一種大變形自修復抗巖爆錨杆的製作方法
2023-07-14 19:46:11 1
本實用新型涉及巖土工程錨固支護領域，特別是涉及巖爆防治領域，具體地指一種適用於有巖爆威脅的圍巖支護中，對有效防治巖爆造成的損害具有現實意義的大變形自修復抗巖爆錨杆。
背景技術：
巖爆是在高地應力條件下結構完整的硬脆性圍巖開挖卸荷後在某些因素誘發下的動力失穩現象，時常造成地下工程的災害性破壞，隨著開採加深，巖爆加劇並頻發是巖石力學與工程界共同認可的一個重大工程災害。巖爆控制技術研究是最終目的，即針對巖爆發生的可能性與強弱程度以及其對工程的影響提出防治措施，消除或降低巖爆對採掘面工作人員和設備等可能造成的危害。
巖爆控制是世界性難題，近些年，隨著人們對能量吸收錨杆和能量吸收支護理念的深入了解，能量吸收錨杆需求在全球不斷擴大，各種類型的能量吸收錨杆已經在市場上出現，如Garford錨杆、Durabar錨杆、Yielding Secura錨杆和Roofex錨杆等。其中，澳大利亞Atlas Copco公司生產的Roofex錨杆是商業化程度較高和使用範圍較廣的吸能錨杆。國內各種類型的能量吸收錨杆也在層出不窮的湧現。如專利號CN201010196197.2公開的「恆阻大變形錨杆」，專利號CN201110061303.0公開的「一種錐阻式摩擦套管大變形錨杆」，專利號CN201110061360.9公開的「一種摩擦套管式大變形錨杆」，專利號CN201110187361.8公開的「一種加固大變形巖體的恆阻吸能錨杆」， 專利號CN201210021633.1公開的「增阻讓壓的大變形錨杆及其加工方法」，專利號CN201210139092.2公開的「智能控制增阻大變形錨杆及其應用方法」，專利號CN201210341782.6公開的「拉壓耦合型高強大變形錨杆及其使用方法」，專利號CN201210353286.2公開的「拉壓耦合型高強大變形錨杆及其使用方法」，以及專利號CN201410483046.3公開的「一種擠壓、摩擦式吸能錨杆」等等。以上吸能錨杆的主要原理為通過讓壓裝置的變形或滑移以及杆體的伸長等來實現錨杆與圍巖的協調變形，達到讓壓的目的。
上述這些錨杆均可以達到讓壓的作用，但是，圍巖變形後，破碎的巖體增加了錨杆的負荷，同時裂隙的產生也為水、氣提供了便利的通道，加快了錨杆的腐蝕速度，降低了支護體系的安全性。
技術實現要素：
本實用新型的目的就是針對現有技術的不足，提供一種大變形自修復抗巖爆錨杆，其結構簡單、安全、易加工製作，且能在產生大變形時提供阻力並實現巖體裂隙的自修復。
為了實現上述目的，本實用新型的解決方案是：
一種大變形自修復抗巖爆錨杆，包括杆體、支承墊板、螺母、止溢塞、讓壓裝置和自修復裝置；
所述讓壓裝置套裝在所述杆體的頭端，所述讓壓裝置的外側設置有錨固劑層；
