CN111322099A - 一种带伞骨式锚固器的锚固力增强锚杆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带伞骨式锚固器的锚固力增强锚杆。其技术方案是：3～5个锚固器(1)通过螺纹均匀地固定在杆体(4)上，杆体(4)的长度为L1，第1锚固器(1)顶端与杆体(4)头部的距离L2＝(0.14～0.20)L1，每个锚固器(1)的间距L3＝(0.15～0.25)L1。杆体(4)的尾端设置有托盘(2)，托盘(2)通过固定螺母(3)与杆体(4)连接。锚固器(1)是由六角螺母(5)和6个锚脚(6)组成的整体，6个锚脚(6)位于六角螺母(5)的同一平面，6个锚脚(6)的底部相连围成六边形，6个锚脚(6)中心对称地朝外倾斜，锚脚(6)为斜平行六面体，正面为矩形，侧面为平行四边形，平行四边形的夹角α与锚脚(6)的朝外倾斜角α'相等。本发明具有安装难度低、锚固力强和可靠性高的优点。

Description

一种带伞骨式锚固器的锚固力增强锚杆

技术领域

本发明属于锚杆技术领域。尤其涉及一种带伞骨式锚固器的锚固力增强锚杆。

背景技术

在岩土工程领域，锚杆支护因其显著的技术经济优越性，广泛应用于基坑、边坡和矿井隧道等工程中。目前工程上有两种常见锚杆：机械涨壳式锚杆和管缝式锚杆。

机械涨壳式锚杆是一种端头锚固类锚杆，通过涨壳与孔壁间的嵌固力以提供锚固力。但当围岩质量较差或锚固点附近岩石局部变形或破碎时，易引起锚杆滑移，锚固作用失效，进而产生工程灾害。

管缝式锚杆是一种全长锚固类锚杆，当安装于比管径稍小的钻孔时，可在全长范围内对孔壁施加径向压力和阻止围岩下滑的摩擦力，加上托盘的承托力，从而使围岩处于三向受力状态，实现岩层稳定。但其初始锚固力低，对钻孔孔径要求严格，孔径略大，锚固力低；孔径略小，安装困难。其长度也受限制(一般超过1500mm就很难安装)，适用范围有较大局限性。此外，所使用的高弹性合金钢材价格昂贵。

因此，本领域技术人员不断探索和开发新的锚杆技术。

“一种防变形棘爪式土层锚杆”(CN 205530246 U)，所述锚杆上布置有对穿孔，穿插有钢丝棘爪，提高了锚杆与土层的结合力；并有圆形螺母防止棘爪变形。然而棘爪的布置方式破坏了锚杆的整体性，降低了锚杆本身的抗拉拔能力，且对穿孔和灌浆孔的布置对锚杆的施工要求高，短时间内很难得到大规模的生产。此外，棘爪的刚度、强度均有限，仅能在土层支护中起到一定作用，而在井巷施工中所需要支护的围岩多是较坚硬的岩石，显然此时该锚杆不再适用。

“一种组合倒钩式锚杆”(CN 110387882 A)和“一种带反钩爪的柔性自锚式预应力锚杆”(CN 209510357 U)，采用倒钩和反钩爪的结构以增强锚固力，但存在如下不足：该类结构对施工要求高，经济适用性低；该类结构不能提供较大的锚固力，在岩层发生较大位移时，易发生折断；钩式和爪式存在安全隐患，易造成工人在施工过程中受伤。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种安装难度低、锚固力强和可靠性高的带伞骨式锚固器的锚固力增强锚杆。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

所述带伞骨式锚固器的锚固力增强锚杆由K个锚固器、1个托盘、1个固定螺母和1个杆体组成。所述杆体为螺纹杆件，螺纹杆件的长度和螺纹大径依次用字母L1和D表示；所述K个锚固器通过螺纹均匀地固定在杆体上，杆体4的尾端设置有托盘2，托盘2通过固定螺母3与杆体4连接。

K个锚固器从杆体头部开始编号，序号数依次为第1、第2、……、第k，K为3～5的自然数。

第1锚固器顶端与杆体头部的距离L2＝(0.14～0.20)L1；

每个锚固器的间距L3＝(0.15～0.25)L1。

所述锚固器呈伞骨式，每个锚固器是由1个六角螺母和6个锚脚组成的整体；6个锚脚位于六角螺母的同一平面，6个锚脚的底部相连围成六边形，每个锚脚的底边与六角螺母的对应边平行；6个锚脚中心对称地朝外倾斜，每个锚脚的朝外倾斜角α'均为30～60°。

