一種礦用間隔分布吸能式超長(zhǎng)組合錨桿的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型一種礦用間隔分布吸能式超長(zhǎng)組合錨桿,包括高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿、剪切吸能部件、柔性連接部件、薄壁塑料套管、金屬托盤、注漿管、止?jié){塞和預(yù)緊螺母,所述剪切吸能部件與柔性連接部件相連,所述高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿一端與剪切吸能部件相連,另一端與柔性連接部件相連,所述剪切吸能部件由滑動(dòng)圓筒、滑動(dòng)圓柱和剪切插銷組成,所述滑動(dòng)圓筒一端設(shè)有內(nèi)螺紋,另一端設(shè)有內(nèi)凸圓臺(tái)結(jié)構(gòu),所述滑動(dòng)圓柱一端設(shè)有外螺紋,另一端設(shè)有外凸圓臺(tái)結(jié)構(gòu),外凸圓臺(tái)結(jié)構(gòu)下部?jī)?nèi)設(shè)有與所述剪切插銷相配合的滑動(dòng)槽,所述薄壁塑料套管安裝在柔性連接部件的圓柱形桿體外部。
【專利說明】一種礦用間隔分布吸能式超長(zhǎng)組合錨桿
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及煤礦支護(hù)安全領(lǐng)域,具體涉及一種礦用間隔分布吸能式超長(zhǎng)組合錨桿。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭進(jìn)入深部開采,巷道處于高地壓環(huán)境下呈現(xiàn)顯著的大變形特點(diǎn),特別是厚煤層受采動(dòng)影響的采準(zhǔn)巷道及沖擊大變形巷道或軟巖大變形巷道,由于巷道空間狹小,錨桿長(zhǎng)度受限,普通錨桿錨固范圍小,無法控制錨固范圍外的深部圍巖變形,傳統(tǒng)的螺紋鋼錨桿剛度大,支護(hù)強(qiáng)度高,但延性小,抵抗變形能力差,無法適應(yīng)巷道大變形要求。如何解決沖擊大變形和軟巖大變形巷道圍巖支護(hù)穩(wěn)定成問題成為亟待解決的重大難題。
[0003]目前,對(duì)于沖擊大變形或軟巖大變形巷道多采用吸能錨桿或超長(zhǎng)錨桿控制圍巖。吸能錨桿,如在專利申請(qǐng)?zhí)?01110332484公開的一種剪切套管式讓壓錨桿、專利申請(qǐng)?zhí)?01210118241公開的一種快速安裝高效吸能礦用錨桿等,該類錨桿多采用單一吸能結(jié)構(gòu),吸能結(jié)構(gòu)位于錨桿尾端或首端,巷道圍巖變形能集中作用于單一吸能構(gòu)件處,當(dāng)變形能超過其吸能極限時(shí),錨桿容易破斷失效。超長(zhǎng)錨桿,如在專利號(hào)201835847U公開的一種超長(zhǎng)錨桿,在錨頭和錨尾之間設(shè)置有至少一個(gè)連接部,將錨頭和錨尾連接,該錨桿能夠控制深部圍巖變形并有效解決了由于巷道等空間不足而不能使用長(zhǎng)錨桿的問題,但錨桿整體屬于剛性不具備吸能功能,對(duì)于大變形巷道存在調(diào)節(jié)變形量有限,不能允許大變形。采礦與安全工程學(xué)報(bào)(2009年,第4期)指出大變形巷道要求支護(hù)構(gòu)件必須同時(shí)具備高強(qiáng)度、大剛度和一定的柔度,保證支護(hù)系統(tǒng)的高強(qiáng)度支護(hù)與讓壓的雙強(qiáng)功能。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種控制圍巖范圍大,具備多點(diǎn)間隔分布式吸能功能,能夠有效引導(dǎo)控制能量的釋放和轉(zhuǎn)化,將高能量消耗在各剪切插銷的剪切破壞與各部位柔性連接構(gòu)件的拉伸變形過程中,能量消耗分散,某一處的吸能構(gòu)件斷裂破壞不影響其他部位的錨固效果,整根錨桿采用全長(zhǎng)注漿錨固,具備快速讓位和恒阻吸能功能,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作和施工方便的礦用間隔分布吸能式超長(zhǎng)組合錨桿。
