专利名称：简便快捷可靠型锚杆的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种锚杆，特别是涉及一种简便快捷可靠型锚杆。
背景技术：
锚杆支护作用机理锚杆支护的作用有加固拱作用、悬吊作用、组合梁作用、围岩补强作用和减小跨度作用等。(I)悬吊作用在层状岩层中，锚杆将下部不稳定的岩层悬吊在上部稳固的岩层上。锚杆所受的拉力来自被悬吊的岩层重量。2)组合梁作用在没有稳固岩层的薄层状岩层中，通过锚杆的预拉应力，将视为组合梁的各薄岩层挤紧，提高其自承能力。决定组合梁稳定性的主要因素是锚杆的预拉应力及杆体强度和岩层性质。(3)加固拱作用对于被纵横交错的弱面所切割的块状或破裂状围岩，如果及时用锚杆加固，就能提高岩体结构弱面的抗剪强度，在围岩周边一定厚度的范围内形成一个不仅能维持自身稳定， 而且能防止其上部围岩松动和变形的加固拱，从而保持巷道的稳定。(4)减少跨度作用巷道顶板打上锚杆，相当于在该处打上了点柱。因此，就相当于把巷道顶板岩石悬露的跨度缩少了，从而提高了顶板岩层的抗弯曲能力。锚杆的分类与安装I)木锚杆我国使用的木锚杆有两种，即普通木锚杆和压缩木锚杆。(I)普通木锚杆是采用优质木材制作的，常用的有榆木、槐木、桑木等。要求木纹平直、无疵病,有足够的强度。普通木锚杆由木内楔、木杆体、木托板和木外楔组成。杆体上下两楔缝应相互垂直，防止打楔造成劈裂。木锚杆的安装方法是先将木内楔插到锚杆顶端楔缝中，然后将杆体放入眼孔内，在锚杆尾端加力锤击，锚杆锚固后，再上好木托板，在锚杆尾端楔缝中加打木外楔封住眼孔并撑紧托板。普通木锚杆结构简单，取材方便，加工容易，成本低。但锚固力小，易腐朽变形，多在服务年限短的采区煤或半煤巷中锚固煤帮用，使用时应注意防腐处理。(2)压缩木锚杆是利用压缩木制成的锚杆。压缩木是把潮湿的木材加以横纹压缩，就会产生较大的弹性变形，在变形状态掘进工下予以热处理和冷却，弹性变形就转化成塑性变形即成了压缩木。当压缩木吸水后，塑性变形又转化为弹性变形，产生一种能恢复到接近原来尺寸和开头的膨胀特性。压缩木的密度可达I. 4t/m3力学强度要比一般木材大2 3倍。压缩木锚杆比普通木锚杆强度大，它是全长锚固，锚固力大。这种锚杆的锚固力可达40kN。以用于松软煤层巷道煤帮的锚固和综采工作面煤帮的加固(防片帮冒顶事故)为宜。压缩木锚杆的安装与楔缝木锚杆基本相同，但在放入眼孔前，要把杆体浸湿，马上将浸湿的杆体放入眼孔中。压缩木锚杆的托板多采用金属托板，另外还配有金属衬套。此种锚杆制作工艺复杂，必须在专门工厂生产，成本高，储存保管不便，因此使用不多。2)倒楔式金属锚杆这种锚杆曾经是使用最为广泛的锚杆形式之一，由于它加工简单，安装方便，具有一定的锚固力，因此，这种锚杆在一定范围内至今还在使用。倒楔式金属锚杆由锚头、杆体、托板和螺帽四部分组成。锚头是由与杆体相连的固定楔和活动倒楔两个部分组成，固定楔与倒楔沿斜面相对移动，压紧眼孔壁形成锚固力。安装时，先把倒楔绑在固定楔的下部适当位置，轻轻送入锚杆眼孔中，然后用一个专用的金属杆沿锚杆侧插入到倒楔处，锤击金属杆时将倒楔顶入固定楔斜面，利用倒楔把固定楔楔紧在眼孔中，使锚杆得到锚固力，再上好托板，拧紧螺帽即可。这种锚杆安装时不需完全插到眼孔底部就能锚固，所以对眼孔深度要求不严；巷道报废时，可拧下螺帽退下垫板，用锤向里打击杆体，松动倒楔，拆下锚杆，所以这种锚杆可以回收复用。3)管缝式锚杆管缝锚杆是一种全长摩擦锚固式锚杆，这种锚杆具有安装简单，锚固可靠，初锚力大，永久锚固力随围岩移动而增长。