一种摩擦式恒阻大变形锚杆的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出了一种摩擦式恒阻大变形锚杆，包括杆体、托盘和外螺母，杆体尾端设置有恒阻承力套管，恒阻承力套管外部套装有摩擦套筒，托盘及外螺母依次套装在摩擦套筒尾端。本实用新型可以在巷道围岩发生大变形时自动延伸，保持恒定的工作阻力，因此本实用新型能够通过恒阻大变形吸收围岩能量，以在围岩大变形条件下仍然具有很好的支护作用以保证巷道的稳定。本实用新型结构简单，性能稳定，使用方便。
【专利说明】一种摩擦式恒阻大变形锚杆
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种巷道或隧道用支护设备，特别是指一种摩擦式恒阻大变形锚杆。
【背景技术】
[0002]在矿山工程、水利水电工程或隧道工程等地下工程施工时,地下巷道的开挖会使围岩产生的变形能向自由空间释放。随着开采深度的不断增大，巷道围岩常常表现出大变形的特点，具体表现为软岩大变形、岩爆大变形、冲击大变形或瓦斯突出大变形等。
[0003]锚杆或锚索作为一种地下工程中应用最广、用量最多的支护设备，可以有效的调控围岩自身的承载能力。但是现有的锚杆由于自身延伸率低，无法满足围岩大变形的特点。当围岩出现较大变形时，由于变形初期能量较大，巷道围岩的变形超出锚杆所能承受的范围，将导致锚杆等支护设备失效，进而造成巷道冒顶、塌方等事故。为解决围岩大变形情形下的支护问题，需要锚杆在支护初期受拉产生较大的延伸变形以适应围岩的变形，开发一种高强度、高延伸率的锚杆。
实用新型内容
[0004]本实用新型提出一种摩擦式恒阻大变形锚杆，以解决现有锚杆存在的延伸率低、不能满足巷道围岩大变形需要的问题。
[0005]本实用新型的技术方案是这样实现的:一种摩擦式恒阻大变形锚杆，包括杆体、托盘和外螺母，杆体尾端设置有恒阻承力套管，恒阻承力套管外部套装有摩擦套筒，托盘及外螺母依次套装在摩擦套筒尾端。
[0006]优选地，杆体尾端设有锁定装置，摩擦套筒尾端设有用于安装外螺母的丝扣。
[0007]优选地，恒阻承力套管及锁定装置依次套装于杆体尾端；锁定装置具体为内螺母挡块或锁具。
[0008]优选地，恒阻承力套管外表面设有螺纹，螺纹具体为连续梯形螺旋螺纹或双螺旋螺纹。
[0009]优选地，内螺母挡块外表面设有两个对称的凹槽，所述摩擦套筒内表面相应设有两个对称的凸起。
[0010]优选地，杆体具体为锚索，锁具通过锁瓣与锚索锁紧连接，摩擦套筒的尾端设有供锚索通过的孔，锁具于恒阻承力套管后端通过螺纹连接于摩擦套筒内部，锁具外表面设有两个对称的凸起，摩擦套筒内表面相应设有两个对称的凹槽。
[0011]优选地，摩擦套筒的内部前端设有摩擦阻挡块，摩擦阻挡块与摩擦套筒通过螺纹连接。
[0012]优选地，摩擦阻挡块开有倒角。
[0013]优选地，摩擦套筒具体为设置有防腐保护结构的摩擦套筒；托盘和外螺母之间设有垫圈。[0014]本实用新型的内螺母挡块或锁具是恒阻承力套管形变完毕后的锁定装置；内螺母挡块或者锁具外表面设置有两个对称的凹槽或凸起，摩擦套筒内表面相应设有两个对称的凸起或凹槽则组成限位旋转结构。恒阻承力套管和摩擦阻挡块咬合组成恒阻形变结构，摩擦阻挡块装置于摩擦套筒的前端，在锚杆恒阻变形过程中用于对恒阻承力套管进行摩擦阻挡以达到锚杆变形的恒阻效果。摩擦阻挡块设有倒角，引导恒阻承力套管同轴摩擦的引导结构。
[0015]本实用新型的恒阻承力套管在锚杆受拉应力后向外变形延伸，其最大伸长量为杆体达到屈服强度之前的延伸量。恒阻承力套管外设置的螺纹与摩擦阻挡块咬合摩擦受力，即为锚杆或锚索恒阻力的大小。
[0016]本实用新型的恒阻承力套管、摩擦阻挡块、内螺母挡块或锁具为非等强度形变材料加工，摩擦阻挡块、内螺母挡块和锁具的材质硬度均高于恒阻承力套管外设置的螺纹材质的硬度。摩擦套筒所使用的材质的抗拉强度高于杆体的抗拉强度。
[0017]基于巷道支护理论,适用于顶板表层破碎和上部稳定的顶板的悬吊理论和适用于软弱破碎顶板的压缩拱理论，本实用新型随巷道围岩变形产生自动拉伸而本身不发生破坏且释放围岩变形能，同时维持恒定的工作阻力以保障支护强度的可靠性，允许的延伸范围较大。恒阻承力套管受围岩移动发生变形时，受拉变形的恒定工作阻力根据套管选用材质的不同可控范围在110?130KN、120?140KN、130?150KN等不同区间，具体可根据巷道支护条件、围岩允许的变形大小及围岩应力情况等因素确定。
