CN106979028A - 一种柔性可卸压锚杆支护装置 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例公开一种柔性可卸压锚杆支护装置，涉及巷道支护装置，能够有效地抵御地层的冲击压力，以更好的加固围岩。所述装置包括墙体锚固孔，还包括：杆体，密封塞、紧固螺母、第一托盘、第二托盘、尾部挡块及压缩弹簧。本发明适用于边坡、岩土深基坑等地表工程及隧道、煤矿、采场等地下硐室施工支护领域。

Description

一种柔性可卸压锚杆支护装置

技术领域

本发明涉及一种巷道支护装置，尤其是一种柔性可卸压锚杆支护装置。

背景技术

锚杆是当代煤矿中巷道支护的最基本的组成部分，将巷道的围岩束缚在一起，使围岩自身支护自身。锚杆作为深入地层的受拉构件，它一端与工程构筑物连接，另一端深入地层中，整根锚杆分为自由段和锚固段，自由段是指将锚杆头处的拉力传至锚固体的区域，其功能是对锚杆施加预应力；锚固段是指水泥浆体将预应力筋与土层粘结的区域，其功能是将锚固体与土层的粘结摩擦作用增大，增加锚固体的承压作用，将自由段的拉力传至土体深处，能很好的加固巷道中的围岩。

但是，现有的锚杆支护一般采用刚性支护，是靠其自身的预应力或承载力来加固围岩，一旦地层压力过大，锚杆在地层压力的冲击下，其自身的承载力根本无法抵挡住地层的冲击压力，锚杆将会从围岩中脱离，造成围岩坍塌，从而发生不可抗的安全事故。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种柔性可卸压锚杆支护装置，结构简单，采用主动让压的方式，能有效地抵御地层的冲击压力，以更好的加固围岩。

第一方面，本发明实施例提供一种柔性可卸压锚杆支护装置，包括墙体锚固孔，还包括：杆体，所述杆体一端锚固在所述墙体锚固孔内，在所述杆体另一端上轴向设置有弹性缓冲部件。

结合第一方面，在第一方面的第一种实施方式中，所述弹性缓冲部件为压缩弹簧，所述装置还包括：密封塞、紧固螺母、第一托盘、第二托盘及尾部挡块，所述密封塞套在所述杆体上，且所述密封塞的一部分与所述锚固孔的孔口处配合密封连接，所述第一托盘上开有第一通孔，所述第一托盘通过所述通孔套在所述杆体上，并与所述密封塞裸露在所述锚固孔外的部分配合密封连接，所述紧固螺母套在所述杆体上并压靠在所述托盘上，将所述托盘紧固在锚固孔处的墙体上，所述第二托盘上开有第二通孔，所述第二托盘通过所述第二通孔固定连接于所述杆体的尾部，所述压缩弹簧固定在所述第一托盘与所述第二托盘之间，所述尾部挡块固定连接在所述杆体尾部，并所述第二托盘接触。

结合第一方面，第一方面的第一种实施方式，在第一方面的第二种实施方式中，所述杆体上还设有外螺纹，在所述杆体的前端还设有钻头，所述钻头设置为麻花钻，所述杆体尾部设置为六棱体，用于与电钻夹爪配合安装，在所述杆体、位于所述墙体锚固孔内的一段上还设有通孔。

结合第一方面、第一方面的第一种实施方式，在第一方面的第三种实施方式中，所述第一托盘上设有第一螺纹孔，所述第一托盘为圆台状或矩形状，所述第一托盘包括第一底面，在所述第一底面上设有与所述压缩弹簧端部形状相配合的第一凹槽，用于牢牢地固定所述压缩弹簧；