所述六角螺母的螺纹大径与杆体的螺纹大径D相同，六角螺母的外接圆半径R＝(1～1.2)D，六角螺母的厚度a3＝(0.35～0.55)R。

所述锚脚为斜平行六面体，斜平行六面体的几何形状是：正面为矩形，矩形的宽度a1＝(0.65～0.85)R，矩形的长度a2＝(1.25～1.55)a1；侧面为平行四边形，平行四边形的底边长度b＝(0.35～0.55)a2，平行四边形的夹角α与锚脚的朝外倾斜角α'相等。

所述带伞骨式锚固器的锚固力增强锚杆的使用方法是：

(1)根据围岩条件和施工需要，确定锚固器的数量K，将K个锚固器安装至杆体对应的位置处。

(2)将带锚固器的杆体头部打入至锚孔底部岩体，再将杆体向外拉动至锚脚嵌入到锚孔周围岩壁中。

(3)在锚脚的间隙中插入注浆管，注浆，待浆液凝固锚杆稳定后，在杆体的尾部装入托盘和固定螺母，固定螺母将托盘在锚孔孔口处固定。

由于采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

由于本发明在锚杆的杆体上均匀地设置3～5个锚固器，通过锚固器上的锚脚与围岩的嵌固力提供锚固力，将所需要的锚固力承担于杆体的全长上，相对于管缝式锚杆更易安装，初始锚固力更大；又由于锚固器上的锚脚具有较高强度，提供的锚固力为锚脚嵌入岩层后岩层提供的阻力，相对于机械涨壳式锚杆的锚固力更大更牢固，相对于钩式和爪式结构强度更高，能给岩石提供更好的支护，使得锚杆的杆体的使用寿命更长。

本发明将3～5个锚固器通过螺纹连接在杆体上，结构简单；安装时用到的托盘和固定螺母为标准件，有效地减低了加工难度和生产成本，适合工业化生产，能显著提高施工企业的经济效果。

本发明采用锚固器与杆体螺纹连接，不仅可以根据围岩条件和实际情况，及时更换杆体长度和锚固器的数量，杆体的长度为2000～2500mm，灵活性高，锚固力能保证现场实际要求；同时在出厂时将锚固器、托盘、固定螺母和杆体分开包装，便于运输、存放和安装，适用性强。

因此，本发明具有安装难度低、锚固力强和可靠性高的优点。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是图1中锚固器1的一种结构示意图；

图3是图2的右视示意图；

图4是图2或图3中锚脚6的立体图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。

如图1所示，本具体实施方式所述带伞骨式锚固器的锚固力增强锚杆由K个锚固器1、1个托盘2、1个固定螺母3和1个杆体4组成。所述杆体4为螺纹杆件，螺纹杆件的长度和螺纹大径依次用字母L1和D表示；所述K个锚固器1通过螺纹均匀地固定在杆体4上，杆体4的尾端设置有托盘2，托盘2通过固定螺母3与杆体4连接。

K个锚固器1从杆体4头部开始编号，序号数依次为第1、第2、……、第k，K为3～5的自然数。

第1锚固器1顶端与杆体4头部的距离L2＝(0.14～0.20)L1；

每个锚固器1的间距L3＝(0.15～0.25)L1。

如图1～图3所示，所述锚固器1呈伞骨式，每个锚固器1是由1个六角螺母5和6个锚脚6组成的整体。6个锚脚6位于六角螺母5的同一平面，6个锚脚6的底部相连围成六边形，每个锚脚6的底边与六角螺母5的对应边平行；6个锚脚6中心对称地朝外倾斜，每个锚脚6的朝外倾斜角α'均为30～60°。

所述六角螺母5的螺纹大径与杆体4的螺纹大径D相同，六角螺母5的外接圆半径R＝(1～1.2)D，六角螺母5的厚度a3＝(0.35～0.55)R。

如图4所示，所述锚脚6为斜平行六面体，斜平行六面体的几何形状是：正面(图3中锚脚6朝向读者的面)为矩形，矩形的宽度a1＝(0.65～0.85)R，矩形的长度a2＝(1.25～1.55)a1；侧面为平行四边形，平行四边形的底边长度b＝(0.35～0.55)a2，平行四边形的夹角α与锚脚6的朝外倾斜角α'相等。