[0005]為解決上述問題,本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種礦用間隔分布吸能式超長(zhǎng)組合錨桿,包括高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿、剪切吸能部件、柔性連接部件、薄壁塑料套管、金屬托盤、注漿管、止?jié){塞和預(yù)緊螺母,所述剪切吸能部件與柔性連接部件相連,所述高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿一端與剪切吸能部件相連,另一端與柔性連接部件相連,所述剪切吸能部件由滑動(dòng)圓筒、滑動(dòng)圓柱和剪切插銷組成,所述滑動(dòng)圓筒一端設(shè)有內(nèi)螺紋,另一端設(shè)有內(nèi)凸圓臺(tái)結(jié)構(gòu),所述滑動(dòng)圓柱一端設(shè)有外螺紋,另一端設(shè)有外凸圓臺(tái)結(jié)構(gòu),外凸圓臺(tái)結(jié)構(gòu)下部?jī)?nèi)設(shè)有與所述剪切插銷相配合的滑動(dòng)槽,所述薄壁塑料套管安裝在柔性連接部件的圓柱形桿體外部。
[0007]作為優(yōu)選的技術(shù)方案,所述柔性連接部件由延性較好的鋼材質(zhì)制成,兩端呈帶有內(nèi)螺紋的筒狀結(jié)構(gòu),兩端筒狀結(jié)構(gòu)的外徑大于高強(qiáng)螺紋鋼錨桿直徑小于錨桿安裝鉆孔直徑,中間部位為圓柱形桿體,圓柱形桿體直徑等于或稍小于高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿直徑。
[0008]作為優(yōu)選的技術(shù)方案,所述剪切吸能部件與柔性連接部件的個(gè)數(shù)可結(jié)合超長(zhǎng)組合錨桿長(zhǎng)度及高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿的長(zhǎng)度設(shè)定,所述連接構(gòu)件的長(zhǎng)度根據(jù)圍巖變形特征及吸能要求確定,所述柔性連接部件可單獨(dú)使用也可配合剪切吸能構(gòu)件使用。
[0009]作為優(yōu)選的技術(shù)方案,所述剪切插銷由金屬材質(zhì)制成,且剪切插銷的強(qiáng)度和布設(shè)間距可根據(jù)需要調(diào)整。
[0010]作為優(yōu)選的技術(shù)方案,所述高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿長(zhǎng)度在I?2.4m之間。
[0011]作為優(yōu)選的技術(shù)方案,所述滑動(dòng)圓筒沿長(zhǎng)度方向間隔布設(shè)若干對(duì)圓形小孔,所述圓形小孔的孔徑尺寸與剪切插銷直徑相匹配。
[0012]作為優(yōu)選的技術(shù)方案,所述高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿首尾兩端設(shè)有與所述柔性連接部件和剪切吸能部件相配合的外螺紋。
[0013]本實(shí)用新型一種礦用間隔分布吸能式超長(zhǎng)組合錨桿的有益效果是:利用剪切吸能部件與柔性連接部件將高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿連接,整根錨桿具有多點(diǎn)分布式快速讓位吸能功能,能夠有效引導(dǎo)控制能量的釋放和轉(zhuǎn)化,將高能量消耗在各剪切插銷的剪切破壞和各柔性連接構(gòu)件的拉伸變形過程中,有效抵御軟巖大變形或沖擊大變形的影響,保證巷道圍巖和支護(hù)體系的穩(wěn)定;由于采用全長(zhǎng)錨固,在保證支護(hù)系統(tǒng)整體強(qiáng)度的基礎(chǔ)上某一處的柔性連接構(gòu)件斷裂破壞不影響其他部位的錨固效果;超長(zhǎng)錨桿能夠控制更大范圍的圍巖變形破壞,特別適用于厚煤層采動(dòng)影響巷道及沖擊大變形巷道或大軟巖變形巷道,使用前,超長(zhǎng)錨桿處于解體狀態(tài),使用時(shí)利用錨桿鉆機(jī)在鉆孔內(nèi)自動(dòng)逐根連接預(yù)緊,有效避免因巷道等空間小而不能使用超長(zhǎng)錨桿的問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型的一種礦用間隔分布吸能式超長(zhǎng)組合錨桿結(jié)構(gòu)示意圖;
[0015]圖2為本實(shí)用新型一種礦用間隔分布吸能式超長(zhǎng)組合錨桿的剪切吸能部件結(jié)構(gòu)示意圖;
[0016]圖3為本實(shí)用新型一種礦用間隔分布吸能式超長(zhǎng)組合錨桿的剪切吸能部件A-A剖面圖;
[0017]圖4為本實(shí)用新型一種礦用間隔分布吸能式超長(zhǎng)組合錨桿的柔性連接部件結(jié)構(gòu)示意圖;