所述托盘还包括第二底面，所述第二底面上设有盘状凹槽，在所述盘状凹槽上还粘贴有PVC(聚氯乙烯)吸盘；

所述第二托盘上设有第二螺纹通孔，所述第二托盘包括第三底面及第四底面，在所述第三底面上开有端部挡块凹槽，在所述第四底面上设有第六凹槽。

结合第一方面、第一方面的第一种实施方式，在第一方面的第四种实施方式中，所述第一托盘还包括：第二螺纹通孔、第三螺纹通孔、第四螺纹通孔、第五螺纹通孔，所述第一托盘为矩形状，在所述第一底面上分别还设有第二凹槽、第三凹槽、第四凹槽及第五凹槽；所述第二凹槽与所述第二螺纹通孔、第三凹槽与所述第三螺纹通孔、第四凹槽与所述第四螺纹通孔、第五凹槽与所述第五螺纹通孔分别同轴；

在所述第二底面上还设有与所述第二凹槽、第三凹槽、第四凹槽及第五凹槽分别同轴的第二盘状凹槽、第三盘状凹槽、第四盘状凹槽及第五盘状凹槽，

所述杆体还包括第二杆体、第三杆体、第四杆体及第五杆体，所述第二杆体、第三杆体、第四杆体及第五杆体上分别固定有压缩弹簧，并穿过所述第二螺纹通孔、第三螺纹通孔、第四螺纹通孔、第五螺纹通孔，***所述墙体锚固孔内。

结合第一方面，第一方面的第一种实施方式，在第一方面的第五种实施方式中，所述第一通孔为螺纹通孔，所述密封塞为阶梯状圆柱形，包括第一阶梯圆柱面及第二阶梯圆柱面，在所述第一阶梯圆柱面及第二阶梯圆柱面上开有第一螺纹通孔，用以与所述杆体配合连接，所述第一阶梯圆柱面与所述墙体锚固孔紧密接触配合，在所述第二阶梯圆柱面上还设有外螺纹，与所述托盘上的第一通孔拧紧固定连接。

结合第一方面，第一方面的第一种实施方式，在第一方面的第六种实施方式中，所述装置还包括套筒，所述套筒为喇叭状，所述套筒的底端卡在所述紧固螺母上，所述套筒的开口处自由设置或与电动拆装装置连接，可以快速对锚杆施加预紧力及很方便的实现对锚杆支护装置拆装维护。

结合第一方面方面，第一方面的第一种实施方式，在第一方面的第七种实施方式中，所述压缩弹簧的形状为圆柱形或圆台形。

结合第一方面、第一方面的第一、第三、第四、第五、第六或者第七种中任一实施方式，在第一方面的第八种实施方式中，所述装置还包括，光纤光栅式压力传感器、数据处理***、数据监控***及数据分析***，所述光纤光栅式压力传感器固定安装在所述杆体上，所述光纤光栅式压力传感器用于监测所述杆体上的压力，当所述杆体上的压力发生变化时，所述光纤光栅式压力传感器反射光波长就会发生变化，并将所述反射光波长信号输送到与其连接的数据处理***，所述数据处理***对所述光波长信号进行过滤、放大处理转换成电信号输出到所述数据监控***，所述数据监控***对所述转换后的电信号实时监测，并将这一信号输出到数据分析***进行信号分析，通过分析电信号变化从而获知所述杆体上压力变化的情况，以对所述杆体受力状况实时监测。

本发明实施例提供一种柔性可卸压锚杆支护装置，通过在所述锚杆支护装置上设置弹性缓冲装置，采用主动让压的方式(即紧固螺母达到极限承载值而失效，第一托盘挤压弹簧向下位移)，对冲击压力先进行缓冲，同时压缩弹簧吸收一部分冲击压储存为自身弹性势能，再进一步的给锚杆施加预紧力，更好的加固围岩，从而有效地抵御地层的冲击压力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明的实施例一种柔性可卸压锚杆支护装置结构示意图；

图2为图1中密封塞结构示意图；

图3为图1中第一托盘结构示意图；

图4为本发明的实施例一种柔性可卸压锚杆支护装置结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参看图1所示，本发明的实施例一种柔性可卸压锚杆支护装置，用于煤矿巷道的围岩支护工程中，包括钢筋混凝土墙体锚固孔8、杆体1、密封塞2、紧固螺母3、第一托盘4、第二托盘5、尾部挡块6及压缩弹簧7；

