增阻讓壓的大變形錨杆的製作方法
2023-10-18 06:50:59 3
專利名稱：增阻讓壓的大變形錨杆的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及礦山工程支護用的錨杆，尤其涉及煤礦巷道圍巖大變形支護用的錨杆。
背景技術：
在我國西部,煤礦巷道常處於巖性為泥巖或砂質泥巖的地層中，這些巖石的微觀結構為「細顆粒+泥質膠結物」，易受水的侵蝕且膠結強度低。此時地壓的絕對值可能不顯著，但與巖石的強度尤其是含水狀態下的巖石強度相比則相對較高，巷道圍巖極易發生大變形或碎裂；裂隙增多又使圍巖的透水性增強，進而更易受水的弱化。因此，在泥巖或砂質泥巖中開拓的巷道易發生持續時間較長、總量較大的收斂變形。在我國東部，多數礦井進入 了深部開採，即使巖石條件較好，高地壓也會促使巷道圍巖產生較大的變形。因此，這兩種開採條件均出現了巷道圍巖發生過大變形的現象，引發錨杆錨索拉斷、噴層破裂等問題。為解決上述變形控制問題，目前的支護方法是對圍巖實施「二次支護」或「先讓後抗」的支護方式。即前期採用錨杆、錨索等柔性支護，允許圍巖有一定的變形，待圍巖變形速率變緩，再實施不易變形且能增加抗力的襯砌等剛性支護。但這樣的支護方法成本較高，僅適合重要的硐室、巷道。目前，大量的支護方式通常採用錨網噴方式。由於圍巖變形和控制的雙重要求，如採用錨網噴方式就需要一種既能產生足夠的變形又能始終具備足夠抗力的可變形錨杆。
發明內容本實用新型提出了一種能夠伸長較大距離同時阻力可平穩增大的可變形錨杆，稱為增阻讓壓的大變形錨杆。該錨杆用在錨網噴支護方式中，來解決圍巖大變形巷道的支護難題。增阻讓壓的大變形錨杆構造是，它是由錨固杆段、自由杆段和讓壓套筒三部分所組成；錨固杆段和讓壓套筒連接結構是，讓壓套筒的前端加工有內螺紋，錨固杆段通過該螺紋連接在讓壓套筒前端；自由杆段和讓壓套筒連接結構是，在讓壓套筒靠近前端的筒體兩側軸向上設有對稱的條孔，自由杆段的前端兩側各焊接一個滑移鍵，自由杆段的前端插入讓壓套筒中，並使滑移鍵嵌入條孔中，自由杆段的後端從讓壓套筒的後端伸出，且後端部加工有用於安裝螺母的螺紋；另外，在讓壓套筒兩側與條孔一致的軸向上設有斷續的開縫，條孔與開縫之間的無縫段稱為第一增阻段，之後的開縫之間的無縫段依次為第二增阻段、第三增阻段，依次類推；且增阻段的長度從第一段開始至後要逐漸加長。例如，依次為2cm、3cm、4cm、5cm........這種增阻讓壓的大變形錨杆的工作原理如下圍巖變形使錨杆受拉增大到一定程度時，首先自由杆段上的滑移鍵剪切開第一增阻段，擠進第一段開縫中，促使縫隙擴張、讓壓套筒變粗，與孔壁產生約束力，同時滑移鍵持續受開縫的夾持和摩擦，也產生恆定的阻力；隨著圍巖的繼續變形，滑移鍵又不斷的剪切下一個增阻段，由於增阻段逐漸增長，所以邊讓壓阻力又逐漸變大。總之，滑移鍵在開縫內發生擠壓、摩擦，在增阻段部分發生剪切，通過這兩種作用得到了平穩遞增的阻力，錨杆的讓抗結合最終使圍巖釋放一定變形後達到穩定，錨杆亦不因承載過高而破壞。本實用新型的增阻讓壓的大變形錨杆具備以下優點(I)調節開縫的長度可以改變允許圍巖變形的距離，調節增阻段的長度可以改變阻力的高低，所以它能適應各種程度的巷道變形。(2)多種方式產生阻力，包括套筒自身的夾持、增阻段的阻擋、巖石孔壁的約束。(3)套筒使杆體保持在鑽孔正中，錨固材料均勻分布於杆體周圍，因此錨固效果更好。 (4)發生伸長的套筒位於鑽孔內，不影響巷道表面噴層和管線的施工。
圖I為本實用新型增阻讓壓的大變形錨杆的簡圖。圖2為本實用新型讓壓套筒的主視圖；圖3為本實用新型自由杆段的主視圖；圖4為本實用新型自由杆段的側視圖。圖例說明1_樹脂藥卷錨固端，2-錨固杆段，3-讓壓套筒，4-自由杆段，5-託盤，6-螺母，7-條孔，8-開縫，9-第一增阻段，10-滑移鍵，11-內螺紋，12-讓壓套筒後端，13-外螺紋。
