[发明专利]一种动力扰动下吸能-抗变形锚杆

说明书

一种动力扰动下吸能‑抗变形锚杆，属于地下岩土工程的支护设备技术领域。包括杆体组件、吸能增阻器、摩擦套筒、摩擦体、阻挡块、焊块、密封塞和连接组件；摩擦体为柱状空腔体，设置在摩擦套筒的内侧，并且套设于杆体组件外围；吸能增阻器与杆体组件固定连接，设置在摩擦体内部，杆体组件在摩擦体头部端伸出，吸能增阻器伸入摩擦体尾端；连接组件套设在摩擦筒体尾端的外围。杆体组件包括锚固段直杆一、锚固段直杆二和楔形体，楔形体与锚固段直杆一固定连接，且楔形体设置在锚固段直杆一的外围，楔形体的齿尖形成的径向断面外径与摩擦体的内径相等。锚杆能够自动让压，具备抵御变形能力和防冲吸能的功能。

技术领域

本发明涉及煤矿、隧道工程、水利工程等地下岩土工程的支护设备技术领域，特别涉及一种动力扰动下吸能-抗变形锚杆。

背景技术

深部巷道围岩处于较高的初始应力状态，同时还受到开挖、爆破、机械振动等动力引起的扰动的作用，使得深部巷道围岩处于长期的、频繁动力扰动中。深部高应力条件下地质环境的恶化导致扰动力和构造力将显著增加，动力扰动破坏将会更加明显，造成了围岩出现不可恢复的疲劳损伤，加剧冒顶、片帮和底鼓等动力灾害事故频发。

传统的支护系统主要考虑静载影响，具有刚度大、支护强度高、但延展性小、变形能力差等特点，忽略了动力扰动对支护体的破坏。动力扰动下支护系统既要有抵御变形的能力，同时还应具备让压和屈服的性质，才能有效控制围岩的变形，因此支护系统应采用一种吸能-抗变形锚杆，既能满足深部围岩大变形的要求，又能抵御动力冲击。目前，针对传统支护系统在深部高应力条件下的不足，国内外学者针对围岩变形问题提出了可伸长锚杆，如专利号CN105736025B公开的一种抗拉断的锚杆、专利号CN201943725U公开的一种摩擦套筒式大变形锚杆、专利号CN108590721A公开的一种自适应释能锚杆等；这些锚杆均能在围岩发生大变形时伸长，具有较高的延展性，但锚杆整体刚度大不能有效的吸收能量，在高应力条件下发生冲击扰动时极易发生断裂。为解决该问题，专利号CN 110778348A公开了一种吸能-抗震锚杆，它包括有锚杆、吸能段弯曲杆体和高阻尼橡胶，该锚杆能够在动力扰动下保证巷道围岩的稳定性，但在井下潮湿环境中，随着时间推移，橡胶极易发生老化进而失去吸能功能，从而导致整个支护体系的失效。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种动力扰动下吸能-抗变形锚杆，能够在动力扰动下让压、吸能和抵抗围岩变形，保证地下工程的稳定性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种动力扰动下吸能-抗变形锚杆，包括杆体组件、吸能增阻器、摩擦套筒、摩擦体和连接组件；摩擦体为柱状空腔体，设置在摩擦套筒的内侧，并且套设于杆体组件外围；吸能增阻器与杆体组件固定连接，设置在摩擦体内部，杆体组件在摩擦体头部端伸出，吸能增阻器伸入摩擦体尾端；连接组件套设在摩擦筒体尾端的外围。

所述杆体组件包括锚固段直杆一、锚固段直杆二和楔形体，所述楔形体与所述锚固段直杆一固定连接，且所述楔形体设置在所述锚固段直杆一的外围，所述楔形体的齿尖形成的径向断面外径与所述摩擦体的内径相等，所述楔形体轴向断面为三角形；所述吸能增阻器一端与所述锚固段直杆一固定连接，另一端与所述锚固段直杆二固定连接，所述锚固段直杆一与锚固段直杆二间有间隔，所述锚固段直杆一在所述摩擦体头部伸出，所述吸能增阻器和所锚固段直杆二伸入至所述摩擦体尾端。

一种动力扰动下吸能-抗变形锚杆，还包括阻挡块、焊块和密封塞；阻挡块为环状，设置在所述摩擦套筒内部的头部段，所述阻挡块的内径小于所述摩擦体的内径，大于所述锚固段直杆一的直径；所述密封盖为环状，设置在所述摩擦套筒的头部端口处，所述锚固段直杆一穿过所述密封塞在所述摩擦套筒头部端伸出；所述焊块密封固定在所述摩擦套筒的尾部端口。

所述连接组件包括螺母和垫板，所述螺母与所述垫板固定连接；其中所述垫板的中心设置有所述摩擦套筒能够穿过的通孔，所述摩擦套筒外壁设置有螺纹，所述垫板和螺母依次套装在所述摩擦套筒的尾端的外围，所述螺母与所述摩擦套筒通过螺纹连接。