管缝锚杆由高强度钢管或钢板卷制成，沿钢管全长有一条缝，实际上是一条有开缝的钢管，在管的顶端是锥体，尾端焊有一个由钢筋制成的圆环。这种锚杆杆体稳定，锚固力大， 节省钢材，施工速度快，支护效果好。管缝锚杆安装对钻孔要求比较严格，一般锚杆直径要比钻孔直径大2mm 3mm，用外力强迫压入钻孔中。管径缩小，对孔壁产生环向的径向弹性张力，紧紧挤压孔壁。杆体与孔壁之间产生轴向摩擦力，从而形成锚固力，该锚固力沿锚杆全长分布。此外，托板紧压孔口岩壁，使岩石近似处于三向应力状态。锚杆安装时，安装机机身轴线应与锚杆轴线相一致，尽量减少偏差，防止锚杆遭受过大弯矩，使锚杆损坏和安装不进去。4)树脂锚杆用树脂作为粘结剂进行锚固的方式称为树脂锚杆。由于树脂成本高，所以多用端头锚固，但也可以实现全长锚固。树脂锚杆的杆体可为钢材、木材、竹材或玻璃钢材等。树脂锚固剂根据其凝固固化时问，有超快的，有快速的，有中速的和慢速的。安装时，先将带螺母的连接头拧紧在杆尾螺纹上；使两个螺母在杆体上互相挤紧，然后用杆体量准眼深，划好记号，再用杆体将锚固剂送到眼底。搅拌时间应根据锚固剂技术特征而定。等锚固剂固化后取下煤电钻或搅拌器。上托板。尾部螺母必须用机械或力矩扳手拧紧，确保托板与岩面贴紧，严防松动。5)快硬膨胀水泥锚杆快硬膨胀水泥是采用普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥加人外加剂而成，具有速凝、早强、减水、膨胀等特点，用以锚固锚杆，一般都是做成水泥药卷使用。水泥药卷一般做成空心的，中心有带砂网的中心孔，锚杆可直接穿人，也可做成实心药卷。安装时先把药卷串入锚杆，上好垫圈，然后手持锚杆体将药卷浸水，浸水5s后套上^2020mm辅助安装钢管，把锚杆送进眼孔中，再用辅助安装管冲压密实即可。由于操作时浸水时间不易掌握，安装质量受人为因素影响较大，现已很少使用。6)锚索锚索是采用有一定弯曲柔性的钢绞线通过预先钻出的钻孔以一定的方式锚固在围岩深部，外露端由工作锚通过预张拉压紧托盘对围岩进行加固补强的一种手段。其特点是锚固深度大、承载能力高、可施加较大的预紧力，因而可获得比较理想的支护效果，是目前最可靠、最有效的一种手段。其加固范围、支护强度、可靠性是普遍锚杆支护所无法比拟的。其一般采用树脂药卷锚固，通过专用装置可以像安装普通树脂锚杆那样用锚索搅拌树脂药卷对锚索锚固端进行加长锚固，用普通锚杆机即可完成打孔、安装。随着现代化矿井的发展，大型矿井的建设越来越多，煤层开采机械化程度高，巷道支护技术尤为重要，对锚固支护的要求越来越高，因而对锚杆的材质性能要求更高，对锚杆的结构要求简单化，锚固方式要求方便、快捷、安全。实用新型方案本实用新型目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种简便快捷可靠型锚杆。为实现上述目的，本实用新型简便快捷可靠型锚杆包括内端部有锚杆头的锚杆体及其外端部配装的托盘、垫片和螺母，其特别之处在于锚杆体在锚杆头内侧套装有压紧弹簧支撑的锚固体，锚固体外周套装有约束片；所述锚固体为约束片脱离后，在压紧弹簧压缩下呈倒刺状的多节型锚固体。该锚杆支护不仅可给巷道提供一定的支护阻力，而且可提高巷道围岩的承载能力，锚杆长度越长，巷道围岩承载能力增量越高，大直径锚杆随其长度加长，巷道围岩承载能力增量幅度增大，锚杆间排距越小，巷道围岩承载能力增量越大，锚杆承载能力越大，巷道围岩承载能力的增量越大。