[实用新型]一种收缩滑动式变向锚具

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于岩土、水利、矿山等支护工程用锚具。 

背景技术

锚索支护是矿井深部巷道、隧道等大断面硐室、巷道的补强加固的一种重要技术手段。锚索加固围岩的实质，就是通过锚索对被加固的岩体施加预应力，限制岩体有害变形的发展，从而保持岩体的稳定。煤炭开采强度的增大，促使煤层开采向纵深发展，深部岩体开挖处于典型的高地应力、高地温、高岩溶水压力及爆破、机械开挖动力扰动的复杂力学环境。在高地应力环境下，煤岩体的变形特性发生了根本变化：煤岩体具有较强的时间效应，表现为明显的流变或蠕变；煤岩体的扩容现象突出，表现为煤岩体积增大、扩容膨胀严重；煤岩体变形的冲击性，表现为变形不是连续的、逐渐变化的，而是突然剧烈增加。高地应力环境和煤岩体变形特征决定了深部围岩控制将更加困难，由于锚索钢绞线钢性较大，为低松弛性钢绞线，延伸率小，使得在大变形的围岩条件下，难以与锚杆形成协调支护体系，围岩突然剧烈的变形，往往会造成锚索的破断，使其失去支护能力；另外，由于锚索抗剪切能力相对较弱，如顶板不平、孔口围岩破坏或顶板岩层移动等因素影响，将导致锚孔与顶板斜交，顶板不平，锚索将在孔口处受到额外的剪切应力，严重影响锚索支护能力的发挥，很多锚索在孔口处破断。因此，对于深井巷道支护用锚索锚具急需要在结构上创新，使其能够适应轴向大变形和缓解锚索径向的剪切应力。 

实用新型内容

为了解决现有锚具结构设计的不足，改善深井巷道的支护现状，本实用新型提供一种收缩滑动式变向锚具，当围岩发生较大的瞬间变形时，该锚索锚具能够实现沿钢绞线轴向滑动，从而缓解围岩大变形带来的冲击；当围岩沿垂直钢绞线方向发生移动时，通过锚具结构的改进，可以自动调节锚索中心线和锚环中心线之间的角度，降低孔口处岩层与锚具对钢绞线的剪切应力。 

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：本实用新型提供一种收缩滑动式变向锚具，包括滑动收缩环、弧面托盘、弧形锚环，其特征在于：滑动收缩环、弧面托盘和弧形锚环中间设有通孔，钢铰线沿通孔穿过。 

所述滑动收缩环由上托盘、弹性收缩环和下托盘组成，所述弹性收缩环柱体表面呈波浪状。 

所述弧面托盘一端设为平面，与下托盘接触，另一端设为弧面，与弧形锚环外弧面相接触。 

所述弧形锚环一端呈弧面结构，与弧面托盘接触，弧面锚环内部锥面结构，内部设有锥形夹片。 

本实用新型优点和有益效果是：收缩滑动式变向锚具结构设计合理，当顶板变形下沉时，弹性收缩环受压沿轴向变形收缩，滑动收缩环整体沿钢铰线向外滑动，一定程度上缓解了钢铰线轴向瞬间高应力状态，有利于预防钢铰线被拉断，间接提高了锚索的延伸率，有利于实现与锚杆的协同变形，充分发挥锚杆、锚索支护的共同作用；当被支护围岩沿钢绞线垂直方向移动或巷道顶板发生近水平方向移动时，弧形锚环能够在弧面托盘上旋转一定的角度，自动调节减小钢铰线中心线与锚环中心线之间的角度，避免钢铰线在托盘和锚环接触面处受到过高的剪切应力而破损，延长了锚索的工作寿命，提高了锚索利用率。因此，本实用新型提供的一种收缩滑动式变向锚具基于现场支护存在的问题，充分考虑了轴向和径向两个方面，使钢铰线在支护系统中的安全系数得到提高。 

附图说明

图1是本实用新型收缩滑动式变向锚具的结构示意图； 

图2是本实用新型滑动收缩环的结构示意图。 

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型一种收缩滑动式变向锚具的发明内容、特点，下面结合具体的实施案例对本实用新型作进一步地说明。 

如图1所示，本实用新型的一种收缩滑动式变向锚具，包括滑动收缩环2、弧面托盘3、弧形锚环4、锥形夹片5；所述滑动收缩环2由上托盘6、弹性收缩环7和下托盘8组成，如图2所示，所述弹性收缩环7柱体表面呈波浪状，且弹性收缩环7材料选择非常关键，不仅有一定的强度，还应有一定的韧性，当围岩变形严重时，能够具有较好的缓冲功能，且不会破裂。上托盘6和下托盘8结构相同，圆盘中心设有能够通过钢铰线1的通孔，且上下托盘焊接在弹性收缩环7上形成滑动收缩环2。 

本实施案例与常规锚索安装方式类似，主要区别是在安装弧面托盘3、弧形锚环4之前，需要在弧面托盘3上部安装滑动收缩环2，滑动收缩环2高度设计为10cm-20cm，安装时可根据围岩变形情况考虑安装滑动收缩环2的组数，围岩变形严重的巷道，可考虑安装多个滑动收缩环，以应对围岩大变形。当围岩变形沿钢铰线1轴线方向较大时，弹性收缩环2受压沿轴向变形收缩，相当于滑动收缩环2整体沿钢铰线向外滑动，一定程度上缓解了钢铰 线5轴向瞬间高应力状态，有利于预防钢铰线1被拉断，间接提高了锚索的延伸率，有利于实现与锚杆的协同变形，充分发挥锚杆、锚索支护的共同作用；当被支护围岩沿钢绞线1垂直方向移动或巷道顶板发生近水平方向移动时，弧形锚环4能够在弧面托盘3上旋转一定的角度，自动调节减小钢铰线1中心线与弧形锚环4中心线之间的角度，避免钢铰线1在托盘和锚环接触面处受到过高的剪切应力而破损，延长了锚索的工作寿命，提高了锚索利用率。因此，本实用新型提供的一种收缩滑动式变向锚具，基于现场支护存在的问题，充分考虑了轴向和径向两个方面，使钢铰线在支护系统中的安全系数得到提高。