一种用于巷道支护的涨壳挤压摩擦锚杆的制作方法

本发明涉及一种用于巷道支护的涨壳挤压摩擦锚杆，特别是一种用于矿山含水较多的坚硬岩体中巷道支护涨壳挤压摩擦锚杆。

背景技术：

巷道在软岩矿区及高应力叠加状态下，支护起来十分困难，锚杆是现代煤矿当中巷道支护的基本组成部分，是一种结构简单的主动支护，它能最大限度地保持围岩的稳定性和完整性，同时具有施工方便、效率高，有利于加快施工进度，节约成本的特点。传统锚杆需注入砂浆，再插入锚杆，再上紧螺母，并检查预应力，有的树脂药卷锚杆则采用先放入树脂药卷，再插入锚杆搅拌。

现有锚杆的锚固技术需要先注入砂浆，再插入锚杆，再上紧螺母，并检查预应力；而药卷锚杆则采用先放入树脂药卷，再插入锚杆，搅拌待树脂固化，再进行上螺母预紧等工序，这些锚杆工作方式操作时间长，工序繁杂，有碍于施工进度，因此，对于锚杆的理想要求为安装锚杆能迅速形成锚固力，控制岩体变形，同时施工简单，在井下复杂的应力环境与工程施工条件下能有较强的适应能力。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种用于巷道支护的涨壳挤压摩擦锚杆，该锚杆是前端中空、中间置入预装膨胀剂的塑料软管结构，从而简化了施工，免去了注浆搅拌工序，同时在井下钻孔里多水的情况下，本膨胀剂能有效的吸收水分，不但不会减少锚固力，反而会增加反应的效果，体积膨胀的更加剧烈，与周围的围岩之间的摩擦力会随之增强。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下。

一种用于巷道支护的涨壳挤压摩擦锚杆，包括锚杆前端中空杆体、塑料软管、膨胀剂、连接套筒、实心锚杆、托盘及六角螺母；其特征在于：所述锚杆是由所述锚杆前端中空杆体通过所述连接套筒与所述实心锚杆连接构成；

所述锚杆前端中空杆体的中空内套设有底部封闭的塑料软管，并在塑料软管中注入膨胀剂后封闭；

所述锚杆前端中空杆体的外侧面分别设有十二个开口的钢片，所述钢片在被膨胀剂挤压后，构成一向外扩张状态的涨壳式锚固结构；

所述膨胀剂的组成及其含量是每100g按cao90g、mgo2g、sio23g、al2o33g和fe2o32g构成，并由此组成的膨胀剂每70g与30g的水混合，搅拌成浆体。

在上述技术方案中，所述膨胀剂是在搅拌过程中加入重量为总重量1%的工业碱。

在上述技术方案中，所述膨胀剂发生反应后，在无约束的状态下，体积增大为原体积的2倍，在有约束的状态下，体积增大为原体积的1.5倍。

上述一种用于巷道支护的涨壳挤压摩擦锚杆的技术方案，与现有技术相比的有益效果是：本发明通过提前搅拌膨胀剂，将膨胀剂注入塑料软管后置于锚杆前端中空杆体内，十分钟后反应增加体积，有效地填充了锚杆与钻孔之间的缝隙，通过膨胀剂压实缝隙后的摩擦力，提高了锚固质量；同时锚杆前端中空杆体侧的钢片扩张，进一步地提高了锚杆与膨胀剂之间的摩擦力，而且简化了施工工序，提高了施工效率。

附图说明

图1是涨壳挤压摩擦锚杆的锚杆前端中空杆体钢片未打开的结构示意图。

图2是涨壳挤压摩擦锚杆的锚杆前端中空杆体钢片打开后的结构示意图。

图3是涨壳挤压摩擦锚杆的实心锚杆结构示意图。

图4是连接套筒结构示意图。

图5是连接套筒结构示意图的左视结构图。

图6是涨壳挤压摩擦锚杆施工结构示意图。

图7是涨壳挤压摩擦锚杆的剖面结构示意图。

图中：1：锚杆前端中空杆体；2：锚杆前端中空杆体尾部螺纹；3：膨胀剂；4：钢片；5：连接套筒；6：内螺纹；7：实心锚杆头部螺纹；8：实心锚杆；9：实心锚杆尾部螺纹；10：上部岩层；11：老顶；12：直接顶；13：托盘；14：垫片；15：六角螺母；16：塑料软管。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的技术方案作出进一步的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如附图1所示的涨壳挤压摩擦锚杆，包括锚杆前端中空杆体1和可张开钢片4，所述的锚杆前端中空杆体1为一个中空的杆体，其中杆体侧面分别有十二个开口钢片4，可用于膨胀剂3在杆体内膨胀溢出使用，另外这十二个开口钢片4在被膨胀剂挤压后，形成一个向外张开的状态，形成了涨壳式锚固的形态。其中锚杆前端中空杆体尾部设置连接外螺纹2，通过连接套筒5内部的螺纹6连接实心杆体8的外螺纹7。

将搅拌好的膨胀剂3灌入到塑料软管16后放入锚杆前端中空杆体1中，当膨胀剂3开始反应，向外膨胀时，钢片4被动打开，自动支撑住锚杆前端中空杆体1，防止锚杆前端中空杆体1发生移动。

所述膨胀剂3的组成及其含量每100g按cao90g、mgo2g、sio23g、al2o33g和fe2o32g构成，由此组成的膨胀剂3每70g与30g的水混合，搅拌成浆体。用机械或手工（用手搅拌要戴橡胶手套）搅拌成具有流动性的均匀浆体，确保膨胀剂3完全溶解到水中，若膨胀剂3和水反应速度过快，需加入重量不超过总重量1%的工业碱抑制反应速率。

由于膨胀剂3发生反应后，在无约束条件下体积增大为原体积的2倍左右，有约束情况下约为原体积的1.5倍，因此由此形成的摩擦力提供了锚杆的竖向约束。

将装填好的锚杆前端中空杆体1放入钻孔中，安装好连接套筒5，通过连接套筒5内部的螺纹6连接实心杆体8的外螺纹7。

将锚杆顶入钻孔底部，下端通过安装托盘13、垫片14及六角螺母15来进行固定。

技术特征：

技术总结
一种用于巷道支护的涨壳挤压摩擦锚杆是由锚杆前端中空杆体通过连接套筒与实心锚杆连接构成；在所述锚杆前端中空杆体内套设有底部封闭的塑料软管，并在塑料软管中注入膨胀剂后封闭；在所述锚杆前端中空杆体的侧面分别设置有十二个开口钢片，在被膨胀剂的挤压后，构成一向外扩张状态的涨壳式锚固结构。本发明通过提前搅拌膨胀剂并注入塑料软管后套入锚杆前端中空杆体，有效地填充锚杆与钻孔之间的缝隙，提高了锚固质量，同时锚杆前端中空杆体的侧面钢片的扩张，进一步地提高了锚杆与膨胀剂之间的摩擦力，简化了施工工序，提高了施工效率。

技术研发人员：郝兵元;章嘉康;李志宏;郭计云;康立勋
受保护的技术使用者：太原理工大学
技术研发日：2017.07.10
技术公布日：2017.11.03