所述自修復裝置包括套裝在所述杆體外的套管及脹體管，所述脹體管內裝有B組分膠黏劑，所述自修復裝置還包括活塞、壓縮囊、過液管和承壓單向閥，所述壓縮囊內裝有A組分膠黏劑，所述A組分膠黏劑和所述B組分膠黏劑採用公知的相配用的膠黏劑，所述套管套 設在所述杆體外且與所述讓壓裝置的尾端靜聯接，所述脹體管套設在所述杆體外且與所述套管的尾端靜聯接，所述脹體管靠近所述套管的端部內設置有所述過液管，所述承壓單向閥設置在所述過液管內，所述活塞設置在所述套管內且位於所述套管的頭端，所述活塞與所述杆體固定連接，所述壓縮囊設置在所述套管內，所述壓縮囊的一端與所述活塞的尾端緊密貼合，所述壓縮囊的另一端與所述過液管的頭端靜聯接，所述止溢塞、支承墊板以及所述螺母分別安裝在所述杆體的尾端。
進一步，所述杆體呈實心圓柱形，可以採用圓鋼或玻璃鋼加工製作而成，可根據實際需要設計杆體的長度。
更進一步，所述讓壓裝置呈筒狀結構，所述讓壓裝置為恆阻讓壓裝置或者變阻讓壓裝置。
再進一步，所述套管採用外徑小於鑽孔孔徑的無縫鋼管加工而成，所述脹體管為環狀塑料管，所述脹體管的內徑大於所述杆體的直徑，所述脹體管的外徑小於鑽孔孔徑。
再進一步，所述活塞為圓環形，所述活塞採用鋼材加工製造，所述活塞靠近所述杆體的側面焊接在所述杆體上。
再進一步，所述壓縮囊由柔韌性材料加工而成。
再進一步，所述過液管對稱設置在所述套管和所述脹體管之間，所述過液管不少於2個。
再進一步，所述雙組分膠黏劑為發泡型雙組分聚氨酯膠黏劑，所述A組分膠黏劑為帶羥基基團的膠黏劑組分，所述B組分膠黏劑為帶游離異氰酸酯基團的膠黏劑組分。
本實用新型一種大變形自修復抗巖爆錨杆的有益效果在於：錨杆結構主要包括杆體、支承墊板、螺母、止溢塞、讓壓裝置和自修復裝 置，結構簡單；杆體產生軸向的相對位移時，讓壓裝置提供變形阻力，同時自修復裝置釋放出相配用的膠黏劑填充粘合由巖體變形產生的裂隙，保持巖體的完整性，提供可靠的錨固力。因此，本實用新型一種大變形自修復抗巖爆錨杆實現了讓壓與自修復功能的結合，適用於有巖爆威脅的圍巖支護。
附圖說明
圖1為本實用新型一種大變形自修復抗巖爆錨杆的結構示意圖。
圖中：
杆體 1 讓壓裝置 2
套管 3 脹體管 4
活塞 5 壓縮囊 6
過夜管 7 承壓單向閥 8
A組分膠黏劑 9 B組分膠黏劑 10
錨固劑層 11 支承墊板 12
螺母 13 止溢塞 14
鑽孔 1a
具體實施方式
為了進一步解釋本實用新型的技術方案，下面通過具體實施例來對本實用新型進行詳細闡述。
一種大變形自修復抗巖爆錨杆，如圖1所示，包括杆體1、讓壓裝置2和自修復裝置；杆體1呈實心圓柱形，採用圓鋼加工而成，杆體1位於該大變形自修復抗巖爆錨杆的中間位置，以杆體1靠近鑽孔1a深部的一端為頭端(圖1所示的左端)，以杆體1遠離鑽孔1a深部 的一端為尾端(圖1所示的右端)，杆體1的頭端與讓壓裝置2相接，杆體1的尾端通過螺紋分別與支承墊板12、螺母13相連接，支承墊板12為金屬支承墊板，螺母13採用等強螺母與杆體1螺紋連接，杆體1靠近尾端的位置處套設有用於密封鑽孔1a的止溢塞14，止溢塞為環狀橡膠製品，外徑略大於鑽孔孔徑，內徑略小於杆體1直徑，以實現密封的效果。
