一種高強度金屬粗尾讓壓錨杆的製作方法
2023-12-09 01:12:51 2
專利名稱：一種高強度金屬粗尾讓壓錨杆的製作方法
技術領域：
本發明涉及應用在高地應カ的深井、受動壓影響較大的巷道或支護較困難的軟巖等大變形巷道的錨杆，尤其涉及ー種高強度金屬粗尾讓壓錨杆。
背景技術：
在我國，金屬錨杆結構設計還不夠合理，實踐表明，在巷道圍巖變形較大時，大多數錨杆均在錨杆尾部產生斷裂。為了解決這ー問題，國內錨杆製造經歷了錨尾螺紋加工由車絲改滾絲的過程，後來還對錨尾採取了熱處理等措施，以提高錨尾強度，防止發生破斷。國內有學者專家進行過研究，錨尾經過熱處理強化後，其屈服載荷和極限載荷均可提高30%以上。雖然錨尾強度有所提高，但仍低於錨杆杆體強度。
現今，由於我國煤炭資源的不斷減少，開採深度逐漸増大，加上大量軟巖巷道的存在，給國內巷道支護又提出了新的挑戰。現有錨杆仍存在一些問題，主要表現為①錨杆強度較低。在軟巖巷道支護中，強度是錨杆讓壓的前提。如果錨杆強度較低，錨杆會隨著圍巖的變形很快被拉斷，而讓壓裝置還來不及起到「讓」的作用。因此，錨杆具備一定的強度是關鍵。②錨杆讓壓設計不合理。國內起初生產的讓壓結構複雜，加工不便且成本高。合理的讓壓裝置應該結構簡單，在保證巷道支護安全的前提下儘可能地減少成本，同時能保證錨杆支護系統在整個使用期間不失效。對於這類巷道而言，只依靠普通錨杆本身的支護能力，已經很難控制住圍巖的變形，還必須充分發揮巷道圍巖自身的承載能力。因此，對於大變形的複雜難支護巷道，國內有專家進行了系統深入的研究，認為支護系統必須具有讓壓性，巷道圍巖變形包括一部分不可控制的變形，但支護系統的讓壓必須是控制讓壓，而不是自由讓壓，以「讓」去部分變形。CN101498223A公開了ー種玻璃鋼錨杆，其具有較粗的錨尾，使錨尾強度有所加強。但由於材料的限制，玻璃鋼無法進行墩粗等機械エ藝，其錨尾必然是經過車削加工或錨尾錨頭非一體成型技術製成，在這種情況下，雖然保證了錨尾的強度，但錨尾和錨頭的連接處會產生應力集中，嚴重影響錨杆的錨固強度，同時由於玻璃鋼較難進行熱處理，僅僅加粗也很難起到需要的加強效果。
發明內容
為了克服普通錨杆杆體材料的不足之處，解決錨杆錨尾破斷問題，同時為適應深井、軟巖及受動壓影響明顯的大變形巷道的需要，本發明提出了ー種新型的錨杆形式，即高強度金屬粗尾讓壓錨杆。該錨杆一方面可以提高錨尾強度，最大限度地發揮自身的抗破斷能力，另ー方面可以在高應力作用下體現自身的讓壓功能，從而有效地保證巷道支護安全。本發明解決大變形巷道支護問題採用的高強度金屬粗尾讓壓錨杆具體形式為錨杆體材料選用高強度螺紋鋼製成。錨杆杆體可據需要加工不同的外觀形式，錨杆尾部需進行墩粗處理，再對錨杆尾部進行滾絲加工，要求錨杆尾部螺紋直徑大於杆體直徑4 5mm。杆體與錨杆尾部為同一材質，且二者之間為整體式連接而非焊接方式，這樣可以大大提高錨杆延伸率，且可有效防止錨尾破斷。此外，在錨杆的螺母與託盤之間還需安裝ー個特製的讓壓管，同時配合使用兩個剛性墊圈和ー個樹脂墊圈，能使錨杆在高地應カ下有效發揮自身的讓壓功能，以維護巷道穩定。本發明的具體技術方案為一種高強度金屬粗尾讓壓錨杆，包括錨杆體、託盤、讓壓管和螺母，所述錨杆體由高強度圓柱螺紋鋼一體成型，包括頭部、杆體和尾部，所述尾部經過墩粗和滾絲處理，其表面具有螺紋且螺紋直徑大於所述杆體的直徑Γ5πιπι ;在所述尾部經過墩粗和滾絲處理後，僅對所述尾部進行高溫熱處理，使所述尾部的強度大於所述杆體的強度；所述託盤、讓壓管和螺母順次套置在所述尾部上，所述讓壓管的長度為3(T40mm，所述託盤和所述讓壓管之間設置有剛性墊圈，所述螺母和所述讓壓管之間設置有剛性墊圈和樹脂墊圈，所述樹脂墊圈靠近所述螺母ー側設置。
優選所述讓壓管為兩頭細中間粗的鼓形管狀結構。優選所述錨杆尾部先墩粗再滾絲處理，尾部在滾絲處理之前其直徑即大於所述杆體直徑4 5mm。與己有技術相比，本發明有益效果體現在( I)本發明錨杆材料選用了高強度螺紋鋼，其抗拉強度較高，錨杆能沿全長或分段發揮其內在性能。因杆體與粗尾為同一材質且為整體式連接，其延伸率可以得到明顯提高。(2)本發明要求錨杆尾部的螺紋直徑大於錨杆杆體直徑，經墩粗處理和高溫熱處理後的粗尾部分的屈服載荷和極限載荷都得到明顯提高，同時不經過機械和加熱處理的頭部保留了較好的韌性和延展性，在保證錨固強度的前提下可有效地防止錨尾破段。(3)本發明在螺母與託盤之間安裝了一個讓壓管，在錨杆受力較大時，讓壓管能夠發揮其特有的讓壓功能，以適應圍巖的變形，保護錨杆在整個支護期間不失效，讓壓管兩側的剛性墊圈可以分散讓壓管的受力，使其受カ更為均勻，同時可以通過與其讓壓管的剛性配合使錨杆相對與讓壓管伸長或壓縮，充分發揮出金屬錨杆自身的讓壓作用。