[0018]本实用新型的有益效果为:
[0019]I)当巷道围岩受地应力及采动影响发生巷道收敛、围岩大变形时，本实用新型随之产生拉伸，围岩中的变形能得到有效释放，在恒阻承力套管拉伸之后仍然能够保持恒定的工作阻力，实现了杆体恒阻变形的功能，对围岩提供持续的支护力，从而保证了巷道围岩的稳定，消除了锚杆支护失效导致的突发性冒顶、片帮、塌方等安全隐患。
[0020]2)本实用新型恒阻承力套管的长度范围为30cm?60cm，其抗拉强度小于锚杆杆体部分。恒阻承力套管受围岩移动发生变形时，受拉变形的恒定工作阻力在锚杆支护预紧力合格的前提下，锚杆恒阻力的可控范围为一个固定区间(如110?130kN)，以适应大变形围岩的支护。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本实用新型一个实施例的结构示意图；
[0023]图2为图1所示的摩擦阻挡块的局部放大图；
[0024]图3为图1所示的凹槽的局部放大图；
[0025]图4为图1所示的凸起的局部放大图；
[0026]图5为本实用新型又一个实施例的结构示意图；
[0027]图6为图5所示凸起的局部放大图；[0028]图7为图5所示凹槽的局部放大图；
[0029]图中:
[0030]1、杆体；1-1、锚索；2、摩擦套筒；21、摩擦阻挡块；22、凸起；22_1、凹槽；3、恒阻承力套管；31、螺纹；4、托盘；5、外螺母；6、内螺母挡块；61、凹槽；61-1、凸起；6_1、锁具；7、垫圈。
【具体实施方式】
[0031]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0032]实施例1
[0033]如图1?4所示，本实用新型包括杆体1、摩擦套筒2、恒阻承力套管3、托盘4、外螺母5和内螺母挡块6，恒阻承力套管3、内螺母挡块6依次套装于杆体I尾端，内螺母挡块6通过杆体I尾端螺纹与杆体I连接，摩擦套筒2套装于恒阻承力套管3外部，托盘4及外螺母5依次套装在摩擦套筒2尾端。摩擦套筒2内部分呈光滑状，外部分呈粗糙状；摩擦套筒2的内部前端位置设有摩擦阻挡块21，摩擦阻挡块21与摩擦套筒2通过螺纹连接。恒阻承力套管3外表面设有螺纹31。
[0034]初始状态时，恒阻承力套管3通过内螺母挡块6紧紧套装于杆体I外部，锚杆整体受拉时，螺纹31与摩擦阻挡块21咬合摩擦受力。当外部轴向拉力大于螺纹31与摩擦阻挡块21之间的摩擦力时，摩擦阻挡块21摩擦螺纹31向外移动，则杆体I与摩擦套筒2之间以恒定的摩擦阻力发生相对位移；当外部轴向拉力小于或与螺纹31与摩擦阻挡块21之间的摩擦力持平时，杆体I与摩擦套筒2之间相对静止；当摩擦阻挡块21运动至杆体I端头，内螺母挡块6与摩擦阻挡块21抱死卡住，恒阻大变形锚杆达到最大行程。随着围岩的变形，当恒阻承力套管3达到拉伸极限时，摩擦套筒2摩擦恒阻承力套管3向巷道内延伸，具有良好的恒阻大变形效果，能够保证巷道支护的稳定。
[0035]为了实现给本实用新型锚杆施加预应力的功能，内螺母挡块6外表面设有两个对称的凹槽61，摩擦套筒2内表面相应设有两个对称的凸起22，安装时凹槽61卡住凸起22，在套筒转动时，锚杆随套筒同步转动，以便对锚杆整体预紧力的施加。摩擦阻挡块21开有倒角。摩擦阻挡块21和内螺母挡块6的材质硬度均高于螺纹31材质的硬度。摩擦套筒2所使用的材质的抗拉强度高于杆体I的抗拉强度。螺纹31具体为连续梯形螺旋螺纹或双螺旋螺纹。摩擦套筒2具体为设置有防腐保护结构的摩擦套筒；托盘4和外螺母5之间设有垫圈7。
[0036]实施例2
[0037]如图5?7所示，本实用新型包括锚索1-1、摩擦套筒2、恒阻承力套管3、托盘4、外螺母5和锁具6-1。恒阻承力套管3与锁具6-1套装于锚索1-1尾端，锁具6-1通过锁瓣与锚索1-1锁紧连接，摩擦套筒2套装于恒阻承力套管3外部，其中摩擦套筒2尾端有通透的孔可供锚索1-1穿出，摩擦套筒2的内部前端设有摩擦阻挡块21，摩擦阻挡块21与摩擦套筒2通过螺纹连接，托盘4和外螺母5依次连接在摩擦套筒2的尾端。恒阻承力套管3外表面设有螺纹31。
