本發(fā)明涉及一種金屬錨桿及其使用方法，尤其涉及一種具有讓壓功能的金屬錨桿及其使用方法。

背景技術(shù)：

眾所周知，材料的抗拉強度與斷裂伸長率是一對矛盾的統(tǒng)一體。剛性材質(zhì)制作的錨桿，盡管錨固強度大，但是，在大變形巷道的支護過程中，特別是在圍巖發(fā)生變形初期，所產(chǎn)生的變形能快速增加，這將導(dǎo)致金屬錨桿的軸向受力快速變大。不難想象，金屬材質(zhì)的錨桿由于斷裂伸長率極小，往往被瞬間拉斷，造成錨桿支護失效，可能導(dǎo)致冒頂事故的發(fā)生。

基于此，讓壓錨桿應(yīng)運而生。但是，現(xiàn)有技術(shù)的各種讓壓錨桿普遍存在加工復(fù)雜、讓壓過程中，錨桿所產(chǎn)生的“托舉力”與頂板下沉初期所釋放出的應(yīng)力的變化規(guī)律不同步、不協(xié)調(diào)。如中國專利申請CN102691513B公開了一種高強度金屬粗尾讓壓錨桿，其“讓壓部件”為讓壓管，該讓壓管為兩頭細中間粗的鼓形管狀結(jié)構(gòu)(實際上，所謂的“鼓形管狀”實質(zhì)上就是一個近似于球體的變形形狀)。

顯而易見，盡管這種結(jié)構(gòu)形式的讓壓管，其加工工藝相對較為復(fù)雜。更為關(guān)鍵的是，一旦其受壓變形，其初始狀態(tài)下對上方的支撐力(或托舉力)將瞬間消失，無法同步追隨頂板下沉過程中，應(yīng)力的不斷聚集、增大，直至釋放的變化規(guī)律，相應(yīng)地，對頂板進行持續(xù)的托舉，以“平緩地、均勻地”緩沖或衰減這種應(yīng)力的聚集、增大，直至應(yīng)力釋放。

換言之，這種結(jié)構(gòu)形式的讓壓錨桿的讓壓功能還是一種“剛性”的讓壓，不是一種可以始終保持同步地追隨上方應(yīng)力產(chǎn)生與釋放的規(guī)律，進行持續(xù)的“退讓”，以使上方的應(yīng)力逐步衰減、平緩釋放，實現(xiàn)“以柔克剛”。在實際使用過程中，由于讓壓管破壞的速度過快(瞬時消失)，因而，在頂板“快速”變形或下沉過程中，很難避免出現(xiàn)部分砂土、碎石或已經(jīng)松動的石塊的滑落現(xiàn)象。也就是說，這種讓壓錨桿，由于其結(jié)構(gòu)形式的先天不足，使得其實際產(chǎn)生的讓壓效果和安全性能等方面，還存在諸多不足，有待改進和提高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一是，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、安全性好、適于標準化工業(yè)生產(chǎn)的具有讓壓功能的金屬錨桿。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是，一種具有讓壓功能的金屬錨桿，為組合式結(jié)構(gòu)，包括錨桿本體、托盤和緊固螺母，其特征在于，還包括托盤和讓壓基座，其中，讓壓基座安裝在托盤的右側(cè)；

所述讓壓基座為分體式結(jié)構(gòu)，包括左基座與右基座兩部分；

所述托盤開設(shè)有第一中心孔；

所述左基座為一體式結(jié)構(gòu)，包括底板、下筒體和上筒體三部分，其中，底板上開設(shè)有第二中心孔，下筒體的內(nèi)徑為d₁，上筒體的內(nèi)徑為d₂，上筒體與下筒體外徑相等，上筒體的長度為20mm～25mm，下筒體的長度為25mm～30mm；

所述右基座為帶座的筒體結(jié)構(gòu)，包括筒體與座板兩部分，其中，筒體的筒壁上沿軸向均勻開設(shè)有若干數(shù)量貫通筒體首尾兩端的通透槽口，座板上開設(shè)有第三中心孔；

