一种适应断层等地质构造破坏地段的新型球型锚索.pdf

本发明公开了一种适应断层等地质构造破坏地段的新型球型锚索，属于矿山工程等地下工程中支护用的锚索领域，其解决了现行锚索易发生剪切破坏的问题。本发明新型球型锚索包括锚索索体、托板、球面凹槽钢垫板、球型锚索锁具。所述球面凹槽钢垫板上设计有球面凹槽，凹槽要比锚索锁具大，所述球型锚索锁具与球面凹槽钢垫板的接触为球面接触，以便锚索锁具能够在凹槽中转动。当断层等地质构造破坏地段的岩层或者破碎岩块发生相互错动时，锚索索体承受很大的剪切力，球型锚索锁具在球面凹槽钢垫板的球面凹槽中偏转一定的角度，同时锚索索体随岩层错动也偏转一定的角度，从而减小锚索索体受到的横向剪切力，避免锚索遭到剪切破坏，提高锚索的抗剪性能。

权利要求书
1.  一种适应断层等地质构造破坏地段的新型球型锚索，包括锚索索体、托板、球面凹槽 钢垫板、球型锚索锁具，其特征在于：所述锚索索体的前端设有毛刺，由7股高强度钢 绞线绕转而成；所述托板、球面凹槽垫板和球型锚索锁具顺次安装在外露在钻孔外的锚索索 体尾部，所述球面凹槽钢垫板上设计有球面凹槽，凹槽要比锚索锁具大，所述球型锚索锁具 与球面凹槽钢垫板的接触为球面接触，以便锚索锁具能够在凹槽中转动，凹槽正中有一个能 使锚索索体通过的孔，球型锚索锁具内置的锚塞和锚环将外露的锚索索体锁紧。

2.  根据权利要求1所述的球面凹槽钢垫板，其特征在于：由于球面凹槽减小了钢垫板中 间部分的厚度，为了避免球面凹槽钢垫板易发生破坏，球面凹槽钢垫板采用高强度的材料制 成。

3.  根据权利要求1所述的球型锚索锁具，其特征在于：锚环下部为半球形，采用专用的 模具进行制作；由于球型锚索锁具比凹槽小，在受力偏转时与凹槽的接触面积减小，为了避 免球型锚索锁具发生破坏，球型锚索锁具采用高强度的材料制成。

