環向限延伸柔性注壓錨杆的製作方法
2023-12-10 05:38:11 1
專利名稱：環向限延伸柔性注壓錨杆的製作方法
技術領域：
本發明涉及巖土與礦山工程支護設施技術領域，尤其是一種環向限延伸柔性注壓錨杆。
背景技術：
在巖土、隧道以及煤炭等礦山開採過程中，錨杆支護是兼有支架和加固兩種作用的圍巖控制技術，與框式支架相比使用錨杆支護工藝具有顯著的經濟效益。
傳統的錨杆可分為全長錨固錨杆和端頭錨固錨杆。全長錨固錨杆所用材料均是剛性材料，它與所錨固的巖層是通過各類粘結劑填充和粘接在一起的；這類錨杆主要存在如下缺點1、施工安裝複雜，施工周期長；2、無法補償巖層的運動引起的錨孔變化，尤其不能很好解決較軟和較弱圍巖的支護問題；3、錨杆不易回收。端頭錨杆(或錨索)是靠錨杆或錨索的端部膨脹，將錨杆緊固在深部巖層上，對錨固巖層主要通過託板懸吊于堅硬的巖層上。端頭錨固錨杆存在以下缺點1、錨杆的錨固作用力單一，一旦脹緊力不夠便會滑脫，極易造成錨杆錨固失效；2、錨杆無法回收。
中國國家知識產權局2005年5月25日公開的，一項名稱為「柔性注壓錨杆」申請號為CN200310105525.3的發明專利申請；以及2005年11月2日授權的，一項名稱為「柔性注壓錨杆」專利號為ZL200320107130.2的實用新型專利，有效地解決了傳統錨杆存在的缺點。該技術採用高彈性高分子材料(如橡膠、熱塑性彈性體)作為錨杆主體材料，將錨杆體做成中空結構，空心部分為注壓腔，其端部一端封閉，一端緊密安裝注射單向閥；錨杆體用鋼絲或纖維材料與高彈性高分子材料強化複合而成。該錨杆解決了傳統錨杆在支護軟、散巖土體時存在的各種缺點，依靠杆體對錨孔的正壓力而產生的摩擦力、鑲嵌力提供全長錨固，錨固過程中能自動補償巖土體位移引起的錨孔變化、而不會導致錨杆鬆動，錨固力可靠並易於調整和補充，易於回收復用。
該柔性注壓錨杆由於只對杆體進行了縱向增強，以滿足對錨固力的要求，而未對杆體環向進行增強，在長時間的使用過程中，由於杆體高分子材料的粘彈性或粘塑性將產生蠕變等變形，尤其是遇到被錨固的巖土孔壁存在蜂窩空隙或孔口坍塌時，會導致柔性注壓錨杆杆體的局部環向破損而失效。
發明內容
本發明的目的是解決現有的「柔性注壓錨杆」杆體環向變形量無限制，導致強度不足的缺陷，發明一種既能保持「柔性注壓錨杆」的現有優勢，又能限制錨杆杆體環向變形量，通過提高錨杆杆體環向強度的措施，整體強化錨杆杆體強度的「環向限延伸柔性注壓錨杆」。
本發明的基本構思是在現有「柔性注壓錨杆」杆體結構的基礎上，在柔性注壓錨杆的杆體內縱向增強層的外層周邊環繞置入定長伸縮結構的纖維、鋼絲、鋼絲繩或它們的編織物，對錨杆杆體的環向進行增強，使錨杆在產生錨固工藝所需要的彈性變形後，對錨杆杆體的環向的變形產生約束和增強作用，整體強化了錨杆杆體的強度。
還可以將現有技術中錨杆與託盤的一體結構，改進為錨杆與託盤為組裝結構。具體結構是，在「柔性注壓錨杆」的錨杆體緊密安裝注射單向閥的一端緊密安裝錨頭，錨頭為空心結構，錨頭的空心部位安裝注射單向閥，錨頭的尾端是螺杆，螺杆上安裝託盤，並用螺母緊固。
「環向限延伸柔性注壓錨杆」在保持「柔性注壓錨杆」原有的應用效果的基礎上，彌補了「柔性注壓錨杆」存在的不足，增加了如下的優點1、柔性注壓錨杆環向定伸長增強結構，是通過環向增強材料在未達到限定伸長量之前，錨杆杆體可以在較小的內壓作用下，完成杆體的徑向膨脹，對錨孔產生充分的壓力；當環向增強材料達到限定伸長量後，錨杆杆體的環向增強結構限制杆體的繼續變形，避免了錨杆杆體高分子材料，因蠕變變形產生的杆腔洩漏等原因而失效。
2、由於採用了環向定伸長增強結構，增強了錨杆體的整體強度，當錨孔埠產生崩塌或錨孔內存在蜂窩空隙，不至於無限制變形，而導致錨杆失效。
3、通過改進，託盤6改造成可以拆裝的結構，大大方便了錨杆的安裝，提高了錨杆對錨網的緊固作用。
四
圖1為環向限延伸柔性注壓錨杆的結構示意圖；圖2為圖1中的A-A剖視圖。