上述通透槽口將筒體的壁面切分成若干數(shù)量的肋條；

上述座板的外徑大于筒體的外徑，筒體的長度為45mm～50mm、壁厚為5mm～8mm、外徑為d₃；

所述第一中心孔、第二中心孔和第三中心孔的孔徑相等；

所述托盤、左基座和右基座順次從錨桿本體的末端套裝在錨桿本體上，分別與錨桿本體形成松配合；

所述緊固螺母從所述錨桿本體的末端擰入，頂靠在讓壓基座的右端面上；

上述上筒體的內(nèi)壁壁緣處設(shè)置有第一倒角，上述肋條的頭部外壁壁緣處設(shè)置有第二倒角；

上述d₁≥d₃，d₃＝d₂+1mm；

當所述肋條的左端插入上筒體內(nèi)、肋條的左端端面與上述上筒體與下筒體的交界面位于同一平面時，所述肋條與上筒體之間的摩擦力等于錨桿的預(yù)應(yīng)力；

當所述肋條的根部插入上筒體內(nèi)、肋條的右端端面與上述上筒體的右端面位于同一平面時，所述肋條與上筒體之間的摩擦力等于錨桿的抗拉強度。

上述技術(shù)方案直接帶來的技術(shù)效果是，在現(xiàn)有技術(shù)的金屬錨桿的基礎(chǔ)上，通過增設(shè)一個結(jié)構(gòu)簡單、加工制作成本低廉的“讓壓基座”，使得金屬錨桿具有可靠的“讓壓”功能，巧妙地“彌補了”金屬錨桿斷裂伸長率低，在直接頂裂縫、下沉過程中，金屬錨桿易于被快速地拉斷，造成支護失效，進而可能導(dǎo)致冒頂事故的發(fā)生的問題。

上述技術(shù)方案中，右基座筒體直徑大于左基座的上筒體(長度為20mm～25mm)的內(nèi)徑，二者之間成過盈配合，且過盈量相對巨大；

但是，由于“右基座筒體的筒壁上沿軸向均勻開設(shè)有若干數(shù)量貫通筒體首尾兩端的通透槽口，這些通透槽口將筒體的壁面切分成若干數(shù)量的肋條”，使得右基座筒體的直徑，在直接頂下沉過程中，可以與直接頂下沉所產(chǎn)生的下壓力的變化規(guī)律“同步地”產(chǎn)生相應(yīng)大小的彈性變形，并不斷插入到左基座的筒體內(nèi)部，持續(xù)形成對直接頂?shù)摹巴信e力”、緩沖直接頂下沉的速率、有效地釋放直接頂下沉過程中所產(chǎn)生的應(yīng)力，避免因應(yīng)力的集中釋放，誘發(fā)的沖擊地壓的形成所導(dǎo)致的冒頂事故的發(fā)生。

上述技術(shù)方案的左基座的筒體分成上、下兩段，內(nèi)徑一大一小，并且只有上筒體與右基座的插入端成過盈配合(下筒體與右基座的插入端不相接觸)。這使得讓壓基座，在不考慮肋條彈性變形量的情況下，產(chǎn)生的“阻力”為恒定阻力。

事實上，讓壓基座的肋條的彈性變形量與過盈配合段至肋條根部的距離成正比例(杠桿原理)。也就是說，在直接頂下沉的作用下，讓壓基座所產(chǎn)生的“阻力”從小到大(因為，“杠桿”的力臂越來越短、肋條的彈性變形量越來越小，左基座與右基座之間的過盈量越來越大)，成線性比例上升，直至該阻力由錨桿所需提供的預(yù)應(yīng)力開始，直至達到錨桿本體的抗拉強度為止。

這種從小到大漸進式的“阻力”變化規(guī)律，特別“契合”直接頂下沉所產(chǎn)生的應(yīng)力釋放規(guī)律。這也是本發(fā)明的一個特別重要的技術(shù)特點。

優(yōu)選為，上述肋條的數(shù)量為4～8個；上述第一倒角和第二倒角均為4×60°或6×45°。

該優(yōu)選技術(shù)方案直接帶來的技術(shù)效果是，由于右基座相對“粗而壯”，選擇4×60°或6×45°的倒角，利于快速地將其對準、并插入到左基座的上筒體的內(nèi)孔。即，便于錨桿安裝就位后，快速擰緊緊固螺母，達到所需的預(yù)應(yīng)力。

在筒壁厚一定的情況下，肋條數(shù)量多少與引起肋條產(chǎn)生彈性變形的擠壓力大小近似成(線性)比例關(guān)系。肋條的數(shù)量為4～8個，一是便于加工，二是，便于材料的節(jié)省。

本發(fā)明的目的之二是，提供一種上述具有讓壓功能的金屬錨桿的使用方法。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是，一種上述的金屬錨桿的使用方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步，將各部件組裝到位；