说明书一种适应断层等地质构造破坏地段的新型球型锚索
技术领域：
本发明属于矿山工程等地下工程中支护用的锚索领域，具体涉及一种适应断层等地质构造破坏地段的新型球型锚索。
背景技术：
锚索支护在煤矿巷道支护中占有重要地位。锚索支护的锚固深度大，可将下部不稳定岩层锚固在上部稳定的岩层中，可靠性好；且可施加预应力，提高岩体自身的承载能力，保证围岩整体的稳定和安全。锚索具有抗拉强度高、韧性好、低松弛等特点，锚索索体延展率高，抗拉效果显著，但是抗剪切能力差。从矿压大变形严重的巷道内锚索破坏情况分析，绝大部分锚索受到的是剪切破坏。其原因是普通锚索主要是平底圆柱型锁具，钢垫板与锁具的接触为平面接触，在断层等地质构造破坏地段，节理、裂隙发育，围岩松散破碎，岩层或者破碎岩块发生错动时，在锚索索体上施加了剪切力，锚索无法适当地调整角度，造成很多锚索索体的剪切破断，锚索支护失效，巷道变形破坏加剧，造成事故。
因此，急需一种适应断层等地质构造破坏地段的新型球型锚索。
发明内容：
针对断层等地质构造破坏地段节理、裂隙发育，围岩松散破碎，为了获得更好地锚固效果，解决现行锚索易发生剪切破坏的问题，本发明提出了一种适应断层等地质构造破坏地段的新型球型锚索。
本发明技术方案包括：
一种适应断层等地质构造破坏地段的新型球型锚索，包括锚索索体、托板、球面凹槽钢垫板、球型锚索锁具。所述锚索索体的前端设有毛刺，由7股高强度钢绞线绕转而成；所述托板、球面凹槽钢垫板和球型锚索锁具顺次安装在外露在钻孔外的锚索索体尾部，所述球面凹槽钢垫板上设计有球面凹槽，凹槽要比锚索锁具大，所述球型锚索锁具与球面凹槽钢垫板的接触为球面接触，以便锚索锁具能够在凹槽中转动，凹槽正中有一个能使锚索索体通过的孔。由于球面凹槽减小了钢垫板中间部分的厚度，同时球型锚索锁具与球面凹槽的接触面积减小，为了避免钢垫板和球型锚索锁具易发生破坏，钢垫板和球型锚索锁具采用高强度的材料制成。球型锚索锁具内置的锚环和锚塞将外露的锚索索体锁紧。
本发明所带来的有益技术效果：
本发明公开了一种适应断层等地质构造破坏地段的新型球型锚索，与普通锚索主要是平 底圆柱型锁具，钢垫板与锁具的接触为平面接触相比，其钢垫板上设计有球面凹槽，钢垫板与球型锚索锁具的接触为球面接触。当断层等地质构造破坏地段的岩层或者破碎岩块发生相互错动时，锚索体承受很大的剪切力，球型锚索锁具在球面凹槽钢垫板的球面凹槽中偏转一定的角度，同时锚索索体随岩层错动也偏转一定的角度，从而减小锚索索体受到的横向剪切力，避免锚索遭到剪切破坏，提高锚索的抗剪性能，从而提高巷道的工程质量，有效地避免冒顶事故发生。
附图说明：
下面结合附图对本发明做进一步清楚、完整的说明：
图1为平底圆柱形锁具锚索在断层等地质构造破坏阶段受到剪切力剖面图；
图2为本发明在断层等地质构造破坏阶段受到剪切力而偏转的剖面图；
图3为本发明中的托板和球面凹槽钢垫板的立体图；
图4为本发明中的球型锚索锁具结构图；
图5为本发明中的锚索索体结构图。
图中：1-毛刺；2-锚索索体；3-断层；4-巷道；5-托板；6-球形锚索锁具；7-球面凹槽钢垫板；8-锚环；9-锚塞；10-平底圆柱形锁具；L1-内锚固段长度；L2-锚索有效长度；L3-锚索外露长度 
具体实施方式：
本发明公开了一种适应断层等地质构造破坏地段的新型球型锚索，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做进一步清楚、完整的说明。
首先采用锚杆钻机或专用锚索钻机进行钻孔，在巷道4中钻孔，钻孔过程中及时测斜，及时纠偏，并做好钻孔记录，钻孔深度不得小于设计孔深。采用树脂药卷锚固时，将超快或快速树脂药卷和中速树脂药卷一次送入孔内，用锚索索体2轻轻将树脂药卷送入孔底，用搅拌连接器将锚索索体2与钻机连接起来，开动钻机，边搅拌边推进，搅拌20～30s，不落钻机停转，等待2～3min，落下钻机，卸下搅拌连接器，完成锚索的内锚固。锚索一定要顺直，不得左右摆动及扭转，用钢尺量出孔外露出的锚索索体长度，计算孔内锚索长度(必须确保锚索锚固段长度)。树脂药卷锚固需养护1.0h后，接着将托板5和球面凹槽钢垫板7套入孔外露出的锚索索体2上，使它们紧贴巷道围岩表面。接着安装球形锚索锁具6，球型锚索锁具6与球面凹槽钢垫板7的球面凹槽紧密配合，球型锚索锁具内置的锚塞9和锚环8将外露的锚索索体2锁紧。球形锚索锁具6的轴线与锚索索体2的轴线一致，以保证施加张拉力方向正确。挂上张拉千斤顶，开泵进行张拉。观察压力表读数，若千斤顶行程不够，应迅速回程，然后继续张拉，达到设计预紧力，停止张拉，卸下千斤顶。若锚索索体2外露过长， 影响行人和运输等时，可剪断多余的外露锚索索体2。
本发明一种适应断层等地质构造破坏地段的新型球型锚索的工作原理为：
当断层等地质构造破坏地段的岩层或者破碎岩块发生相互错动时，锚索索体2承受很大的剪切力，球型锚索锁具在球面凹槽钢垫板的球面凹槽中偏转一定的角度，同时锚索索体随岩层错动也偏转相应角度，从而减小索体受到的横向剪切力。本发明适用于断层等地质构造破坏地段，能够避免锚索索体受岩层错动而造成的横向剪切破坏，提高锚索的抗剪切能力。
在附图1中，巷道4周围岩体中存在断层3，当断层3中的破碎岩体发生错动时，传统的锚索其钢垫板与锁具的接触为平面接触，锚索索体2在岩层错动时横向剪切力作用下无法调整角度，锚索索体2受到的垂直于钢绞线的剪切力大，锚索索体2易发生剪切破断；
在附图2中，巷道4周围岩体中存在断层3，当断层3中的破碎岩体发生错动时，本发明的球型锚索锁具6在球面凹槽钢垫板7的球面凹槽中偏转一定的角度，同时锚索索体2随岩层错动也偏转相应角度，从而减小锚索索体2受到的横向剪切力，避免锚索遭到剪切破坏。