[其他]变径管楔锚杆

说明书

与采矿、地下工程和土建加固工程有关。

传统的点锚锚杆（诸如楔缝式、胀壳式、倒楔式锚杆及树脂点锚锚杆），靠顶部的点锚锚固和尾部的垫板对围岩的压紧而起支护作用。因此，这种锚杆对围岩的加固只有两个作用点；如果其中任一点遭到破坏，例如垫板处岩石稍松脱或掉落，则整根锚杆完全失效。因此这类锚杆的抗爆破、抗震和抗围岩移动的能力很差。而且，这类锚杆安装比较麻烦，特别是手工拧螺母费工费时不安全，造价也比较高，对岩孔孔深孔径和搬运存放的要求较严。

水泥砂浆锚杆虽属全长锚固，而且价廉，但其施工甚为复杂，劳动条件差，不能及时受载。

美国J.J.Scott博士七十年代发明了缝管式锚杆（Split－Sets）。这种锚杆是一根沿纵向全长都开了缝的非变径管，用高强度钢（δb≥42kg／mm²）制成。这种锚杆安装简便，对岩石表层的加固能力强，抗震、抗爆破能力也强。但这种锚杆的锚固力仅3～6吨，而且由于它无坚固的顶锚，故其许用锚固力及锚固深度利用率分别仅达40％和60％，锚杆的锚固指数（Anchorage Index，每吨拔拉力所相应的位移量）竟达2.5毫米／吨，几乎为常用锚杆的最低水平，故它的支护可靠性差。此外，由于它对岩孔孔径的要求严格，锚杆的废次品率常常高达10～15％；由于它无变径段，故它的安装受空间的限制，也无任何预拉力效果。（参看： ①E。霍克编著的《Underground  Excavations  in  Rock》，1980年；②“煤炭科学技术”1984，NO：6。）

中国长沙矿山研究院研制的楔管式锚杆，综合和发展了上述锚杆的优点，又避免了上述锚杆的某些缺点，是一种综合性能良好的锚杆。然而，楔管式锚杆要求熟练工人安装，常有“掉楔子”和“卡钎”现象发生，这就影响了锚杆的安装合格率及其经济效果。此外，其楔子结构的胀开量尚嫌不足，楔子的长度也可减小。

本实用新型是为了改进楔管锚杆的现有缺点，又保持楔管式锚杆的优点。

新提出的变径管楔锚杆（图1），由变径管（1）、上楔（2）、下楔（3）、档环（4）和碟形垫板（5）所组成，一般用普碳钢或工程塑料制作。其主体是变径管（1），由不同直径、不同结构的三段组成。其中的第一段也称“缝管段”，沿纵向开了缝并作了扩径加工。第二段（中段）则保持小圆管状态，以便能自由地将其放入岩石钻孔中，以适应小空间安装使用，也使锚杆在安装顶锚时兼有2～3吨予拉力。第三段也称“楔头段”，其外径被扩大至稍大于中段（以形成一个台阶用以挡住下楔，确保在安装锚杆过程中下楔不掉落）但小于缝管段外径3毫米以上（以便能将其自由地放入岩孔中），而且沿其纵向开有两条直缝（6），供安装时楔头胀开。楔头段可用扩径法加工（图1），也可焊以外套管而代之（图2）。试验证明，焊接外套时，只要在外圆周台阶密焊一圈并再补加四个加强焊点（两对对径点，外套管先对径地钻孔，后焊），则其焊牢程度相当于锚杆下部的挡环（4）双边地焊牢在管（1）之外壁上。图1中的上楔（2）带有柱面的半边被焊牢在楔头管段之半边内壁上；上、下楔的尾部倒角后，楔子长度可减短，重量更轻，要求的岩孔更浅。上、下楔的楔角以5～12°为宜；装配时，上、下楔的倒角面紧靠在一起。

本变径管楔锚杆的一般规格为：长度1.2～5米（其中缝管段长0.7～1.5米，楔头段0.1～0.2米，中段长度可根据安装空间而适当选取）；管壁厚度2～4毫米；变径管缝管段外径34～50毫米，中段外径24～40毫米，楔头段外径31～47毫米。上、下楔的直径大于变径管中段内径但略小于楔头段内径，因此，在安装锚杆过程中，上、下楔决不会掉落，也不会卡钎。

本变径管楔锚杆可用普通凿岩机及其钢钎安装，无需专用设备；但要求岩孔孔径小于缝管段外径1～3毫米，孔深深于锚杆长度5厘米以上。首先安装缝管段，再取一根稍长于锚杆长度的钢钎放入管中套在凿岩机上，开足马力冲击下楔，直至冲不进为止，最后取出钢钎即成。