[发明专利]一种组合式吸能锚杆

说明书

本发明公开了一种组合式吸能锚杆，包括杆体，所述杆体分为内锚段和外锚段，内锚段端部为锥头，杆体的内锚段通过内锚段上套有的限位器能在套筒内限位移动，托盘、让压板、吸能缓冲器、摩擦型阻尼器顺序安装在杆体的外锚段并通过固定螺母与杆体固定配合。本发明优化了锚杆结构和吸能元件布置，同时设置了四种吸能元件，其中三种吸能元件布置在外锚段，具有可拆卸、可更换、可回收的优势；一种吸能元件布置在内锚段；通过巧妙地布局，使本发明的吸能锚杆既能满足长期支护条件下的强度要求和变形控制要求，又能满足对岩爆等瞬间急剧爆发极大能量的动力灾害的防冲吸能要求，保证地下工程的安全性和稳定性。

技术领域

本发明涉及一种组合式吸能锚杆，属于金属矿开采及硬岩地下工程支护设施领域。

背景技术

在全球经济的高速发展下，各个国家对于地下能源的开采以及地下空间的开发利用愈发迫切，同时随着我国对能源和交通等领域中重大项目的战略规划和部署，一大批复杂地质条件下的公路铁路隧道、引水隧洞和地下能源工程开工建设。在地下工程的掘进中，岩爆灾害是一种典型的动力灾害，具有突发性、随机性和危害性。近些年来，在各类金属及非金属矿的深部开采、大型水利水电工程的建设、复杂交通隧道的建设、以及核废料的地下处置中，岩爆灾害发生的频率以及造成的损失都在显著增加。

大量研究和工程实践表明，吸能支护在抵抗岩爆冲击特别是强烈岩爆冲击下具有良好的支护效果。吸能锚杆作为吸能支护系统中的核心构件，虽然国内外学者已对其进行了大量研究，但传统的吸能锚杆在锚固性能方面，已经无法满足深部岩体中灾害控制与防治要求。第一，目前吸能锚杆的研究多数是针对煤矿开采进行的，侧重对巷道围岩大变形和动压灾害的控制，强调锚杆的大变形量和吸能作用的持续性。但在金属矿开采及硬岩地下工程中，高地应力下硬脆岩体易发生岩爆等动力灾害，与煤矿巷道围岩的持续变形不同，此类灾害可能会在瞬间急剧爆发极大能量。第二，目前吸能锚杆的吸能装置设置单一，即仅在外锚段或内锚段设置吸能元件，造成材料的利用率低且吸能效果不显著。第三，目前的吸能锚杆多服务于煤矿开采过程，时效性不足，而对于深埋的水工隧洞、交通隧洞等工程，必须考虑到支护结构中锚杆的长期使用要求和岩石的长期强度。

因此，需要针对金属矿的开采及硬岩洞室的开挖特点来研制具有综合性能的吸能锚杆，侧重对硬脆岩体的岩爆等动力灾害的防治，优化杆体和吸能元件的布置，充分利用材料的物理力学性能，同时兼顾吸能要求、变形控制要求和时效性的要求。

发明内容

本发明提供了一种组合式吸能锚杆，通过三种吸能元件布置在外锚段，套筒-锥头挤压摩擦结构布置在内锚段，构建了内外均能吸能的组合式吸能锚杆。

本发明的技术方案是：一种组合式吸能锚杆，包括杆体1，所述杆体1分为内锚段和外锚段，内锚段端部为锥头9，杆体1的内锚段通过内锚段上套有的限位器8能在套筒7内限位移动，托盘6、让压板5、吸能缓冲器4、摩擦型阻尼器3顺序安装在杆体1的外锚段并通过固定螺母2与杆体1固定配合。

所述套筒7包括沿轴向布置内径依次递增的第一筒体段、第二筒体段、第三筒体段；其中，第一筒体段靠近托盘6侧，第一筒体段内径小于第二筒体段内径，第二筒体段内径小于第三筒体段内径。

所述杆体1内部空心作为注浆通道，内锚段端部的锥头9朝向托盘6一端的外径小于背离托盘6一端的外径；锥头9朝向托盘6一端的外径大于限位器8的内径，锥头9背离托盘6一端的外径大于套筒7的第二筒体段内径。

所述限位器8为圆环，能沿杆体1移动；限位器8外径小于套筒7的第二筒体段内径、大于套筒7的第一筒体段内径。

所述摩擦型阻尼器3由固定筒10和移动筒11组成，移动筒11能沿固定筒10移动。