[发明专利]一种加强锚杆尾螺纹段受力的装置及方法

说明书

本发明公开一种加强锚杆尾螺纹段受力的装置及方法。所述的加强锚杆尾螺纹段受力的装置包括锚杆正常杆体段、锚尾螺纹段、托盘、限位套管、锥形套管、垫圈、螺母，所述的螺母和托盘之间依次设有垫圈、锥形套管、限位套管，所述的限位套管套在锥形套管外并相互挤压，限位套管与锥形套管的通孔内径与锚杆正常杆体段外径相匹配。本发明可以在高强度锚正常杆体屈服之前避免锚尾螺纹段发生破断。并具有安装方便、效果可靠、适应性强等优点，在高应力深部煤岩体锚杆支护中具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种深部岩体工程锚杆支护领域，具体涉及一种加强锚杆尾螺纹段受力的装置及方法。

背景技术

锚杆支护是地下岩体工程的重要支护形式,具有支护效果好、支护成本低等诸多优点。随着矿山资源日益向深部开采延伸，高地应力、动力扰动等复杂深部围岩状态对锚杆支护提出了很高的要求，从国内外深部岩体工程锚杆支护实践的经验看, 高强度锚杆和超高强度锚杆是深部支护的应用发展方向。目前国内外锚杆的锚尾普遍采用螺纹结构，以便用螺母压紧托板而施加预应力，这使得锚杆尾部问题十分突出。锚杆杆尾螺纹加工需要切削正常杆体段，锚杆螺纹段的螺纹内径是正常杆体公称直径的84%~90%，锚杆螺纹段是整个杆体中最薄弱部分，锚杆材料的强度浪费20%，同时，锚杆支护的深部围岩在高地应力下容易产生变形，导致偏心载荷作用于锚杆尾部，锚尾螺纹段又是受力最复杂的部位，因此经常发生锚尾破断失效，限制高强杆体的载荷强度和延伸性能的全部发挥，引起深部围岩事故灾害发生。

为了解决高强度锚杆在深部巷道围岩支护中锚尾螺纹段与正常杆体不等径造成的破断问题，对高强度锚杆螺纹段的处理方式主要集中在加粗杆尾直径和杆尾螺纹段热处理强化。CN102691513A公开了一种高强度金属粗尾让压锚杆，对锚尾进行墩粗和高温处理，使杆体具有较粗且强度较高的锚尾，但这种情况下，锚尾墩粗工艺复杂，锚尾段加热不均匀，锚尾墩粗部分和杆体的连接位置处理不当仍会产生应力集中，影响锚杆的锚固强度。另外，巷道表面不平整时，钻孔会偏离岩壁垂面，导致锚杆尾部产生弯曲载荷，造成锚尾破断失效。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种加强锚杆尾螺纹段受力的装置及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种加强锚杆尾螺纹段受力的装置，包括锚杆正常杆体段、锚尾螺纹段、托盘、限位套管、锥形套管、垫圈、螺母，所述螺母和托盘之间依次设有垫圈、锥形套管、限位套管，限位套管套在锥形套管外并相互挤压，限位套管与锥形套管的通孔内径与锚杆正常杆体段外径相匹配。

上述的加强锚杆尾螺纹段受力的装置中，所述限位套管的外表面包括半球弧面段和挤压段，半球弧面段一端与托盘相接触。

上述的加强锚杆尾螺纹段受力的装置中，所述锥形套管沿轴向具有两条或两条以上的开缝。

一种加强锚杆尾螺纹段受力的方法，包括如下步骤：

（1）根据高强度锚杆正常杆体直径及其锚固长度，确保锚杆螺纹段不进入围岩岩壁内；

（2）当正常段杆体锚头锚固于围岩内后，在螺母和托盘之间依次设有垫圈、锥形套管、限位套管，限位套管套在锥形套管外并相互挤压，限位套管与锥形套管的通孔内径与锚杆正常杆体段外径相匹配。

上述的防止高强度锚杆锚尾螺纹破断的方法中，所述步骤（2）中限位套管的外表面包括半球弧面段和挤压段，半球弧面段一端与托盘相接触。

本发明的技术效果在于：本发明在现有螺母和托盘之间依次设有垫圈、锥形套管、限位套管，并将限位套管底部设计成半球弧面，这样高强度锚杆锚尾螺纹段受力转化为锚杆正常杆体段受力，并实现对正常杆体段调心纠偏，缓解围岩壁面不平整对锚尾螺纹段产生的弯曲载荷影响，同时，也能确保动力扰动条件下锥形套管不与限位套管振动脱离，有效提高深部围岩锚杆支护效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。