[0018]圖5為本實(shí)用新型一種礦用間隔分布吸能式超長(zhǎng)組合錨桿的高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中:1_預(yù)緊螺母;2_金屬托盤;3_止?jié){塞;4_注漿管;5_高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿;6-剪切吸能部件;6-1滑動(dòng)圓筒;6-2滑動(dòng)圓柱6-3滑動(dòng)槽;6-4剪切插銷;7_柔性連接部件兩端帶內(nèi)螺紋筒狀結(jié)構(gòu);7-2薄壁塑料套管;8_錨固漿體;9-巖體;10_內(nèi)螺紋;11-內(nèi)凸圓臺(tái)結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]參閱圖1至圖5所示的一種礦用間隔分布吸能式超長(zhǎng)組合錨桿,包括高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿5、剪切吸能部件6、柔性連接部件7、薄壁塑料套管7-2、金屬托盤2、注漿管4、止?jié){塞3和預(yù)緊螺母1,所述剪切吸能部件6與柔性連接部件7相連,所述高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿5一端與剪切吸能部件6相連,另一端與柔性連接部件7相連,所述剪切吸能部件6由滑動(dòng)圓筒6-1、滑動(dòng)圓柱6-2和剪切插銷6-4組成,所述滑動(dòng)圓筒6-1 —端設(shè)有內(nèi)螺紋10,另一端設(shè)有內(nèi)凸圓臺(tái)結(jié)構(gòu)11,所述滑動(dòng)圓柱6-2 —端設(shè)有外螺紋(未圖示),另一端設(shè)有外凸圓臺(tái)結(jié)構(gòu)(未圖示),外凸圓臺(tái)結(jié)構(gòu)下部?jī)?nèi)設(shè)有與所述剪切插銷6-4相配合的滑動(dòng)槽6-3,所述薄壁塑料套管7-2安裝在柔性連接部件7的圓柱形桿體外部。
[0021]所述柔性連接部件7由延性較好的鋼材質(zhì)制成,兩端呈帶有內(nèi)螺紋的筒狀結(jié)構(gòu),兩端筒狀結(jié)構(gòu)的外徑大于高強(qiáng)螺紋鋼錨桿直徑小于錨桿安裝鉆孔直徑,中間部位為圓柱形桿體,圓柱形桿體直徑等于或稍小于高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿直徑。
[0022]所述剪切吸能部件與柔性連接部件的個(gè)數(shù)可結(jié)合超長(zhǎng)組合錨桿長(zhǎng)度及高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿的長(zhǎng)度設(shè)定,所述連接構(gòu)件的長(zhǎng)度根據(jù)圍巖變形特征及吸能要求確定,所述柔性連接部件可單獨(dú)使用也可配合剪切吸能構(gòu)件使用。
[0023]所述剪切插銷6-4由金屬材質(zhì)制成,且剪切插銷6-4的強(qiáng)度和布設(shè)間距可根據(jù)需要調(diào)整,進(jìn)而改變組合錨桿剪切吸能阻力。
[0024]所述高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿5長(zhǎng)度在I?2.4m之間。
[0025]所述滑動(dòng)圓筒6-1沿長(zhǎng)度方向間隔布設(shè)若干對(duì)圓形小孔(未圖示),所述圓形小孔(未圖示)的孔徑尺寸與剪切插銷直徑相匹配。
[0026]所述高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿5首尾兩端設(shè)有與所述柔性連接部件7和剪切吸能部件6相配合的外螺紋(未圖示),剪切吸能部件6與柔性連接部件7采用螺紋連接方式將多根高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿首尾連接,整根錨桿采用全長(zhǎng)注漿錨固,具備快速讓位和恒阻吸能功能,且某一處的吸能構(gòu)件斷裂破壞不影響其他部位的錨固效果。
[0027]進(jìn)一步,所述滑動(dòng)圓筒一端為設(shè)有內(nèi)螺紋用于連接高強(qiáng)螺紋鋼錨桿,另一端設(shè)有內(nèi)凸的圓臺(tái)結(jié)構(gòu),用于防止滑動(dòng)圓柱脫離滑動(dòng)圓筒,滑動(dòng)圓筒沿長(zhǎng)度方向間隔布設(shè)若干對(duì)圓形小孔用于安裝剪切插銷。
[0028]進(jìn)一步,所述滑動(dòng)圓柱一端設(shè)有外螺紋用于連接柔性吸能部件,另一端設(shè)有外凸圓臺(tái)結(jié)構(gòu)與滑動(dòng)圓筒的圓臺(tái)結(jié)構(gòu)共同作用防止滑動(dòng)圓柱脫離滑動(dòng)圓筒,外凸圓臺(tái)結(jié)構(gòu)下部?jī)?nèi)設(shè)有與剪切插銷相適應(yīng)的滑動(dòng)槽,當(dāng)剪切插銷受力剪斷后實(shí)現(xiàn)桿體的快速滑動(dòng)讓位。
[0029]進(jìn)一步,所述滑動(dòng)圓筒套裝于滑動(dòng)圓柱上通過剪切插銷實(shí)現(xiàn)與滑動(dòng)圓柱的軸向固定。