实施例1

一种带伞骨式锚固器的锚固力增强锚杆。本实施例所述带伞骨式锚固器的锚固力增强锚杆用于某矿山巷道内。所述巷道围岩较稳定，断面形状为半圆拱形，松动圈范围为1500mm，断面净宽4300mm，巷道净高2150mm。根据围岩条件和施工需要，锚杆采用三花形布置方式，间排距800×800mm。

所述带伞骨式锚固器的锚固力增强锚杆结构如具体实施方式所述。其中：

杆体4的长度L1＝2100mm，杆体4的螺纹大径D＝20mm。

锚固器1的数量K＝3。

第1锚固器1顶端与杆体4头部的距离L2＝0.2L1＝0.2×2100＝420mm；

每个锚固器1的间距L3＝0.25L1＝0.25×2100＝525mm；

每个锚脚6的朝外倾斜角α'均为60°；

六角螺母5的外接圆半径R＝1.2D＝1.2×20＝24mm；

六角螺母5的厚度a3＝0.55D＝0.55×20＝11mm。

锚脚6为斜平行六面体，斜平行六面体的几何尺寸：

矩形的宽度a1＝0.85R＝0.85×24＝20.4mm；

矩形的长度a2＝1.55a1＝1.55×20.4＝31.6mm；

平行四边形的底边长度b＝0.55a2＝0.55×31.6＝17.4mm；

平行四边形的夹角α＝α'＝60°。

本实施例所述带伞骨式锚固器的锚固力增强锚杆的使用方法是：

(1)根据围岩条件和施工需要，确定锚固器1的数量K＝3，将3个锚固器1安装至杆体4对应的位置处。

(2)将带锚固器1的杆体4头部打入至锚孔底部岩体，再将杆体4向外拉动至锚脚6嵌入到锚孔周围岩壁中。

(3)在锚脚6的间隙中插入注浆管，注浆，待浆液凝固锚杆稳定后，在杆体4的尾部装入托盘2和固定螺母3，固定螺母3将托盘2在锚孔孔口处固定。

实施例2

一种带伞骨式锚固器的锚固力增强锚杆。本实施例所述带伞骨式锚固器的锚固力增强锚杆用于某采区轨道下山。所述下山位于砂质页岩和中砂岩互层中，围岩抗压强度小，巷道长期流变，大变形和维护困难。巷道断面形状为半圆拱形，断面净宽4300mm，巷道净高2150mm。根据围岩条件和施工需要，锚杆采用五花形布置方式，间排距800×800mm。

所述带伞骨式锚固器的锚固力增强锚杆结构如具体实施方式所述。其中：

杆体4的长度L1＝2400mm，杆体4的螺纹大径D＝22mm。

锚固器1的数量K＝4。

第1锚固器1顶端与杆体4头部的距离L2＝0.18L1＝0.18×2400＝432mm；

每个锚固器1的间距L3＝0.20L1＝0.20×2400＝480mm；

每个锚脚6的朝外倾斜角α'均为45°；

六角螺母5的外接圆半径R＝1.1D＝1.1×22＝24.2mm；

六角螺母5的厚度a3＝0.5D＝0.5×22＝11mm。

锚脚6为斜平行六面体，斜平行六面体的几何尺寸：

矩形的宽度a1＝0.75R＝0.75×24.2＝18.2mm；

矩形的长度a2＝1.45a1＝1.45×18.2＝26.4mm；

平行四边形的底边长度b＝0.45a2＝0.45×26.4＝11.9mm；

平行四边形的夹角α＝α'＝45°。

本实施例所述带伞骨式锚固器的锚固力增强锚杆的使用方法同实施例1。

实施例3

一种带伞骨式锚固器的锚固力增强锚杆。本实施例所述带伞骨式锚固器的锚固力增强锚杆用于某煤矿回风巷内。所述回风巷顶板为细砂岩，底板为灰黑色粉砂岩，块状构造，具滑面。断面形状为半圆拱形，断面净宽4400mm，巷道净高3400mm。根据围岩条件和施工需要，锚杆采用三花形布置方式，间排距800×800mm。