第二步，待在所需錨固的巖體上鉆孔、錨桿本體安裝就位后，擰緊緊固螺母，直至達到所需的預(yù)應(yīng)力，即可。

上述技術(shù)方案直接帶來的技術(shù)效果是，除錨桿預(yù)先組裝比現(xiàn)有技術(shù)稍微繁瑣或復(fù)雜一點(多出了兩個部件)之外，未增加任何的安裝工作量。

換言之，本發(fā)明的使用方法簡單、安裝就位并調(diào)節(jié)緊固螺母以使錨桿達到所需的預(yù)應(yīng)力之后，“一勞永逸”：支護安全、可以大幅降低井下施工人員“檢查巡視”的工作量。

綜上所述，本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、加工制作成本低廉，支護安全，省心省力等有益效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的具有讓壓功能的金屬錨桿的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標記說明：1、錨桿桿體，2、上筒體，3、下筒體，4、緊固螺母，5、肋條，6、通透槽口，7、托盤。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明進行詳細說明。

如圖1所示，本發(fā)明的具有讓壓功能的金屬錨桿，為組合式結(jié)構(gòu)，包括錨桿本體1和緊固螺母4，其特征在于，還包括托盤7和讓壓基座，其中，讓壓基座安裝在托盤的右側(cè)；

上述讓壓基座為分體式結(jié)構(gòu)，包括左基座與右基座兩部分；

上述托盤開設(shè)有第一中心孔；

上述左基座為一體式結(jié)構(gòu)，包括底板、下筒體3和上筒體2三部分，其中，底板上開設(shè)有第二中心孔，下筒體的內(nèi)徑為d₁，上筒體的內(nèi)徑為d₂，上筒體與下筒體外徑相等，上筒體的長度為20mm～25mm，下筒體的長度為25mm～30mm；

上述右基座為帶座的筒體結(jié)構(gòu)，包括筒體與座板兩部分，其中，筒體的筒壁上沿軸向均勻開設(shè)有若干數(shù)量貫通筒體首尾兩端的通透槽口6，座板上開設(shè)有第三中心孔；

上述通透槽口將筒體的壁面切分成若干數(shù)量的肋條5；

上述座板的外徑大于筒體的外徑，筒體的長度為45mm～50mm、壁厚為5mm～8mm、外徑為d₃；

上述第一中心孔、第二中心孔和第三中心孔的孔徑相等；

上述托盤、左基座和右基座順次從錨桿本體的末端套裝在錨桿本體上，分別與錨桿本體形成松配合；

上述緊固螺母從上述錨桿本體的末端擰入，頂靠在讓壓基座的右端面上；

上述上筒體的內(nèi)壁壁緣處設(shè)置有第一倒角，上述肋條的頭部外壁壁緣處設(shè)置有第二倒角；

上述d₁≥d₃，d₃＝d₂+1mm；

當所述肋條的左端插入上筒體內(nèi)、肋條的左端端面與上述上筒體與下筒體的交界面位于同一平面時，所述肋條與上筒體之間的摩擦力等于錨桿的預(yù)應(yīng)力；

當所述肋條的根部插入上筒體內(nèi)、肋條的右端端面與上述上筒體的右端面位于同一平面時，所述肋條與上筒體之間的摩擦力等于錨桿的抗拉強度。

上述托盤的外徑大于上述左基座的底板外徑，托盤的外徑為錨桿本體外徑的30～50倍，左基座的底板外徑為錨桿本體外徑的20～25倍。

上述肋條的數(shù)量為4～8個；

上述第一倒角和第二倒角均為4×60°或6×45°。

說明：本發(fā)明的金屬錨桿的讓壓基座的制作材料，可以直接使用厚壁鋼管和厚鋼板加工，左基座的底板和右基座的底板分別與其筒體焊接即可。即，本發(fā)明的金屬錨桿的讓壓基座制作材料易于獲取，制作方法簡單、材料的加工量小、制作成本低廉。

為更好地理解本發(fā)明，下面簡要介紹具有讓壓功能的金屬錨桿的使用方法。

上述的具有讓壓功能的金屬錨桿的使用方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步，將各部件組裝到位；

第二步，待在所需錨固的巖體上鉆孔、錨桿本體安裝就位后，擰緊緊固螺母，直至達到所需的預(yù)應(yīng)力，即可。