其具有锚杆杆体稳定，锚固力大，节省材料，施工速度快，支护效果好，并且简单、方便、快捷、可靠的优点。作为优化，所述呈倒刺状是压紧弹簧挤压锚固体的最末节，使锚固体每一节的头部都插入与其相邻一节的尾部，使其沿径向扩张呈倒刺状。作为优化，所述呈倒刺状是锚固体沿轴向移动挤压和沿径向扩张形成的。作为优化，所述约束片直径大于钻孔径；所述锚杆头后面根部制有与锚固体前端对应的环形槽。作为优化，所述锚固体为后节前端抵住前节后端内周的后部分瓣式多级套管，所述压紧弹簧支撑在最后一级套管式锚固体的后部分瓣的后端内周，该后部分瓣的外周再套装约束片。作为优化，所述压紧弹簧收缩在最后一级套管式锚固体的后部分瓣与锚杆体上的弹簧座之间。作为优化，所述压紧弹簧的收缩方式为旋紧收缩或者压紧收缩。作为优化，所述旋紧收缩是所述压紧弹簧后端与所述弹簧座或者锚杆体周向卡接，所述压紧弹簧前端与所述锚杆体周向卡接并且被约束片通过最后一级套管式锚固体的后部分瓣间接约束或者与最后一级套管式锚固体的后部分瓣周向卡接，被约束片间接约束。作为优化，所述压紧收缩是所述压紧弹簧前端与所述锚杆体轴向卡接，并且被约束片通过最后一级套管式锚固体的后部分瓣间接约束。本实用新型锚杆的工作原理是先在需要锚固的位置钻孔，然后将锚杆锚固体一端朝向钻孔插入，在插入的过程中当约束片到达钻孔口时，由于约束片的直径大于钻孔孔径，所以约束片被挡在钻孔外。通用节能快速锚杆持续插入，约束片从通用节能快速锚杆锚固体的最末节外缘脱出，被压缩的弹簧伸张，挤压通用节能快速锚杆锚固体的最末节，使其沿轴向方向，向通用节能快速锚杆锚固体的其他节沿轴向移动挤压和沿径向扩张。轴向移动使锚固体每一节的头部都插入与其相邻一节的尾部，使其沿径向扩张，呈倒刺状。轴向移动形成连锁反应使通用节能快速锚杆锚固体的每节均因轴向移动而导致径向扩张，形成由若干节倒刺组成的棒状锚固体。倒刺组成的棒状锚固体使通用节能快速锚杆只能进，不能退。当通用节能快速锚杆的锚固体，到达钻孔合适位置时，拧紧锚杆尾螺纹上的螺母，使托盘与钻孔表面贴紧，锁死。锚固体对孔壁产生环向的径向弹性张力，紧紧挤压孔壁，与孔壁之间产生轴向摩擦力，从而形成锚固力。此外，托盘紧压孔口岩壁，使岩石近似处于三向应力状态。尾部螺母必须用机械或力矩扳手拧紧，确保严防松动。通用节能快速锚杆具有安装简单，锚固可靠，初锚力大，永久锚固力随围岩移动而增长。锚杆杆体稳定，锚固力大，节省材料，施工速度快，支护效果好的优点。本实用新型锚杆的锚固长度(锚杆的锚固装置与钻孔孔壁的有效结合长度)，即锚固体2，可按节数组合，随机改变长度。既可端头锚固(锚杆的锚固长度不大于钻孔长度的1/3)，也可全长锚固(锚杆的锚固长度不小于钻孔长度的90%，该锚固力沿锚杆全长分布其特点是锚固深度大、承载能力高、可施加较大的预紧力，因而可获得比较理想的支护效果，是目前最可靠、最有效的一种手段。其加固范围、支护强度、可靠性是普通锚杆支护所无法比拟的)，还可以加长锚固(锚杆的锚固长度介于端头锚固与全长锚固之间)。技术的优越性改善半煤岩巷和煤巷的受力，由棚式被动支护改为锚杆主动支护，使锚杆与煤层共同组成支护体系。省时、省力、降低成本和提高效率。减少巷道维修量，无棚支护、无需维修，所要维修的只是检查因煤层的变化造成螺帽是否松动。简化工作面超前支护，综采工作面上、下顺槽采用锚杆支护有效减少回采超前压力对巷道的破坏，不需架棚、撤棚工序，降低劳动强度，提高效率，降低吨煤成本。消除安全隐患，回采时，综采机不伤刀具，不会产生火花，减少安全隐患。