一种类蜂巢状吸能让压锚杆/锚索及其实现方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114810175A(43)申请公布日2022.07.29(21)申请号202210583964.8(22)申请日2022.05.27(71)申请人山东科技大学地址266590山东省青岛市经济技术开发区前湾港路579号山东科技大学(72)发明人王俊任志伟宁建国杨尚黄万朋史新帅孙国庆(74)专利代理机构济南金迪知识产权代理有限公司37219专利代理师赵龙群(51)Int.Cl.E21D21/00(2006.01)E21D20/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种类蜂巢状吸能让压锚杆/锚索及其实现方法(57)摘要本发明公开了一种类蜂巢状吸能让压锚杆/锚索及其实现方法，它包括锚杆/锚索本体和紧固/锁紧装置，所述的锚杆/锚索本体，由两端的实心螺纹圆柱杆体段/钢绞线段和中间的受力变形协调段组成；所述的中间受力变形协调段为类蜂巢状圆柱杆体，所述的类蜂巢状圆柱指的是从柱体表面和柱体断面看，都是互通的菱形网格体。当围岩产生离层或错动时，围岩对锚杆/锚索产生较大的拉应力或剪切力，菱形孔发生横向或径向塑性变形来储存一部分应变能，从而起到吸收能量的作用实现让压。本发明不但实现锚杆变形与围岩变形动态协调一致，而且能保持整体支护结构的稳定性，而不至于在某些局部位置产生应力集中导致锚杆/锚索断裂。CN114810175ACN114810175A权利要求书1/1页1.一种类蜂巢状吸能让压锚杆/锚索，它包括锚杆/锚索本体和紧固/锁紧装置，其特征在于，所述的锚杆/锚索本体，由两端的实心螺纹圆柱杆体段/钢绞线段和中间的受力变形协调段组成；所述的中间受力变形协调段为类蜂巢状圆柱杆体，所述的类蜂巢状圆柱指的是从柱体表面和柱体断面看，都是互通的菱形网格体；所述的两端指的是锚杆锚固段和外露段。2.如权利要求1所述的类蜂巢状吸能让压锚杆/锚索，其特征在于，所述的中间的受力变形协调段与两端的实心螺纹圆柱杆体段/钢绞线段通过焊接成一体。3.如权利要求2所述的类蜂巢状吸能让压锚杆/锚索，其特征在于，所述焊接方式包括铝热焊和高强铝合金焊接，要求焊接强度满足支护要求。4.如权利要求1所述的类蜂巢状吸能让压锚杆/锚索，其特征在于，所述的中间受力变形协调段与两端的实心螺纹圆柱杆体段通过铸造成一体。5.如权利要求4所述的类蜂巢状吸能让压锚杆/锚索，其特征在于，所述的铸造为蜡膜铸造法。6.如权利要求1所述的类蜂巢状吸能让压锚杆/锚索，其特征在于，所述的类蜂巢状圆柱杆体材质为高弹性钢。7.一种如权利要求1‑6任一所述的类蜂巢状吸能让压锚杆/锚索的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：第一：在待支护的围岩中按照施工要求钻孔，将类蜂巢状吸能让压锚杆/锚索安装在钻孔内，利用锚固剂将锚杆锚固段与围岩粘结成一体，锚杆外露段用托盘螺母紧固或者用锁紧装置锁紧，对锚杆/锚索施加一定的预应力；第二：当围岩产生离层时，围岩对锚杆/锚索产生较大的拉应力，随着围岩变形锚杆/锚索杆体因受到较大的轴向力产生轴向位移，此时类蜂巢状圆柱杆体因受拉力杆体直径变小，菱形孔被拉伸，通过菱形孔的塑性变形来储存一部分应变能，从而起到吸收能量的作用，在不丧失支护能力的基础上实现对拉应力的让压吸能，达到锚杆与围岩的轴向协调变形效果；第三：当围岩发生错动时，类蜂巢状圆柱杆体被径向剪切，类蜂巢状圆柱杆体内部菱形孔径向变形，通过菱形孔的径向塑性变形来储存一部分应变能，从而起到吸收能量的作用，实现对剪切应力的让压，达到锚杆与围岩的径向协调变形效果。2CN114810175A说明书1/4页一种类蜂巢状吸能让压锚杆/锚索及其实现方法技术领域[0001]本发明属于矿山安全领域，涉及属于巷道或隧道支护设备，尤其是吸能让压的锚杆或锚索，属于端锚支护设备。背景技术[0002]随着煤矿规模以及大型化、高效化、自动化、智能化采矿设备的应用，东部大部分矿区(鸡西、开滦、枣庄、济宁、徐州、淮南等地)浅部煤炭资源接近枯竭，开采深度逐步向深部延伸。进入深部开采后，深部巷道受高地应力、强采动应力的影响，冲击地压等动力灾害频发。据不完全统计，80％以上的冲击地压事故出现在回采巷道，回采巷道冲击地压防控已成为围岩控制的关键。冲击地压巷道防冲支护作为冲击地压防护的最后一道屏障，目前，多以锚杆(索)作为基本支护，与喷射混凝土、金属支架、支柱、注浆、充填、砌碹及卸压等联合使用，锚杆支护在整个支护体系中起着重要的承载作用，是整个支护体系的基础。近年来，冲击地压巷道常采用高强螺纹钢锚杆作为基本支护，但由于其延伸率低、吸能能力有限以及与围岩协调变形能力差等问题，在动静载共同作用下杆体常出现拉伸、剪切破坏，进而造成锚固系统整体渐进失效。锚杆拉、剪破坏的本质为锚杆与围岩变形不协调导致锚杆破断