[发明专利]一种新型高强恒阻大变形锚杆及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水利水电工程、隧道工程、矿山工程等地下工程中的支护用锚杆，尤其涉及一种可产生连续变形而不发生破坏的恒阻高强锚杆。

背景技术

在水利水电工程、隧道工程、矿山工程等地下工程支护中，锚杆是应用很多的一种支护装备。随着开采深度不断增大以及大规模地下工程的建设，面临的地质条件越来越复杂，围岩经常表现出大变形特点。当围岩变形量较大，超过锚杆所能够承受的范围时，将导致锚杆破坏失效，进而造成地下工程失稳破坏事故。这种情况下要求所使用的锚杆在围岩发生大变形时可以受拉伸长而本身不发生破坏，以适应围岩变形。

目前，国外内锚杆采用的可变形伸长装置主要有碟形或葫芦形托盘、可变形杆体或衬垫、改进钢绞线的锚具、挤压可滑动钢套等装置来适应围岩体的大变形。上述装置允许变形量一般较小，不能适应大变形的特点，而允许变形量较大的装置，能提供的有效阻力不足，性能不够稳定，不能满足现代地下工程支护需求。如专利CN 201943725U，存在所能提供的阻力不足、结构复杂的问题。专利CN 101858225A，其恒阻装置在变形的过程中，外管周向受压膨胀，对锚固剂产生损伤，且管体易发生撑裂的现象，造成锚杆失效，引发安全事故，因而难以广泛应用。

发明内容

本发明的任务在于提供一种高强恒阻大变形锚杆。该锚杆在围岩发生大变形时可以受拉伸长而本身不发生破坏，允许冷拔杆体发生较大位移以适应围岩变形，在此过程中还可以不断地吸收围岩变形能量，保持围岩的稳定。

方案一，一种新型高强恒阻大变形锚杆，它包括锚杆体、螺母和托盘，其特征在于，所述的锚杆体包括：冷拔杆体、筒形套管和拔丝模；冷拔杆体的一端直径大于另一端的直径，即一端为粗段、一端为细段，粗段和细段之间为锥形段；筒形套管和拔丝模相连，套装在冷拔杆体上；所述的拔丝模是锥形模，拔丝模的锥度与锥形段锥度相匹配；筒形套管的端头部设有用于安装螺母的外螺纹；所述筒形套管直径和壁厚应符合锚固力要求，所述筒形套管长度对应于冷拔杆体粗段长度，材料优先选用钢管。

为了防止灰尘、水的进入套管，所述套管管口端设置有套管端盖，套管端盖与管口端通过螺纹连接。

方案二，一种新型高强恒阻大变形锚杆，它包括锚杆体、螺母和托盘，其特征在于，所述的锚杆体包括：冷拔杆体和拔丝模；冷拔杆体的一端直径大于另一端的直径，即一端为粗段、一端为细段，粗段和细段之间为锥形段；冷拔杆体表面光滑；拔丝模套装在冷拔杆体上；所述的拔丝模是锥形模，拔丝模的锥度与锥形段锥度相匹配；冷拔杆体的端头部设有用于安装螺母的外螺纹。

为防止冷拔杆体与砂浆粘结，可以在杆体粗段和细段表面设置有防粘隔离层，比如在杆体粗段和细段表面套上塑料管或涂抹上石蜡等。

为了将拔丝模更稳定的固定在锚孔中，可以设置筒形套管；所述筒形套管与拔丝模相连，套装在冷拔杆体粗段；筒形套管表面加工有肋纹，筒形套管长度对应于冷拔杆体粗段长度。

在方案一和方案二中：

所述的拔丝模材料可以选用硬质合金或优质钢。

所述的冷拔杆体优先选用以下结构形式：

1、实心变径圆钢结构；

2、变径空心钢管结构，钢管粗段的终端设有锁块，作为杆体拉拔极限；

3、杆体粗段和锥段采用空心结构，细段采用实心结构，钢管粗段的终端设有锁块，作为杆体拉拔极限。锥形段和细段的连接采用螺纹连接或焊接结构。

为了防止冷拔杆体受损伤或被拉断，在冷拔杆体和拔丝模内表面涂抹有润滑剂，润滑剂的材料可以选用肥皂、植物油。

方案一使用方法是：

1、首先在支护巷道中打锚孔，锚孔直径与锚杆体细段直径相配合，达到底后退出钻杆，再将孔口段扩孔加粗，加粗后的直径与套管外径匹配；

2、向锚孔中注锚固剂，将锚杆细段的端部朝向孔底安装在锚孔中，并使拔丝模顶在锚孔加粗处的台阶上，待锚固剂凝固后在套管露头套上托盘，拧紧螺母，并达到设计的预紧力。

3、锚杆使用过程中，如需测量支护条件下围岩位移，可打开端盖，测量杆体粗端位移，根据杆体拔出前后的长度比即可确定围岩位移。

方案二使用方法是：

1、首先在支护巷道中打锚孔，锚孔直径与套管直径相配合；

2、向锚孔中注锚固剂，将套管朝向孔底安装在锚孔，待锚固剂凝固后在冷拔杆体露头上套上托盘，拧紧螺母，并达到设计的预紧力。