降低支护成本，节约大量的钢材、木材。减轻工人的劳动强度。减小辅助运输量，千米巷道减少材料运输量4倍以上。有利于生产组织，简化工作面端头及超前支护、片帮现象基本消除，有利于安全快速的组织生产。从锚杆的结构上做到简单化，锚固方便、快捷、安全。 本实用新型锚杆支护不仅可给巷道提供一定的支护阻力，而且可提高巷道围岩的承载能力，锚杆长度越长，巷道围岩承载能力增量越高，大直径锚杆随其长度加长，巷道围岩承载能力增量幅度增大，锚杆间排距越小，巷道围岩承载能力增量越大，锚杆承载能力越大，巷道围岩承载能力的增量越大。采用上述技术方案后，本实用新型简便快捷可靠型锚杆具有操作简单，安装方便，锚固速度快、强度高，锚固方式易改变，质量易控制，安全可靠，性价比优良的优点。完全满足现代化矿井、井巷、煤巷锚杆支护的技术要求，抗腐蚀、耐老化性能都远远超出了传统锚杆。具有操作简单，安装方便，锚固速度快、强度高，锚固方式易改变，质量易控制，安全可靠，性价比优良的优点。完全满足现代化矿井、井巷、煤巷锚杆支护的技术要求，抗腐蚀、耐老化性能都远远超出了传统锚杆。锚杆杆体稳定，锚固力大，节省材料，施工速度快，支护效果好的优点。
图I是本实用新型简便快捷可靠型锚杆未工作时的结构示意图；图2是图I的俯视结构不意图；图3是本实用新型简便快捷可靠型锚杆工作时的结构示意图；图4是图3的俯视结构示意图。图中标记1锚杆头，2锚固体,3约束片,4弹簧,5弹簧座,6锚杆体,7托盘,8垫片，9螺母。
具体实施方式
本实用新型简便快捷可靠型锚杆包括内端部有锚杆头I的锚杆体6及其外端部配装的托盘7垫片8和螺母9，锚杆体6在锚杆头I内侧套装有压紧弹簧4支撑的锚固体2，锚固体2外周套装有约束片3 ;约束片3脱离锚固体后，压缩的压紧弹簧伸张，挤压锚固体2的最末节，使其沿轴向方向，向锚固体2的其他节沿轴向移动挤压和沿径向扩张，轴向移动使锚固体2每一节的头部都插入与其相邻一节的尾部，使其沿径向扩张，呈倒刺状。所述锚固体2为后节前端抵住前节后端内周的后部分四瓣式多级套管，所述压紧弹簧4支撑在最后一级套管式锚固体的后部分瓣的后端内周，该后部分瓣的外周再套装约束片3。所述压紧弹簧4收缩在最后一级套管式锚固体的后部分瓣与锚杆体6上的弹簧座5之间。所述压紧弹簧的收缩方式为旋紧收缩(或者压紧收缩，即所述压紧收缩是所述压紧弹簧前端与所述锚杆体轴向卡接，并且被约束片通过最后一级套管式锚固体的后部分瓣间接约束)。所述旋紧收缩是所述压紧弹簧后端与所述弹簧座或者锚杆体周向卡接，所述压紧弹簧前端与所述锚杆体周向卡接并且被约束片通过最后一级套管式锚固体的后部分瓣间接约束或者与最后一级套管式锚固体的后部分瓣周向卡接，被约束片间接约束。即其杆头I直径大于通用节能快速锚杆锚的杆体6，并且位于通用节能快速锚杆锚的顶端。锚固体2位于通用节能快速锚杆锚的杆头I下面，由若干节组成。约束片3位 于通用节能快速锚杆锚固体2的最末节外缘。弹簧4位于通用节能快速锚杆锚固体2的最末节下面，弹簧座5，位于弹簧底部。锚杆体6位于通用节能快速锚杆锚固体2的内部。托盘7位于通用节能快速锚杆锚的杆体6末端。垫片8位于通用节能快速锚杆的托盘7下端。螺母9位于通用节能快速锚杆的垫片8下端。工作方式是先在需要锚固的位置钻孔，然后将锚杆锚固体一端朝向钻孔插入，在插入的过程中当约束片3到达钻孔口时，由于约束片3的直径大于钻孔孔径，所以约束片3被挡在钻孔外。