[0030]進(jìn)一步,所述柔性連接部件的圓柱形桿體外部套有薄壁塑料套管,用于隔離柔性連接構(gòu)件與圍巖的粘結(jié),保證其在圍巖大變形產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力作用下自由拉伸。
[0031]進(jìn)一步,所述超長(zhǎng)分布式吸能錨桿長(zhǎng)度根據(jù)圍巖變形范圍確定,高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿長(zhǎng)度可根據(jù)需要在I?2.4m之間做相應(yīng)調(diào)整。
[0032]進(jìn)一步,所述剪切吸能部件與柔性連接部件的個(gè)數(shù)可結(jié)合超長(zhǎng)組合錨桿長(zhǎng)度及高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿的長(zhǎng)度設(shè)定,所述連接構(gòu)件的長(zhǎng)度根據(jù)圍巖變形特征及吸能要求確定,所述柔性連接部件可單獨(dú)使用也可配合剪切吸能構(gòu)件使用。
[0033]進(jìn)一步,所述的一種礦用間隔分布吸能式超長(zhǎng)組合錨桿安裝時(shí)采取分步全長(zhǎng)錨固,第一步,采用樹脂藥卷端頭錨固,第二步對(duì)其余部分桿體全長(zhǎng)注漿錨固。[0034]下面結(jié)合圖1至圖5說明本實(shí)用新型的使用過程:使用時(shí),第一步:按照設(shè)計(jì)錨桿長(zhǎng)度,選擇相應(yīng)直徑施工錨桿安裝鉆孔。第二步:鉆孔施工完畢,鉆孔內(nèi)放入一支樹脂錨固齊U,利用剪切吸能部件與柔性連接部件逐段連接高強(qiáng)螺紋鋼錨桿并順次推入鉆孔內(nèi)部,然后依次安裝注漿管、止?jié){塞、金屬托盤、預(yù)緊螺母。第三步:各構(gòu)件安裝完畢后利用錨桿安裝機(jī)具轉(zhuǎn)動(dòng)錨桿攪拌樹脂藥卷,擰緊預(yù)緊螺母,實(shí)施第一步錨固,給圍巖施加一定的初始預(yù)應(yīng)力。最后,對(duì)其余段桿體采用全長(zhǎng)注漿錨固,增強(qiáng)支護(hù)系統(tǒng)的整體強(qiáng)度。對(duì)于沖擊大變形巷道,當(dāng)發(fā)生沖擊大變形時(shí),間隔布置的剪切吸能構(gòu)件的剪切插銷在沖擊力作用下被滑動(dòng)圓柱剪斷,滑動(dòng)圓柱迅速下滑,實(shí)現(xiàn)快速讓位吸能,柔性連接構(gòu)件在變形過程中拉伸變形,將變形能消耗在柔性連接構(gòu)件的拉伸變形過程中,實(shí)現(xiàn)恒阻吸能讓位,而高強(qiáng)螺紋鋼錨桿抵制圍巖變形,保持圍巖強(qiáng)度,對(duì)于不需要快速讓位的軟巖大變形巷道可單獨(dú)使用柔性連接構(gòu)件連接高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿,軟巖大變形消耗在各個(gè)柔性連接構(gòu)件的拉伸變形過程中,實(shí)現(xiàn)圍巖大變形能的可控分布式消耗。整根錨桿具有多點(diǎn)間隔分布式讓位吸能功能,能夠有效引導(dǎo)控制能量的釋放和轉(zhuǎn)化,將巷道圍巖變形能消耗在支護(hù)系統(tǒng)中預(yù)設(shè)的多個(gè)吸能構(gòu)件處,個(gè)別吸能構(gòu)件斷裂破壞不影響其他部位的錨固效果,支護(hù)系統(tǒng)不會(huì)全部失效,很好的解決了普通吸能錨桿由于吸能能力不足而致使支護(hù)系統(tǒng)全部失效問題,礦用間隔分布吸能式超長(zhǎng)組合錨桿特別適用于厚煤層采動(dòng)影響巷道及沖擊大變形巷道或軟巖大變形巷道,有效抵御軟巖大變形或沖擊大變形的影響。
[0035]本實(shí)用新型一種礦用間隔分布吸能式超長(zhǎng)組合錨桿的有益效果是:利用剪切吸能部件與柔性連接部件將高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿連接,整根錨桿具有多點(diǎn)分布式快速讓位吸能功能,能夠有效引導(dǎo)控制能量的釋放和轉(zhuǎn)化,將高能量消耗在各剪切插銷的剪切破壞和各柔性連接構(gòu)件的拉伸變形過程中,有效抵御軟巖大變形或沖擊大變形的影響,保證巷道圍巖和支護(hù)體系的穩(wěn)定;由于采用全長(zhǎng)錨固,在保證支護(hù)系統(tǒng)整體強(qiáng)度的基礎(chǔ)上某一處的柔性連接構(gòu)件斷裂破壞不影響其他部位的錨固效果;超長(zhǎng)錨桿能夠控制更大范圍的圍巖變形破壞,特別適用于厚煤層采動(dòng)影響巷道及沖擊大變形巷道或大軟巖變形巷道,使用前,超長(zhǎng)錨桿處于解體狀態(tài),使用時(shí)利用錨桿鉆機(jī)在鉆孔內(nèi)自動(dòng)逐根連接預(yù)緊,有效避免因巷道等空間小而不能使用超長(zhǎng)錨桿的問題。
