[实用新型]一种M型释能锚杆

说明书

本实用新型提供的一种M型释能锚杆，包括：锚固杆体，锚固杆体两端分别设置有搅拌头和螺纹紧固段，螺纹紧固段上旋接有螺母，锚固杆体靠近螺纹紧固段的一端还套装有托板，托板一侧顶抵于螺母，锚固杆体由第一杆体部和第二杆体部组成，第二杆体部设置于两个第一杆体部之间，第二杆体部为椭圆形棒状结构，其外壁沿轴向设置多个向内凹陷的弧形凹槽，相邻两个弧形凹槽相交处外凸形成加强筋。在静态地压条件下，锚杆与普通类型树脂(水泥)锚杆作用机理相同，但其静止拉拔力高于普通锚杆；在高应力、岩爆(冲击地压)以及脆‑延性大变形作用下，锚杆从树脂、水泥锚固剂中快速滑动，释放聚集在围岩表面的动能，保持巷道围岩稳定。

技术领域：

本实用新型涉及矿山动力支护技术领域，具体涉及一种M型释能锚杆。

背景技术：

锚杆是矿山工程、地下工程、铁路工程、公路工程、水利工程以及隧道工程等工程支护中最常用的支护材料，其种类多，应用数量大、范围广，能有效控制岩体工程稳定。将锚杆与金属网、喷射混凝土等联合应用，可有效控制巷道(硐室、隧道等)围岩变形破坏。随着金属矿山开采深度增加，地应力增大，在高应力、动力冲击作用下，巷道围岩产生岩爆(冲击地压)或脆-延性转化等地压灾害。在高应力、大变形和剧烈动力扰动条件下，采用普通的摩擦型、机械型等常规锚杆支护巷(隧)道，已经不能有效控制巷道围岩的稳定，严重破坏将造成设备损坏、人员伤亡、矿产资源损失等。因此，研发适用于高应力、岩爆(冲击地压)或脆-延性转化岩体大变形的释能锚杆已经成为未来发展必然趋势。

深井巷道围岩工程响应的特征科学现象依其发生原因可以归纳为两类：静力的和动力的。静力特征现象表现为在深部巷道围岩结构面控制型破坏或无动力弹射现象的岩石脆性破坏；动力特征现象表现为深部矿井中的岩块弹射、冒落等岩爆现象。岩爆是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象。岩爆诱发巷道围岩表面动力响应特征主要表现为片帮、岩块弹射、爆裂剥落、岩体抛掷性破坏等；其最显著的动力破坏特征是岩块从巷道(采场)围岩表面高速弹出，其表面1m厚的岩体能以5～10m/s的速度向巷道内抛出，其抛掷距离可达10～20m之远，其弹射能在5～20KJ/m2，最大弹射能可达到50KJ/m2。岩爆等级不同，其诱发的岩体动力响应也不同，轻微岩爆的岩石呈片状剥落，而强烈岩爆可将巨石猛烈抛出，甚至一次岩爆就能抛出数以吨计的岩块和岩片，严重威胁着井下作业人员和设备的安全。

在高应力、具有岩爆倾向以及大变形环境下，动力特征成为支护系统选择及设计的关键参数。实际上，在选择支护系统时，需要考虑钻孔直径、应力环境、腐蚀、胶结材料(水泥或者树脂)等影响，并且要清楚这些影响因素对不同应力环境的影响。作为新型的动力(让压)支护锚杆(诸如：新型锥体锚杆、让压锚索、让压锚杆等)其应用范围受限，需要根据具体条件不断改进，以满足各种不同工况需求(设备要求、承载能力、刚度特性等)。

早在20世纪90年代，南非首先提出能量吸收支护体系，实用新型了世界上第一种能量吸收锚杆，即锥体锚杆(Cone锚杆)。锥体锚杆主要在圆钢一端锻造成扁平的圆锥形体，在圆钢表面喷涂一薄层润滑材料，致使锚杆在动荷载作用下易于分离。该种锚杆通常采用水泥浆或者树脂进行全长锚固。当锚固在锚杆托盘与圆锥体之间的岩石在动力作用下发生胀裂时，将使锚杆杆体承受拉力及动力冲击作用。当拉拔力超过预设值时，锚固端的圆锥体将从锚固体中产生滑移。因此，该锚杆在动力冲击作用下通过提供大位移滑动位移，并吸收岩爆产生的动能。最初，该锚杆设计是采用水泥浆锚固，之后调整为采用树脂进行锚固。新型锥体(Cone)锚杆在其端头增加树脂搅拌功能，被广泛应用于加拿大、南非等国家深部易于诱发岩爆灾害深井巷道进行支护。

在国际上主要有如下释能支护锚杆：

Durabar锚杆：是在锥体锚杆基础上改进的一种锚杆，在光滑杆体设计几个褶皱，在锚杆的尾部设计成一个光滑的圆环。当进行拉拔力测试时，托板承受荷载锚杆沿着波形面滑移。其最大滑动位移等同于锚杆尾部长度(约为0.6m)，属于两点锚固锚杆，但此种锚杆未进行动力测试。