本实施例中，杆体1采用螺纹钢制作，其承载能力高，在其前端设置麻花钻头12，用于直接在岩体10上钻孔，在巷道支护工程中，先对裸露的岩体表面挂设金属网喷射混凝土，形成混凝土喷层对围岩进行初期支护，然后将杆体1的尾部安装在电钻夹爪中，在混凝土喷层9上钻锚固孔8，直至将杆体1的一端深入到岩体10中，锚杆在旋进过程中挤压杆体周围土体，使紧贴杆体周围土体参数强化；

本实施例中，在施工过程中，为了防止混凝土泥浆溢流，在所述锚固孔8的开口处设置有密封塞2，密封塞2还可以增加杆体与周围土层之间的摩擦力。

参看图1及图2所示，本实施例中，密封塞2为阶梯状圆柱形，包括第一阶梯圆柱面21及第二阶梯圆柱面22，在第一阶梯圆柱面21及第二阶梯圆柱面22上开有第一螺纹通孔23，用以与杆体1配合连接，第一阶梯圆柱面21与墙体锚固孔8紧密接触配合，在第二阶梯圆柱面22上还设有外螺纹；

本实施例中，在杆体1锚固进墙体锚固孔8过程中，将密封塞2套在杆体1锚固孔8口段，密封塞2的第一阶梯圆柱面21固定于锚固孔8内，裸露在混凝土喷层9外的第二阶梯圆柱面22，与第一托盘4配合连接在一起，以增强第一托盘4的摩擦力；

参看图1及图3所示，本实施例中，第一托盘4为圆台状，在第一托盘4上开有第一螺纹通孔45，用于与杆体1轴孔配合，第一托盘4包括第一底面41，在第一底面41上设有第一凹槽42，用于放置高强压缩弹簧7，牢牢地将压缩弹簧7的一端卡在第一凹槽42中；

第一托盘4还包括第二底面43，第二底面43上设有盘状凹槽44，在盘状凹槽44上还粘贴有PVC(聚氯乙烯)吸盘，用于使第一托盘4牢固地吸附在混凝土喷层9表面；

本实施例中，一方面，第一托盘4通过PVC(聚氯乙烯)吸盘吸附固定在混凝土喷层9上，另一方面，第一托盘4通过用紧固螺母3拧紧杆体1，从而将第一托盘4紧紧的抵压在锚固孔8口处的混凝土喷层9上，紧固螺母3在锁紧第一托盘4的过程中，会传递给锚杆一定的预紧力。

查看图1所示，本实施例中，作为一可选实施例，为保证杆体1的承载强度，在杆体1伸入锚固孔8的一段上设有通孔11，用于穿插布设钢筋网，使锚杆与钢筋混凝土墙体融为一体，以加强整体锚杆支护结构的强度。

参看图1所示，本实施例中，在杆体1的尾部还设置有第二托盘5，第二托盘5上设有第二螺纹通孔，第二托盘5包括第三底面及第四底面，在第三底面上开有端部挡块凹槽，用于使尾部挡块6嵌入固定在所述端部挡块凹槽中；

在第四底面上设有第六凹槽，用于固定放置压缩弹簧7。

本实施例中，在第二托盘5与第一托盘4之间设置有压缩弹簧7，所述压缩弹簧7的形状为圆柱形、圆台形、中凸形或中凹形，所述压缩弹簧7的压缩弹簧7套在杆体1上，其两端分别固定在第一凹槽42及所述第六凹槽中，压缩弹簧7，用于缓冲、储存部分地层冲击压，以有效的抵御地层冲击压力，更好的加固围岩。

参看图1所示，本实施例中，尾部挡块6固定安装在第二托盘5的左侧，用于限制第二托盘5的位置。

本实施例中，作为一可选实施例，为了增强所述装置抵御地层冲击压的效果，将本实施例中的支护锚杆进行有机组合，将杆体1及安装于杆体1上的零部件整体增加三组或四组，以使其作为一套整体支护装置，使得压缩弹簧抵御地层冲击压力的效果增强，具体实现方式如下：