[0036]以上所述,僅為本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】,但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此,任何不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)想到的變化或替換,都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此,本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種礦用間隔分布吸能式超長(zhǎng)組合錨桿,其特征在于:包括高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿、剪切吸能部件、柔性連接部件、薄壁塑料套管、金屬托盤、注漿管、止?jié){塞和預(yù)緊螺母,所述剪切吸能部件與柔性連接部件相連,所述高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿一端與剪切吸能部件相連,另一端與柔性連接部件相連,所述剪切吸能部件由滑動(dòng)圓筒、滑動(dòng)圓柱和剪切插銷組成,所述滑動(dòng)圓筒一端設(shè)有內(nèi)螺紋,另一端設(shè)有內(nèi)凸圓臺(tái)結(jié)構(gòu),所述滑動(dòng)圓柱一端設(shè)有外螺紋,另一端設(shè)有外凸圓臺(tái)結(jié)構(gòu),外凸圓臺(tái)結(jié)構(gòu)下部?jī)?nèi)設(shè)有與所述剪切插銷相配合的滑動(dòng)槽,所述薄壁塑料套管安裝在柔性連接部件的圓柱形桿體外部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用間隔分布吸能式超長(zhǎng)組合錨桿,其特征在于:所述柔性連接部件由延性較好的鋼材質(zhì)制成,兩端呈帶有內(nèi)螺紋的筒狀結(jié)構(gòu),兩端筒狀結(jié)構(gòu)的外徑大于高強(qiáng)螺紋鋼錨桿直徑小于錨桿安裝鉆孔直徑,中間部位為圓柱形桿體,圓柱形桿體直徑等于或稍小于高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用間隔分布吸能式超長(zhǎng)組合錨桿,其特征在于:所述剪切吸能部件與柔性連接部件的個(gè)數(shù)可結(jié)合超長(zhǎng)組合錨桿長(zhǎng)度及高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿的長(zhǎng)度設(shè)定,所述連接構(gòu)件的長(zhǎng)度根據(jù)圍巖變形特征及吸能要求確定,所述柔性連接部件可單獨(dú)使用也可配合剪切吸能構(gòu)件使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用間隔分布吸能式超長(zhǎng)組合錨桿,其特征在于:所述剪切插銷由金屬材質(zhì)制成,且剪切插銷的強(qiáng)度和布設(shè)間距可根據(jù)需要調(diào)整。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用間隔分布吸能式超長(zhǎng)組合錨桿,其特征在于:所述高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿長(zhǎng)度在I?2.4m之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用間隔分布吸能式超長(zhǎng)組合錨桿,其特征在于:所述滑動(dòng)圓筒沿長(zhǎng)度方向間隔布設(shè)若干對(duì)圓形小孔,所述圓形小孔的孔徑尺寸與剪切插銷直徑相匹配。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用間隔分布吸能式超長(zhǎng)組合錨桿,其特征在于:所述高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿首尾兩端設(shè)有與所述柔性連接部件和剪切吸能部件相配合的外螺紋。
【文檔編號(hào)】E21D21/00GK203559918SQ201320674600
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月21日
【發(fā)明者】王愛文, 潘一山, 李國(guó)臻, 李忠華, 閻海鵬, 肖永惠, 李祁 申請(qǐng)人:遼寧工程技術(shù)大學(xué)