附圖標記1、錨杆主體，1-1、耐磨承載層，1-2、環向定伸長增強層，1-3、縱向增強層，1-4、密封層，2、注壓腔，3、錨頭，4、錨頭卡箍，5、注射單向閥，6、託盤，7、託盤緊固螺母，8、堵頭，9、堵頭卡箍。
五具體實施例方式
最佳實施例，如圖1、圖2所示選擇煤礦常用錨杆為例。煤礦通常用直徑28mm的鑽頭鑽制錨孔安放錨杆，為便於柔性注壓錨杆的安裝，錨杆的杆體直徑略小於鑽頭直徑，確定為27mm。注壓腔直徑為14mm，選擇直徑14mm的芯軸，芯軸上塗脫模劑，錨杆主體1中的密封層1-4厚度2.5mm，採用天然橡膠擠出而成，套在或直接擠在芯軸上；縱向增強層1-3選用30根直徑1.5mm的鋼絞線，沿錨杆縱向均布於密封層1-4的外表面，或者與1-4一同擠出；環向定伸長增強層1-2選用15mm寬、1.5mm厚、伸長率30％的高強錦綸編制鬆緊帶，沿環向螺旋緊排纏繞在錨杆縱向增強層的外層；杆體的最外部耐磨承載層厚度2.5mm，採用50mm左右寬的橡膠帶沿環向螺旋緊排纏繞在環向定伸長增強層外表面，或者採用擠出的辦法直接擠出在環向定伸長增強層上。杆體擠出和纏制完畢後，再對杆體進行硫化。杆體的擠出、纏制和硫化可以是分段的，也可以是連續的。對於分段加工的杆體即為符合錨杆長度要求的錨杆杆體，對於連續加工的杆體按照錨杆長度要求截取錨杆杆體，通常錨杆長度為2米。錨杆杆體加工完畢後，一端杆體孔內安裝堵頭8，通過扣緊堵頭卡箍9，與杆體扣緊為一體；另一端杆體孔內安裝注射單向閥或安裝錨頭3，由扣緊錨頭卡箍4將其扣緊於錨杆體。錨頭3為空心結構，尾部有緊固託盤的螺紋；注射單向閥緊密安裝在空心內，注射單向閥5可選用重型輪胎氣門芯。託盤6為厚10mm，直徑60mm的圓形鋼板，為現行錨杆託盤通用結構。託盤緊固螺母7為M27的標準螺母。
柔性注壓錨杆經過環向定伸長增強後，強度大幅度提高，從原來的裸露狀態下承壓不足2MPa，即發生錨杆體爆裂，且爆裂前產生局部極不均勻的大變形，改變為裸露狀態下可承受8MPa以上才發生杆體爆裂，而且爆裂前沿杆體均勻膨脹變形。地面模擬錨孔的蜂窩空隙，當內注壓力5MPa，錨孔有近30mm裸露，錨固力依然有70kN，完全不影響錨杆的正常錨固效果。
權利要求
1.環向限延伸柔性注壓錨杆，採用高彈性高分子材料作為錨杆主體材料，將錨杆體做成中空結構，空心部分為注液腔或者注氣腔，其端部一端封閉，一端緊密安裝注射單向閥；錨杆體用鋼絲或纖維材料與高彈性高分子材料強化複合而成，其特徵為在柔性注壓錨杆的杆體內縱向增強層的外層周邊，環繞置入定長伸縮結構的纖維或鋼絲或鋼絲繩或它們的編織物，對錨杆杆體的整體進行增強。
2.根據權利要求書1所述的環向限延伸柔性注壓錨杆，其特徵為，所述的在錨杆體內緊密安裝注射單向閥的一端還可以緊密安裝錨頭，錨頭為空心結構，錨頭的空心部位安裝注射單向閥，錨頭的尾端是螺杆，螺杆上安裝託盤，並用螺母緊固。
全文摘要
本發明涉及巖土與礦山工程支護設施技術領域，尤其是一種環向限延伸柔性注壓錨杆。是在現有「柔性注壓錨杆」杆體結構的基礎上，在柔性注壓錨杆的杆體內縱向增強層的外層周邊，環繞置入定長伸縮結構的纖維或鋼絲或鋼絲繩或它們的編織物，對錨杆杆體的整體進行增強。還可以將現有技術中錨杆與託盤的一體結構，改進為錨杆與託盤為組裝結構。該技術在保持現有技術應用效果的基礎上，還具有以下優點錨杆杆體的環向增強結構限制了杆體的變形量，強化了錨杆體的整體強度，避免了錨杆杆體因蠕變變形產生的杆腔洩漏等原因而失效；當錨孔埠產生崩塌或錨孔內存在蜂窩空隙，不至於無限制變形，而導致錨杆失效；託盤改為組裝結構可方便錨杆的安裝。
文檔編號E21D21/00GK101086159SQ200610044390
公開日2007年12月12日 申請日期2006年6月7日 優先權日2006年6月7日
發明者王威強, 陳中合, 顏建成, 張洪生, 張懷欽 申請人:山東大學