[发明专利]一种大变形抗剪锚杆及其安装方法

说明书

本发明公开了一种大变形抗剪锚杆，包括杆体、上套筒和下套筒，杆体包括上杆体段和下杆体段，上杆体段横穿上套筒，下杆体段置于下套筒内，上、下套筒通过钢绞索或强力弹簧相连，下杆体段的上部内侧设置有用于防止下杆体段从下套筒内蹿出的杆体限位部，下套筒的上部内侧周圈设置有内凹凸段。本发明还公开了一种大变形抗剪锚杆的安装方法，包括步骤：将上杆体段连同下杆体段从下套筒的底部穿入下套筒；将钢绞索或强力弹簧呈螺旋状松散态缠绕于上杆体段；对上杆体段的底部到上套筒的部分进行锚固；安装托盘和套筒塞，上紧预紧螺母直至预紧力达到设定要求。本发明中的锚杆能随围岩的变形而延伸，可适应巷道围岩发生的大变形，保证巷道围岩的稳定性。

技术领域

本发明属于地下工程安全支护技术领域，具体涉及一种大变形抗剪锚杆及其安装方法。

背景技术

在地下工程支护领域中，锚杆支护已经成为应用最广的支护方式，特别是煤矿巷道支护。近年来，随着矿井开采深度的不断增加，岩体力学灾害日益增多，具体表现为冲击地压发生强度及频次的增加、巷道围岩的大变形、不稳定流变大变形、煤与瓦斯突出大变形等。因此，在这种情况下要求锚杆能够产生较大的延伸率，在围岩发生稳定或者非稳定大变形时不发生破坏。

针对目前巷道支护常用的锚杆延伸率较低这一问题，国内外学者研发了不同种类的大变形锚杆，按工作原理可将它们大致分为两类：第一类是杆体可伸长锚杆，主要依靠锚杆材料本身的屈服强度和延伸率提供锚杆的支护阻力和延伸量，对材料的延展性要求较高，且允许的延伸量也较小，主要以挪威的D-Bolts为代表，如中国专利申请CN 103670471A公开的变形局部化的动力吸能锚杆属于第一类大变形锚杆；第二类是结构元件可伸长锚杆，主要通过设计一些特殊的机械结构，在锚杆受到的拉力达到一定值后可借助这类机械结构使锚杆伸长，伸长过程中所产生的阻力和伸长量分别为锚杆的工作阻力和延伸量，如中国专利申请CN 101858225 B公开的一种恒阻大变形锚杆、中国专利申请CN 103603685A公开的一种可伸式变阻吸能锚杆、中国专利申请CN 104895597 A公开的一种大变形恒阻周期性让压锚杆、中国专利申请CN 104100286 A公开的一种恒阻大变形锚杆/锚索、中国专利申请CN 102286975 B公开的一种加固大变形岩体的恒阻吸能锚杆、中国专利申请CN203515628 U公开的一种摩擦式恒阻大变形锚杆、中国专利申请CN 102678148 B公开的一种新型高强度恒阻大变形锚杆等均属于第二类大变形锚杆。

上述技术中，通过锚杆自身材料和结构元件的改变使锚杆能够提供较大的延伸量，可适应围岩的大变形，解决了传统锚杆易发生拉断破坏这一问题。但在实际工程应用中，锚杆一般会受到拉力和剪力的共同作用，因而锚杆的失效形式除了拉断破坏，还包括锚杆在滑动面或节理面处的剪切破坏、锚固段界面粘结的剪切破坏等。显然，锚杆自身的抗剪切强度和锚固段界面粘结的抗剪切强度均需要提高，但目前的大变形锚杆还无法解决这些问题。

由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。

发明内容

本发明为避免现有技术存在的不足之处，提供了一种大变形抗剪锚杆及其安装方法，以解决现有大变形锚杆无法提高锚杆自身及锚固段界面的抗剪强度问题。

本发明所采用的技术方案为：

一种大变形抗剪锚杆，包括杆体、上套筒和下套筒，杆体包括彼此相连的上杆体段和下杆体段，上杆体段的长度大于下杆体段的长度，上杆体段的杆径小于下杆体段的杆径，上杆体段横穿上套筒，下杆体段置于下套筒内且下杆体段的长度小于下套筒的长度，上、下套筒通过钢绞索或强力弹簧相连，钢绞索或强力弹簧呈螺旋状缠绕于上杆体段，下杆体段的上部内侧设置有用于防止下杆体段从下套筒内蹿出的杆体限位部，杆体限位部与下套筒内壁固连，在外力作用下，上杆体段能够沿杆体限位部滑动，下套筒的上部内侧周圈设置有内凹凸段，内凹凸段位于杆体限位部的下方，内凹凸段与下杆体段发生相对位移时，两者的接触面会产生挤压摩擦力。

所述杆体限位部上开设有通孔，通孔的孔径大于上杆体段的杆径、小于下杆体段的杆径。