本实施例中，所述第一托盘还包括：第二螺纹通孔、第三螺纹通孔、第四螺纹通孔、第五螺纹通孔，所述第一托盘为矩形状，在所述第一底面上分别还设有第二凹槽、第三凹槽、第四凹槽及第五凹槽；所述第二凹槽与所述第二螺纹通孔、第三凹槽与所述第三螺纹通孔、第四凹槽与所述第四螺纹通孔、第五凹槽与所述第五螺纹通孔分别同轴；

在所述第二底面上还设有与所述第二凹槽、第三凹槽、第四凹槽及第五凹槽分别同轴的第二盘状凹槽、第三盘状凹槽、第四盘状凹槽及第五盘状凹槽，

所述杆体还包括第二杆体、第三杆体、第四杆体及第五杆体，所述第二杆体、第三杆体、第四杆体及第五杆体上分别固定有压缩弹簧，并穿过所述第二螺纹通孔、第三螺纹通孔、第四螺纹通孔、第五螺纹通孔，***所述墙体锚固孔内；

本实施例中，所述杆体上的其余零部件安装关系类似于前述实施例的描述，在此就不再赘述。

本实施例中，作为一可选实施例，所述装置还包括套筒，所述套筒为喇叭状，所述套筒的底端卡在紧固螺母3上，所述套筒的开口处自由设置或与电动拆装装置连接，可以快速对锚杆施加预紧力及很方便的实现对锚杆支护装置拆装维护。

参看图1及图4所示，本实施例中，作为一可选实施例，所述装置还包括，光纤光栅式压力传感器13、数据处理***、数据监控***及数据分析***，光纤光栅式压力传感器13固定安装在杆体1上，用于监测所述杆体受力状况，当所述杆体上的压力发生变化时，所述光纤光栅式压力传感器反射光波长就会发生变化，并将所述反射光波长信号输送到与其连接的数据处理***，所述数据处理***对所述光波长信号进行过滤、放大处理转换成电信号输出到所述数据监控***，所述数据监控***对所述转换后的电信号实时监测，并将这一信号输出到数据分析***进行信号分析，通过分析电信号变化从而获知所述杆体上压力变化的情况，以对所述杆体受力状况实时监测；

本实施例中，在支护锚杆应用过程中，根据其上的光纤光栅式压力传感器13实时搜集杆体1受力状况数据，从而实现实时监测其受力状况，当发现数据显示杆体1受力明显增大时，通知相关生产中负责人，让其组织及时疏散员工，可以防患安全事故的发生；

本实施一种柔性可卸压锚杆支护装置，在地层冲击压力来临时，冲击压力会作用于第一托盘4上，通过第一托盘4将荷载传递到杆体1，杆体1通过自身强度抵御一部分冲击压力；当冲击压力急剧增大到一定值时，围岩顶部下沉，用于固定第一托盘4的紧固螺母3达到其极限承载值而失效，第一托盘4便会在冲击压力作用下挤压压缩弹簧7向下位移，起到主动让压的效果，同时压缩弹簧7吸收部分冲击压并存储为自身弹性势能，进一步的给锚杆杆体1施加预紧力，以更好的加固围岩；

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种柔性可卸压锚杆支护装置，包括墙体锚固孔，其特征在于，还包括：杆体，所述杆体一端锚固在所述墙体锚固孔内，在所述杆体另一端上轴向设置有弹性缓冲部件。

2.根据权利要求1所述的柔性可卸压锚杆支护装置，其特征在于，所述弹性缓冲部件为压缩弹簧，所述装置还包括：密封塞、紧固螺母、第一托盘、第二托盘及尾部挡块，所述密封塞套在所述杆体上，且所述密封塞的一部分与所述锚固孔的孔口处配合密封连接，所述第一托盘上开有第一通孔，所述第一托盘通过所述通孔套在所述杆体上，并与所述密封塞裸露在所述锚固孔外的部分配合密封连接，所述紧固螺母套在所述杆体上并压靠在所述托盘上，将所述托盘紧固在锚固孔处的墙体上，所述第二托盘上开有第二通孔，所述第二托盘通过所述第二通孔固定连接于所述杆体的尾部，所述压缩弹簧固定在所述第一托盘与所述第二托盘之间，所述尾部挡块固定连接在所述杆体尾部，并与所述第二托盘接触。