圖I是本發明所述讓壓錨杆的結構示意圖。圖中1 ー杆體，2 —尾部，3 —託盤，4 一鋼性墊圏，5 —讓壓管，6 —樹脂墊圏，7 —螺母。
具體實施例方式參見附圖1，其描述了根據本發明所述的高強度金屬粗尾讓壓錨杆的ー個優選實施例。其包括錨杆體、託盤、讓壓管和螺母，錨杆體包括頭部(未示出)、杆體和尾部，頭部和尾部分別位於杆體的兩端，頭部和杆體在使用時伸入到巷道壁或頂板中，其結構和功能是本領域的公知常識，在此不予累述，尾部在錨杆錨定完成後扔留在巷道壁或頂板外部，而不進入所錨固的對象之中。錨杆體整體由高強度圓柱螺紋鋼一體成型，因此杆體和尾部之間沒有連接部件，保證杆體的整體結構完整。尾部經過墩粗エ藝增加其直徑，同時墩粗過程中也通過機械的煅打增加尾部的強度，増加了其屈服載荷和極限載荷，然後頭部滾絲處理形成螺紋，滾絲同樣可以増加尾部的表面強度，滾絲後形成的尾部的螺紋直徑要求比頭部的直徑大Γ5πιπι，優選4. 5mm ;然後通過高溫加熱進ー步增加尾部的硬度，並消除機械處理帶來的內部應力，防止錨固時錨尾破斷，由於錨杆需要一定的韌性，因此優選頭部不經過高溫加熱處理，以保持其原有的高強度螺紋鋼的韌性；託盤、讓壓管和螺母順次套置在所述尾部上，並可通過螺母的內螺紋旋紫。讓壓管的長度為30 40mm，優選採用兩頭細中間粗的鼓形管狀結構讓壓管以增強其讓壓效果。託盤和讓壓管之間設置有剛性墊圈，螺母和讓壓管之間也設置有剛性墊圈，剛性墊圈的作用ー是分散讓壓管的受力，使其受カ更為均勻，ニ是可以通過與其與讓壓管的剛性配合使錨杆體具有一定的延展能力，發揮出錨杆體自身的讓壓作用。同吋，由於剛性墊圈與金屬螺母的剛性配合不容易旋緊，為了保證螺母的旋緊效果，在靠近螺母一側還同時設置有一樹脂墊圈。以上所述，僅為本發明專利較佳的具體實施方式
，但本發明專利的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明專利揭露的技術範圍內，可輕易想到 的變化或替換，都應涵蓋在本發明專利的保護範圍之內。
權利要求
1.一種高強度金屬粗尾讓壓錨杆，包括錨杆體、託盤、讓壓管和螺母，其特徵在於 所述錨杆體由高強度圓柱螺紋鋼一體成型，包括頭部、杆體和尾部，所述尾部經過墩粗和滾絲處理，其表面具有螺紋且螺紋直徑大於所述杆體的直徑r5mm ； 在所述尾部經過墩粗和滾絲處理後，僅對所述尾部進行高溫熱處理，使所述尾部的強度大於所述杆體的強度； 所述託盤、讓壓管和螺母順次套置在所述尾部上，所述讓壓管的長度為30 40mm，所述託盤和所述讓壓管之間設置有剛性墊圈，所述螺母和所述讓壓管之間設置有剛性墊圈和樹脂墊圈，所述樹脂墊圈靠近所述螺母ー側設置。
2.如權利要求I所述的錨杆，其特徵在於所述讓壓管為兩頭細中間粗的鼓形管狀結構。
3.如權利要求I或2所述的錨杆，其特徵在於所述錨杆尾部先墩粗再滾絲處理，尾部在滾絲處理之前其直徑即大於所述杆體直徑Γ5πιπι。
全文摘要
一種高強度金屬粗尾讓壓錨杆，包括杆體、託盤、讓壓管和螺母，所述錨杆體由高強度圓柱螺紋鋼一體成型，包括頭部、杆體和尾部，所述尾部經過墩粗和滾絲處理，其表面具有螺紋且螺紋直徑大於所述杆體的直徑4~5mm；在所述尾部經過墩粗和滾絲處理後，僅對所述尾部進行高溫熱處理，使所述尾部的強度大於所述杆體的強度；所述託盤、讓壓管和螺母順次套置在所述尾部上，所述讓壓管的長度為30~40mm，所述託盤和所述讓壓管之間設置有剛性墊圈，所述螺母和所述讓壓管之間設置有剛性墊圈和樹脂墊圈。
文檔編號E21D21/00GK102691513SQ201210160338
公開日2012年9月26日 申請日期2012年5月22日 優先權日2012年5月22日
發明者莊啟恆, 張川, 張玉江, 段會強, 郭忠平 申請人:山東科技大學