[发明专利]一种快速安装高效吸能矿用锚杆

说明书

技术领域

本发明涉及一种快速安装高效吸能矿用锚杆。

背景技术

岩爆是深埋地下工程在施工过程中常见的动力破坏现象，当岩体中聚积的高弹性应变能大于岩石破坏所消耗的能量时，破坏了岩体结构的平衡，多余的能量导致岩石爆裂，使岩石碎片从岩体中剥离、崩出。岩爆往往造成开挖工作面的严重破坏、设备损坏和人员伤亡，已成为岩石地下工程和岩石力学领域的世界性难题。轻微的岩爆仅剥落岩片，无弹射现象。严重的可测到4.6级的震级，一般持续几天或几个月。发生岩爆的原因是岩体中有较高的地应力，并且超过了岩石本身的强度，同时岩石具有较高的脆性度和弹性。这时一旦地下工程破坏了岩体的平衡，强大的能量把岩石破坏，并将破碎岩石抛出。

岩爆的突发动力效应要求锚杆有一定的锚固力和一定抗震缓冲能力。传统的端固式锚杆由锚固段，杆体和外锚段组成，锚固段采用锚固剂锚固存在凝固耗时的缺陷，外锚段直接由托盘固定仅仅具备一定锚固力，不能对深部高应力围岩进行有效的控制，岩体中有较高的地应力容易造成支护系统失效。

发明内容

本发明的目的是提供一种快速安装高效吸能矿用锚杆，能对深部高应力围岩进行有效的控制。

为达到上述目的，本发明包括：胀壳、杆头、杆身、托盘、抗震缓冲材料、螺母与杆尾，其中胀壳外表面设有齿形凸起，胀壳内表面和杆头外表面分别设有相匹配的螺纹，胀壳内设有锥形凸起，杆头顶端设有锥形凹槽，锥形凸起顶角大于锥形凹槽的顶角，杆尾设有螺纹，托盘和抗震缓冲材料分别套设在杆尾并由螺母定位预紧。

作为改进，所述托盘为碗型。

作为改进，所述抗震缓冲材料为聚酯热塑性弹性体材料或者EPP发泡材料。

作为进一步的改进，在杆身靠近杆尾处设有橡胶圈。

作为更进一步的改进，在抗震缓冲材料的两端设有垫圈。由于本发明的锚杆胀壳外表面设有齿形凸起，可加大锚固强度；胀壳内表面和杆头外表面分别设有相匹配的螺纹，使得胀壳和杆头可组合安装；胀壳内设有锥形凸起，杆头顶端设有锥形凹槽，锥形凸起顶角大于锥形凹槽的顶角，从而形成膨胀结构，可使锚杆实现快速承载，简化安装程序、缩短安装时间，提高掘进速度；抗震吸能材料在岩爆发生时可以进行压缩缓冲，从而有效抵御岩爆时的动荷载作用，使锚杆保持一定的锚固力，防止锚杆的断裂失效。此外，本发明还具有结构简单，安装方便，可操作性强等有益效果，可广泛用于深井井下支护。

附图说明

图1为本发明一种快速安装高效吸能矿用锚杆的一种实施方式的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明的一种快速安装高效吸能矿用锚杆包括：胀壳1、杆头2、杆身3、托盘4、抗震缓冲材料5、螺母6与杆尾7，其中胀壳1外表面设有齿形凸起8，可加大锚固强度；胀壳1内表面和杆头2外表面分别设有相匹配的螺纹，使得胀壳1和杆头2可组合安装；胀壳1内设有锥形凸起10，杆头2顶端设有锥形凹槽11，锥形凸起10顶角大于锥形凹槽11的顶角，可以形成膨胀结构，使锚杆实现快速承载，简化安装程序、缩短安装时间，提高掘进速度；杆尾7设有螺纹12，托盘4和抗震缓冲材料5分别套设在杆尾7，托盘4为碗型，有利于应力扩散与缓冲；抗震缓冲材料5为聚酯热塑性弹性体材料，可在岩爆发生时进行压缩缓冲，从而有效抵御岩爆时的动荷载作用，使锚杆保持一定的锚固力，防止锚杆的断裂失效。抗震缓冲材料5两端分别设有垫圈13和14，可对抗震缓冲材料5起到保护一定的作用，并使其受力均匀。托盘4和抗震缓冲材料5可由螺母12定位预紧。在杆身3靠近杆尾4处设有橡胶圈15，安装时橡胶圈15处于钻孔口，紧贴孔壁，可防止锚杆杆体左右摆动，从而可进一步提高锚固力并提高本发明的使用寿命。

本发明的安装步骤为：将胀壳1稍旋紧于杆头2，然后送入钻孔底部，旋动锚杆杆体3使胀壳1撑开，将杆体机械膨胀锚固于钻孔内；接着安装橡胶圈15固定锚杆杆体3防止左右摆动；然后依序安装应力扩散托盘4、垫圈13、抗震缓冲材料5、垫圈14，其中垫圈14与抗震缓冲材料5可自由滑动；最后旋紧螺母12形成一定预紧力。

本发明的抗震缓冲材料5还可以为EPP发泡材料。

本发明适应高应力条件下完整硬脆围岩破坏特点，能够有效调控围岩的自承载能力，在发生岩爆等灾害时瞬间屈服变形并仍保持一定的抗力，实现对巷道岩爆的防治。