[实用新型]一种摩擦式恒阻大变形锚杆

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种巷道或隧道用支护设备，特别是指一种摩擦式恒阻大变形锚杆。

背景技术

在矿山工程、水利水电工程或隧道工程等地下工程施工时，地下巷道的开挖会使围岩产生的变形能向自由空间释放。随着开采深度的不断增大，巷道围岩常常表现出大变形的特点，具体表现为软岩大变形、岩爆大变形、冲击大变形或瓦斯突出大变形等。

锚杆或锚索作为一种地下工程中应用最广、用量最多的支护设备，可以有效的调控围岩自身的承载能力。但是现有的锚杆由于自身延伸率低，无法满足围岩大变形的特点。当围岩出现较大变形时，由于变形初期能量较大，巷道围岩的变形超出锚杆所能承受的范围，将导致锚杆等支护设备失效，进而造成巷道冒顶、塌方等事故。为解决围岩大变形情形下的支护问题，需要锚杆在支护初期受拉产生较大的延伸变形以适应围岩的变形，开发一种高强度、高延伸率的锚杆。

实用新型内容

本实用新型提出一种摩擦式恒阻大变形锚杆，以解决现有锚杆存在的延伸率低、不能满足巷道围岩大变形需要的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种摩擦式恒阻大变形锚杆，包括杆体、托盘和外螺母，杆体尾端设置有恒阻承力套管，恒阻承力套管外部套装有摩擦套筒，托盘及外螺母依次套装在摩擦套筒尾端。

优选地，杆体尾端设有锁定装置，摩擦套筒尾端设有用于安装外螺母的丝扣。

优选地，恒阻承力套管及锁定装置依次套装于杆体尾端；锁定装置具体为内螺母挡块或锁具。

优选地，恒阻承力套管外表面设有螺纹，螺纹具体为连续梯形螺旋螺纹或双螺旋螺纹。

优选地，内螺母挡块外表面设有两个对称的凹槽，所述摩擦套筒内表面相应设有两个对称的凸起。

优选地，杆体具体为锚索，锁具通过锁瓣与锚索锁紧连接，摩擦套筒的尾端设有供锚索通过的孔，锁具于恒阻承力套管后端通过螺纹连接于摩擦套筒内部，锁具外表面设有两个对称的凸起，摩擦套筒内表面相应设有两个对称的凹槽。

优选地，摩擦套筒的内部前端设有摩擦阻挡块，摩擦阻挡块与摩擦套筒通过螺纹连接。

优选地，摩擦阻挡块开有倒角。

优选地，摩擦套筒具体为设置有防腐保护结构的摩擦套筒；托盘和外螺母之间设有垫圈。

本实用新型的内螺母挡块或锁具是恒阻承力套管形变完毕后的锁定装置；内螺母挡块或者锁具外表面设置有两个对称的凹槽或凸起，摩擦套筒内表面相应设有两个对称的凸起或凹槽则组成限位旋转结构。恒阻承力套管和摩擦阻挡块咬合组成恒阻形变结构，摩擦阻挡块装置于摩擦套筒的前端，在锚杆恒阻变形过程中用于对恒阻承力套管进行摩擦阻挡以达到锚杆变形的恒阻效果。摩擦阻挡块设有倒角，引导恒阻承力套管同轴摩擦的引导结构。

本实用新型的恒阻承力套管在锚杆受拉应力后向外变形延伸，其最大伸长量为杆体达到屈服强度之前的延伸量。恒阻承力套管外设置的螺纹与摩擦阻挡块咬合摩擦受力，即为锚杆或锚索恒阻力的大小。

本实用新型的恒阻承力套管、摩擦阻挡块、内螺母挡块或锁具为非等强度形变材料加工，摩擦阻挡块、内螺母挡块和锁具的材质硬度均高于恒阻承力套管外设置的螺纹材质的硬度。摩擦套筒所使用的材质的抗拉强度高于杆体的抗拉强度。

基于巷道支护理论，适用于顶板表层破碎和上部稳定的顶板的悬吊理论和适用于软弱破碎顶板的压缩拱理论，本实用新型随巷道围岩变形产生自动拉伸而本身不发生破坏且释放围岩变形能，同时维持恒定的工作阻力以保障支护强度的可靠性，允许的延伸范围较大。恒阻承力套管受围岩移动发生变形时，受拉变形的恒定工作阻力根据套管选用材质的不同可控范围在110～130KN、120～140KN、130～150KN等不同区间，具体可根据巷道支护条件、围岩允许的变形大小及围岩应力情况等因素确定。

本实用新型的有益效果为：

1）当巷道围岩受地应力及采动影响发生巷道收敛、围岩大变形时，本实用新型随之产生拉伸，围岩中的变形能得到有效释放，在恒阻承力套管拉伸之后仍然能够保持恒定的工作阻力，实现了杆体恒阻变形的功能，对围岩提供持续的支护力，从而保证了巷道围岩的稳定，消除了锚杆支护失效导致的突发性冒顶、片帮、塌方等安全隐患。

2）本实用新型恒阻承力套管的长度范围为30cm～60cm，其抗拉强度小于锚杆杆体部分。恒阻承力套管受围岩移动发生变形时，受拉变形的恒定工作阻力在锚杆支护预紧力合格的前提下，锚杆恒阻力的可控范围为一个固定区间（如110～130kN），以适应大变形围岩的支护。

附图说明