3.根据权利要求1或2所述的柔性可卸压锚杆支护装置，其特征在于，所述杆体上还设有外螺纹，在所述杆体的前端还设有钻头，所述钻头设置为麻花钻，所述杆体尾部设置为六棱体，在所述杆体、位于所述墙体锚固孔内的一段上还设有通孔。

4.根据权利要求2所述的柔性可卸压锚杆支护装置，其特征在于，所述第一托盘上设有第一螺纹孔，所述第一托盘为圆台状或矩形状，所述第一托盘包括第一底面，在所述第一底面上设有与所述压缩弹簧端部形状相配合的第一凹槽；

所述第一托盘还包括第二底面，所述第二底面上设有盘状凹槽，在所述盘状凹槽上还粘贴有聚氯乙烯吸盘；

所述第二托盘上设有第二螺纹通孔，所述第二托盘包括第三底面及第四底面，在所述第三底面上开有端部挡块凹槽，在所述第四底面上设有第六凹槽。

5.根据权利要求4所述的柔性可卸压锚杆支护装置，其特征在于，所述第一托盘还包括：第二螺纹通孔、第三螺纹通孔、第四螺纹通孔、第五螺纹通孔，所述第一托盘为矩形状，在所述第一底面上分别还设有第二凹槽、第三凹槽、第四凹槽及第五凹槽；所述第二凹槽与所述第二螺纹通孔、第三凹槽与所述第三螺纹通孔、第四凹槽与所述第四螺纹通孔、第五凹槽与所述第五螺纹通孔分别同轴；

在所述第二底面上还设有与所述第二凹槽、第三凹槽、第四凹槽及第五凹槽分别同轴的第二盘状凹槽、第三盘状凹槽、第四盘状凹槽及第五盘状凹槽，

所述杆体还包括第二杆体、第三杆体、第四杆体及第五杆体，所述第二杆体、第三杆体、第四杆体及第五杆体上分别固定有压缩弹簧，并穿过所述第二螺纹通孔、第三螺纹通孔、第四螺纹通孔、第五螺纹通孔，***所述墙体锚固孔内。

6.根据权利要求2所述的柔性可卸压锚杆支护装置，其特征在于，所述第一通孔为螺纹通孔，所述密封塞为阶梯状圆柱形，包括第一阶梯圆柱面及第二阶梯圆柱面，在所述第一阶梯圆柱面及第二阶梯圆柱面上开有第一螺纹通孔，用以与所述杆体配合连接，所述第一阶梯圆柱面与所述墙体锚固孔紧密接触配合，在所述第二阶梯圆柱面上还设有外螺纹，与所述托盘上的第一通孔拧紧固定连接。

7.根据权利要求2所述的柔性可卸压锚杆支护装置，其特征在于，所述装置还包括套筒，所述套筒为喇叭状，所述套筒的底端卡在所述紧固螺母上，所述套筒的开口处自由设置或与电动拆装装置连接。

8.根据权利要求2所述的柔性可卸压锚杆支护装置，其特征在于，所述压缩弹簧的形状为圆柱形或圆台形。

9.根据权利要求1、2、4、5、6、7或8任一所述的柔性可卸压锚杆支护装置，其特征在于，所述装置还包括，光纤光栅式压力传感器、数据处理***、数据监控***及数据分析***，所述光纤光栅式压力传感器固定安装在所述杆体上，所述光纤光栅式压力传感器用于监测所述杆体上的压力；

当所述杆体上的压力发生变化时，所述光纤光栅式压力传感器反射光波长就会发生变化，并将所述反射光波长信号输送到与其连接的数据处理***；

所述数据处理***对所述光波长信号进行过滤、放大处理转换成电信号输出到所述数据监控***；

所述数据监控***对所述转换后的电信号实时监测，并将这一信号输出到数据分析***进行信号分析，通过分析电信号变化从而获知所述杆体上压力变化的情况，以对所述杆体受力状况进行实时监测。