讓壓裝置2呈筒狀結構，讓壓裝置2的中部形成有內孔，讓壓裝置2通過內孔套裝在杆體1的頭端，讓壓裝置2的內孔與杆體1尺寸相配合，讓壓裝置2採用摩擦式恆阻讓壓裝置，讓壓裝置2的外側覆有錨固劑層11。
自修復裝置包括套裝在杆體1外的套管3及脹體管4，自修復裝置還包括活塞5、壓縮囊6、過液管7、承壓單向閥8以及雙組分膠黏劑，套管3採用外徑小於鑽孔1a孔徑的無縫鋼管加工而成，套管3套設在杆體1外且與讓壓裝置2的尾端螺紋連接，活塞5呈圓環形，活塞5採用鋼材加工製造，活塞5靠近杆體1的內側面焊接在杆體1上，活塞5設置在套管3內，活塞5的外徑比套管3的內徑略小，活塞5夾設在杆體1和套管3之間，活塞5可隨著杆體1在套管3內移動。
脹體管4為由塑料加工製成的環狀塑料管，脹體管4的內徑略大於杆體1的直徑，脹體管4的外徑小於鑽孔1a的孔徑，脹體管4套設在杆體1外且與套管3的尾端螺紋連接，脹體管4靠近套管3的端部內對稱設置有兩個過液管7，過液管7採用無縫鋼管加工而成，每個過液管7內均設置有承壓單向閥8。
壓縮囊6採用高密度聚乙烯加工而成，壓縮囊6設置在套管3內，壓縮囊6的一端與活塞5的尾端緊密貼合，壓縮囊6的另一端與過液 管7的頭端螺紋聯接，雙組分膠黏劑包括作為本膠的A組分膠黏劑9以及作為硬化劑的B組分膠黏劑10，A組分膠黏劑9為帶羥基基團的膠黏劑組分，B組分膠黏劑10為帶游離異氰酸酯基團的膠黏劑組分，A組分膠黏劑9與B組分膠黏劑10混合後將生成泡沫狀的膠黏劑。A組分膠黏劑9和B組分膠黏劑10均採用公知的相配用的膠黏劑。A組分膠黏劑9盛裝在壓縮囊6內，B組分膠黏劑10盛裝在脹體管4內。
結合本實用新型的結構對本實用新型的安裝方式、工作原理做進一步的說明：
本實用新型的大變形自修復抗巖爆錨杆安裝時，在鑽孔1a深部裝入早強錨固劑，在鑽孔1a外依次將杆體1、讓壓裝置2、自修復裝置組裝成整體，再將組裝的整體放入鑽孔1a，杆體1頭端的讓壓裝置2將早強錨固劑充分攪拌、擠壓並在孔中填充密實，從而在讓壓裝置2的外側形成錨固劑層11，待早強錨固劑達到所需強度後，可在杆體1的尾端依次安裝止溢塞14、支承墊板12和螺母13，進行張拉，施加一定預應力。當圍巖變形使得杆體1產生軸向的相對位移時，讓壓裝置2提供變形阻力，同時由於杆體1帶動活塞5滑動，活塞5擠壓壓縮囊6，使壓縮囊6內的A組分膠黏劑9的液壓逐漸增加，當達到承壓單向閥8的額定壓力時，承壓單向閥8開啟，將A組分膠黏劑9從壓縮囊6噴射到脹體管4中，A組分膠黏劑9與B組分膠黏劑10混合後生成泡沫狀膠黏劑，體積迅速膨脹，脹破脹體管4，膠黏劑填充到鑽孔1a和巖體變形產生的裂隙中，止溢塞14防止膠黏劑從杆體1的尾端溢出鑽孔1a，泡沫狀膠黏劑在室溫下快速固化，粘合由巖體變形產生的裂隙以及杆體1與鑽孔1a側壁間的孔隙，保持巖體的完整性，提供可靠的錨固力。
因此，本實用新型一種大變形自修復抗巖爆錨杆實現了讓壓與自修復功能的結合，適用於有巖爆威脅的圍巖支護。
上述實施例和圖式並非限定本實用新型的產品形態和式樣，任何所屬技術領域的普通技術人員對其所做的適當變化或修飾，皆應視為不脫離本實用新型的專利範疇。