷圆筒的内层筒壁与外层筒壁之间的环形空间内。
[0011]在所述中空药卷圆筒的筒壁上均匀开设有若干透水孔，在中空药卷圆筒的外表面粘贴有吸水海绵包覆层。
[0012]所述增阻吸能元件采用无缝圆锥管或柱形波纹管。
[0013]当所述增阻吸能元件采用无缝圆锥管时，无缝圆锥管的大径端与第二级锚固元件对接，无缝圆锥管的大径端管口内径大于第二级锚固元件的外径，无缝圆锥管的小径端与第三级锚固元件对接，无缝圆锥管的小径端管口外径小于第三级锚固元件的外径。
[0014]当所述增阻吸能元件采用柱形波纹管时，柱形波纹管一端与第二级锚固元件对接，柱形波纹管另一端与第三级锚固元件对接，柱形波纹管的管口外径小于第二级锚固元件和第三级锚固元件的外径。
[0015]所述第三级锚固元件与钻孔内壁之间的摩擦力记为F1，第三级锚固元件与杆体之间的摩擦力记为F2，且F1≥F2。
[0016]所述第二级锚固元件作用于增阻吸能元件使其变形时的阻力记为F3，所述杆体的极限拉拔强度记为F4，且F1＞F3＞F4。
[0017]本专利技术的有益效果：
[0018]本专利技术的增阻吸能锚杆，通过第一级锚固元件的即时锚固，通过第二级锚固元件和第三级锚固元件与增阻吸能元件配合，可适应多种恶劣工况条件支护需求；本专利技术的增阻吸能元件可在保证高锚固力的同时，大幅度提高锚杆的变形能力，以适应高应力岩体的大变形、岩爆等灾害；同时通过第三级锚固元件可实现锚固剂与杆体间耦合作用的解除，通过建立锚杆界面强度关系，可实现结构增阻滑移和杆体材料大变形兼具的目的；本专利技术还具有结构简单、使用方便、价格低廉的特点，杆体采用传统材料制备，即可实现大形变、高工作阻力的目标，更利于在实际工程中推广应用。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的一种增阻吸能锚杆(第一级锚固元件采用涨壳锚头时、增阻吸能元件采用无缝圆锥管时)的结构示意图；
[0020]图2为本专利技术的一种增阻吸能锚杆(第一级锚固元件采用涨壳锚头时、增阻吸能元件采用柱形波纹管时)的结构示意图；
[0021]图3为本专利技术的第二/第三级锚固元件采用的中空锚固药卷的结构示意图；
[0022]图中，1—第一级锚固元件，2—第二级锚固元件，3—第三级锚固元件，4—增阻吸能元件，5—杆体，6—螺母，7—托盘，8—中空药卷圆筒，9—锚固剂，10—圆环形橡胶封盖，
11—透水孔，12—吸水海绵包覆层。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。
[0024]如图1～3所示，一种增阻吸能锚杆，包括第一级锚固元件1、第二级锚固元件2、第三级锚固元件3、增阻吸能元件4、杆体5、螺母6及托盘7；所述第一级锚固元件1、第二级锚固元件2、增阻吸能元件4及第三级锚固元件3顺序安装在杆体5的钻孔插入端；所述第二级锚固元件2通过螺母6与杆体5固定配合；所述第三级锚固元件3通过螺母6与杆体5限位配合；所述托盘7安装在杆体5的外露端，托盘7通过螺母6与杆体5固定配合。
[0025]本实施例中，杆体5采用高强度无肋螺纹钢制成，杆体5的直径为20mm，杆体5的长度为2500mm；螺母6采用外六角螺母，螺母6的最大外径为36mm，螺母6的轴向厚度为45mm；托盘7采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增阻吸能锚杆，其特征在于：包括第一级锚固元件、第二级锚固元件、第三级锚固元件、增阻吸能元件、杆体、螺母及托盘；所述第一级锚固元件、第二级锚固元件、增阻吸能元件及第三级锚固元件顺序安装在杆体的钻孔插入端；所述第二级锚固元件通过螺母与杆体固定配合；所述第三级锚固元件通过螺母与杆体限位配合；所述托盘安装在杆体的外露端，托盘通过螺母与杆体固定配合。2.根据权利要求1所述的一种增阻吸能锚杆，其特征在于：所述第一级锚固元件选用涨壳锚头、快速树脂药卷或速凝水泥药卷。3.根据权利要求1所述的一种增阻吸能锚杆，其特征在于：所述第二级锚固元件和第三级锚固元件均采用中空锚固药卷。4.根据权利要求3所述的一种增阻吸能锚杆，其特征在于：所述中空锚固药卷包括中空药卷圆筒及锚固剂；所述中空药卷圆筒采用单侧开口的双层结构，在中空药卷圆筒的环形开口处设有圆环形橡胶封盖；所述锚固剂充填在中空药卷圆筒的内层筒壁与外层筒壁之间的环形空间内。5.根据权利要求4所述的一种增阻吸能锚杆，其特征在于：在所述中空药卷圆筒的筒壁上均匀开设有若干透水孔，在中空药卷圆筒的外表面粘贴有吸水...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐帅，杨正明，张豪，纪旭波，黄梦龙，郭玟志，李润然，李章超，程海，朱国军，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：