所述带伞骨式锚固器的锚固力增强锚杆结构如具体实施方式所述。其中：

杆体4的长度L1＝2000mm，杆体4的螺纹大径D＝20mm。

锚固器1的数量K＝5。

第1锚固器1顶端与杆体4头部的距离L2＝0.14L1＝0.14×2000＝280mm；

每个锚固器1的间距L3＝0.15L1＝0.15×2000＝300mm；

每个锚脚6的朝外倾斜角α'均为30°；

六角螺母5的外接圆半径R＝1.0D＝1.0×20＝20mm；

六角螺母5的厚度a3＝0.35D＝0.35×20＝7mm。

锚脚6为斜平行六面体，斜平行六面体的几何尺寸：

矩形的宽度a1＝0.65R＝0.65×20＝13mm；

矩形的长度a2＝1.25a1＝1.25×13＝16.3mm；

平行四边形的底边长度b＝0.35a2＝0.35×16.3＝5.7mm；

平行四边形的夹角α＝α'＝30°。

本实施例所述带伞骨式锚固器的锚固力增强锚杆的使用方法同实施例1。

本具体实施方式具有如下有益效果：

由于本具体实施方式在锚杆的杆体4上均匀地设置3～5个锚固器1，通过锚固器1上的锚脚6与围岩的嵌固力提供锚固力，将所需要的锚固力承担于杆体4的全长上，相对于管缝式锚杆更易安装，初始锚固力更大；又由于锚固器1上的锚脚6具有较高强度，提供的锚固力为锚脚6嵌入岩层后岩层提供的阻力，相对于机械涨壳式锚杆的锚固力更大更牢固，相对于钩式和爪式结构强度更高，能给岩石提供更好的支护，使得锚杆的杆体4的使用寿命更长。

本具体实施方式将3～5个锚固器1通过螺纹连接在杆体4上，结构简单；安装时用到的托盘2和固定螺母3为标准件，有效地减低了加工难度和生产成本，适合工业化生产，能显著提高施工企业的经济效果。

本具体实施方式采用锚固器1与杆体4螺纹连接，不仅可以根据围岩条件和实际情况，及时更换杆体4长度和锚固器1的数量，杆体4的长度为2000～2500mm，灵活性高，锚固力能保证现场实际要求；同时在出厂时将锚固器1、托盘2、固定螺母3和杆体4分开包装，便于运输、存放和安装，适用性强。

因此，本具体实施方式具有安装难度低、锚固力强和可靠性高的优点。

Claims (2)

1.一种带伞骨式锚固器的锚固力增强锚杆，其特征在于：所述带伞骨式锚固器的锚固力增强锚杆由K个锚固器(1)、1个托盘(2)、1个固定螺母(3)和1个杆体(4)组成；所述杆体(4)为螺纹杆件，螺纹杆件的长度和螺纹大径依次用字母L1和D表示；所述K个锚固器(1)通过螺纹均匀地固定在杆体(4)上，杆体(4)的尾端设置有托盘(2)，托盘(2)通过固定螺母(3)与杆体(4)连接；

K个锚固器(1)从杆体(4)头部开始编号，序号数依次为第1、第2、……、第k，K为3～5的自然数；

第1锚固器(1)顶端与杆体(4)头部的距离L2＝(0.14～0.20)L1，

每个锚固器(1)的间距L3＝(0.15～0.25)L1；

所述锚固器(1)呈伞骨式，每个锚固器(1)是由1个六角螺母(5)和6个锚脚(6)组成的整体，6个锚脚(6)位于六角螺母(5)的同一平面，6个锚脚(6)的底部相连围成六边形，每个锚脚(6)的底边与六角螺母(5)的对应边平行；6个锚脚(6)中心对称地朝外倾斜，每个锚脚(6)的朝外倾斜角α'均为30～60°；

所述六角螺母(5)的螺纹大径与杆体(4)的螺纹大径D相同，六角螺母(5)的外接圆半径R＝(1～1.2)D，六角螺母(5)的厚度a3＝(0.35～0.55)R；

所述锚脚(6)为斜平行六面体，斜平行六面体的几何形状是：正面为矩形，矩形的宽度a1＝(0.65～0.85)R，矩形的长度a2＝(1.25～1.55)a1；侧面为平行四边形，平行四边形的底边长度b＝(0.35～0.55)a2，平行四边形的夹角α与锚脚(6)的朝外倾斜角α'相等。

2.一种带伞骨式锚固器的锚固力增强锚杆的使用方法，其特征在于所述方法是：

(1)根据围岩条件和施工需要，确定锚固器(1)的数量K，将K个锚固器(1)安装至杆体(4)对应的位置处；

(2)将带锚固器(1)的杆体(4)头部打入至锚孔底部岩体，再将杆体(4)向外拉动至锚脚(6)嵌入到锚孔周围岩壁中；

(3)在锚脚(6)的间隙中插入注浆管，注浆，待浆液凝固锚杆稳定后，在杆体(4)的尾部装入托盘(2)和固定螺母(3)，固定螺母(3)将托盘(2)在锚孔孔口处固定。

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