[0038]初始状态时，恒阻承力套管3通过锁具6-1紧紧套装于锚索1-1外部，锚索1-1整体受拉时，螺纹31与摩擦阻挡块21咬合摩擦受力。当外部轴向拉力大于螺纹31与摩擦阻挡块21之间的摩擦力时，摩擦阻挡块21摩擦螺纹31向外移动，则锚索1-1与摩擦套筒2之间以恒定的摩擦阻力发生相对位移；当外部轴向拉力小于或与螺纹31与摩擦阻挡块21之间的摩擦力持平时，锚索1-1与摩擦套筒2之间相对静止；当摩擦阻挡块21运动至锚索I端头，锁具6-1与摩擦阻挡块21抱死卡住，恒阻大变形锚索达到最大行程。
[0039]本实用新型为了实现对树脂药卷进行搅拌的功能，如图7所示摩擦套筒2的尾端设有供锚索1-1通过的孔，锁具6-1安装在摩擦套筒2内部，位于恒阻承力套管3后端，摩擦套筒2尾端外表面刻有螺纹，以供托盘4和外螺母5的安装，安装时锚索1-1转动，以便对树脂药卷进行搅拌。
[0040]为了实现本实用新型施加预应力的功能，锁具6-1外表面设有两个对称的凸起61-1，摩擦套筒2内表面相应设有两个对称的凹槽22-1 ;锁具6-1与摩擦套筒2通过螺纹连接。螺纹31具体为连续梯形螺旋螺纹或双螺旋螺纹。摩擦套筒2具体为设置有防腐保护结构的摩擦套筒；托盘4和外螺母5之间设有垫圈7。
[0041]本实用新型同样适用于套在锚索外部进行软岩大变形支护，类似结构类型的套在锚索外部的恒阻变形装置同样属于本专利保护范畴领域内。
[0042]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种摩擦式恒阻大变形锚杆，包括杆体(I)、托盘(4)和外螺母(5)，其特征在于，所述杆体(I)尾端设置有恒阻承力套管(3)，所述恒阻承力套管(3)外部套装有摩擦套筒(2)，所述托盘(4 )及外螺母(5 )依次套装在所述摩擦套筒(2 )尾端。
2.根据权利要求1所述的一种摩擦式恒阻大变形锚杆，其特征在于，所述杆体(I)尾端设有锁定装置，所述摩擦套筒(2 )尾端设有用于安装所述外螺母(5 )的丝扣。
3.根据权利要求2所述的一种摩擦式恒阻大变形锚杆，其特征在于，所述恒阻承力套管(3 )及所述锁定装置依次套装于所述杆体(I)尾端；所述锁定装置具体为内螺母挡块(6 )或锁具(6-1)。
4.根据权利要求3所述的一种摩擦式恒阻大变形锚杆，其特征在于，所述恒阻承力套管(3)外表面设有螺纹(31)，所述螺纹(31)具体为连续梯形螺旋螺纹或双螺旋螺纹。
5.根据权利要求4所述的一种摩擦式恒阻大变形锚杆，其特征在于，所述内螺母挡块(6)外表面设有两个对称的凹槽(61)，所述摩擦套筒(2)内表面相应设有两个对称的凸起(22)。
6.根据权利要求4所述的一种摩擦式恒阻大变形锚杆，其特征在于，所述杆体(I)具体为锚索(1-1 )，所述锁具(6-1)通过锁瓣与所述锚索(1-1)锁紧连接，所述摩擦套筒(2)的尾端设有供所述锚索(1-1)通过的孔，所述锁具(6-1)于所述恒阻承力套管(3 )后端通过螺纹连接于所述摩擦套筒(2)内部，所述锁具(6-1)外表面设有两个对称的凸起(61-1)，摩擦套筒(2)内表面相应设有两个对称的凹槽(22-1)。
7.根据权利要求1?6任一项所述的一种摩擦式恒阻大变形锚杆，其特征在于，所述摩擦套筒(2)的内部前端设有摩擦阻挡块(21)，所述摩擦阻挡块(21)与所述摩擦套筒(2)通过螺纹连接。
8.根据权利要求7所述的一种摩擦式恒阻大变形锚杆，其特征在于，所述摩擦阻挡块(21)开有倒角。
9.根据权利要求8所述的一种摩擦式恒阻大变形锚杆，其特征在于，所述摩擦套筒(2)具体为设置有防腐保护结构的摩擦套筒(2);所述托盘(4)和所述外螺母(5)之间设有垫圈(7)。
【文档编号】E21D21/00GK203515628SQ201320617954
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年10月8日 优先权日:2013年10月8日
【发明者】黄屹峰, 林超, 连小勇, 周建伟 申请人:尤洛卡矿业安全工程股份有限公司