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型增阻讓壓的大變形錨杆構造是，它是由錨固杆段2、自由杆段4和讓壓套筒3三部分所組成；錨固杆段2的前端為樹脂藥卷錨固端1，自由杆段4的尾端設有託盤5和螺母6 ;錨固杆段2和讓壓套筒3連接結構是，讓壓套筒3的前端加工有內螺紋11，錨固杆段2通過該螺紋連接在讓壓套筒3前端；自由杆段4和讓壓套筒3連接結構是，在讓壓套筒3靠近前端的筒體兩側軸向上設有對稱的條孔7，自由杆段4的前端兩側各焊接一個滑移鍵10，自由杆段4的前端插入讓壓套筒3中，並使滑移鍵10嵌入條孔7中，自由杆段4的後端從讓壓套筒3後端12伸出，且後端部加工有用於安裝螺母的外螺紋13 ;另外，在讓壓套筒3兩側與條孔7 —致的軸向上設有斷續的開縫8，條孔7與開縫8之間的無縫段稱為第一增阻段9，之後開縫之間的無縫段依次為第二增阻段、第三增阻段，類推；且增阻段的長度從第一段開始至後要逐漸加長。例如，依次為2Cm、3Cm、4Cm、5Cm........增阻讓壓的大變形錨杆設計、製作要求如下(I)筒體的外徑與錨固鑽孔的直徑相匹配，內徑與兩桿段的直徑相匹配；(2)錨固杆段2，讓壓套筒3，自由杆段4的抗拉強度應基本一致；(3)讓壓套筒3與錨固杆段2連接強度、滑移鍵10的抗剪強度均不得低於杆體抗拉強度，但增阻段的抗剪強度略低於杆體抗拉強度；(4)開縫8和增阻段的長度按圍巖變形允許範圍而定。以初始長度2. 2m、可延伸500mm的一種增阻讓壓的大變形錨杆為例，舉例說明尺寸[0026]圖I中固定杆段2為長I. 2m、直徑20mm的實心螺紋鋼杆體，一端加工IOcm長的外螺紋，與讓壓套筒3內螺紋11匹配；圖I中自由杆段4為長lm、直徑18mm的實心杆體，一端焊接滑移鍵10，一端有外螺紋13 ；圖3中自由杆段4端部的滑移鍵10的尺寸為長100mm、寬6mm、高6mm ；圖2中讓壓套筒3為長90cm、內徑18mm、外徑30mm的鋼筒,兩端15cm長度完全焊接，一端加工有長IOcm的內螺紋11，套筒壁上條孔7長lOcmm、寬6臟，套筒壁上的開縫8與焊縫交替設置，焊縫形成增阻段，每個開縫8的長為6cm，寬為I 2mm，增阻段長度依次為2cm、3cm、4cm、5cm、6cm。下面列舉一種製作安裝方法(I)將一段鋼筒沿縱長平分成兩半，作為讓壓套筒3的基本件；(2)在兩個半筒的開縫處分別切削出半個條孔7的形狀；(3)在自由杆段4 一端加工外用於安裝螺母的外螺紋13，另一端兩側焊接滑移鍵10 ；(4)將自由杆段4的前端置於兩半讓壓套筒3的基體內，滑移鍵10置於條孔7處，兩半讓壓套筒3的基本件對齊後進行間斷焊接，除兩端段焊死外其餘焊接為間斷的增阻段，每個增阻段的長度要符合設計要求；焊接後成為整體的讓壓套筒3 ；(5)在讓壓套筒3靠近條孔7的一端加工內螺紋11，在錨固杆段2 —端加工與套筒內螺紋11相配合的外螺紋，將錨固杆段2螺紋連接在讓壓套筒3上，形成增阻讓壓的大變形錨杆；(6)安裝時先將樹脂藥卷裝入圍巖鑽孔底部，再將增阻讓壓的大變形錨杆放入圍巖鑽孔中，攪拌樹脂藥卷，凝固後形成樹脂藥卷錨固端1，再安裝託盤5、擰緊螺母6。
權利要求1.一種增阻讓壓的大變形錨杆，其特徵在於，它是由錨固杆段、自由杆段和讓壓套筒三部分所組成；錨固杆段和讓壓套筒連接結構是，讓壓套筒的前端加工有內螺紋，錨固杆段通過該螺紋連接在讓壓套筒前端；自由杆段和讓壓套筒連接結構是，在讓壓套筒靠近前端的筒體兩側軸向上設有對稱的條孔，自由杆段的前端兩側各焊接一個滑移鍵，自由杆段的前端插入讓壓套筒中，並使滑移鍵嵌入條孔中，自由杆段的後端從讓壓套筒的後端伸出，且後端部加工有用於安裝螺母的螺紋；另外，在讓壓套筒兩側與條孔一致的軸向上設有斷續的開縫，條孔與開縫之間的無縫段稱為第一增阻段，之後的開縫之間的無縫段依次為第二增阻段、第三增阻段，依次類推；且增阻段的長度從第一段開始至後要逐漸加長。
專利摘要本實用新型公開了一種增阻讓壓的大變形錨杆，它是由錨固杆段、自由杆段和讓壓套筒三部分所組成；錨固杆段連接在讓壓套筒前端；在讓壓套筒上設有對稱的條孔，自由杆段的前端兩側各焊接一個滑移鍵，自由杆段的前端插入讓壓套筒中，並使滑移鍵嵌入條孔中，自由杆段的後端從讓壓套筒的後端伸出；在讓壓套筒兩側與條孔一致的軸向上設有斷續的開縫，條孔與開縫之間的無縫段稱為第一增阻段，之後的無縫段依次為第二增阻段、第三增阻段，依次類推；且增阻段的長度從第一段開始至後要逐漸加長。本實用新型即能夠伸長較大距離同時阻力可平穩增大，用在錨網噴支護方式中，來解決圍巖大變形巷道的支護難題。
文檔編號E21D21/00GK202417557SQ201220033700
公開日2012年9月5日 申請日期2012年1月15日 優先權日2012年1月15日
發明者安其忠, 張海東, 李廷春, 馬旭強, 高翔 申請人:山東科技大學