通用节能快速锚杆持续插入，约束片3从通用节能快速锚杆锚固体的最末节外缘脱出，被压缩的弹簧伸张，挤压通用节能快速锚杆锚固体的最末节，使其沿轴向方向，向通用节能快速锚杆锚固体的其他节沿轴向移动挤压和沿径向扩张。轴向移动使锚固体每一节的头部都插入与其相邻一节的尾部，使其沿径向扩张，呈倒刺状。轴向移动形成连锁反应使通用节能快速锚杆锚固体的每节均因轴向移动而导致径向扩张，形成由若干节倒刺组成的棒状锚固体。倒刺组成的棒状锚固体2使通用节能快速锚杆只能进，不能退。当通用节能快速锚杆的锚固体2，到达钻孔合适位置时，拧紧锚杆尾螺纹上的螺母，使托盘与钻孔表面贴紧，锁死。锚固体2对孔壁产生环向的径向弹性张力，紧紧挤压孔壁，与孔壁之间产生轴向摩擦力，从而形成锚固力。此外，托盘紧压孔口岩壁，使岩石近似处于三向应力状态。尾部螺母必须用机械或力矩扳手拧紧，确保严防松动。通用节能快速锚杆具有安装简单，锚固可靠，初锚力大，永久锚固力随围岩移动而增长。锚杆杆体稳定，锚固力大，节省材料，施工速度快，支护效果好的优点。
权利要求1.一种简便快捷可靠型锚杆，包括内端部有锚杆头的锚杆体及其外端部配装的托盘、垫片和螺母，其特征在于锚杆体在锚杆头内侧套装有压紧弹簧支撑的锚固体，锚固体外周套装有约束片；所述锚固体为约束片脱离后，在压紧弹簧压缩下呈倒刺状的多节型锚固体。
2.根据权利要求I所述锚杆，其特征在于所述呈倒刺状是压紧弹簧挤压锚固体的最末节，使锚固体每一节的头部都插入与其相邻一节的尾部，使其沿径向扩张呈倒刺状。
3.根据权利要求2所述锚杆，其特征在于所述呈倒刺状是锚固体沿轴向移动挤压和沿径向扩张形成的。
4.根据权利要求I所述锚杆，其特征在于所述约束片直径大于钻孔径；所述锚杆头后面根部制有与锚固体前端对应的环形槽。
5.根据权利要求I或者2或者3或者4所述锚杆，其特征在于所述锚固体为后节前端抵住前节后端内周的后部分瓣式多级套管，所述压紧弹簧支撑在最后一级套管式锚固体的后部分瓣的后端内周，该后部分瓣的外周再套装约束片。
6.根据权利要求5所述锚杆，其特征在于所述压紧弹簧收缩在最后一级套管式锚固体的后部分瓣与锚杆体上的弹簧座之间。
7.根据权利要求6所述锚杆，其特征在于所述压紧弹簧的收缩方式为旋紧收缩或者压紧收缩。
8.根据权利要求7所述锚杆，其特征在于所述旋紧收缩是所述压紧弹簧后端与所述弹簧座或者锚杆体周向卡接，所述压紧弹簧前端与所述锚杆体周向卡接并且被约束片通过最后一级套管式锚固体的后部分瓣间接约束或者与最后一级套管式锚固体的后部分瓣周向卡接，被约束片间接约束。
9.根据权利要求7所述锚杆，其特征在于所述压紧收缩是所述压紧弹簧前端与所述锚杆体轴向卡接，并且被约束片通过最后一级套管式锚固体的后部分瓣间接约束。
专利摘要本实用新型涉及一种简便快捷可靠型锚杆，为解决现有锚杆结构复杂锚固速度慢问题，其包括内端部有锚杆头的锚杆体及其外端部配装的托盘、垫片和螺母，锚杆体在锚杆头内侧套装有压紧弹簧支撑的锚固体，锚固体外周套装有约束片；所述锚固体为约束片脱离后，在压紧弹簧压缩下呈倒刺状的多节型锚固体。所述锚固体为后节前端抵住前节后端内周的后部分瓣式多级套管，所述压紧弹簧支撑在最后一级套管式锚固体的后部分瓣的后端内周，该后部分瓣的外周再套装约束片。其具有锚杆杆体稳定，锚固力大，节省材料，施工速度快，支护效果好的优点。
文档编号E21D21/00GK202544884SQ201220164680
公开日2012年11月21日 申请日期2012年4月18日 优先权日2012年4月18日
发明者回树林, 李治中 申请人:回树林, 李治中