张拉锁紧锚杆的制作方法

本实用新型涉及一种锚杆。更具体地说，本实用新型涉及张拉锁紧锚杆。

背景技术：

多年来国内外的实践经验表明，锚杆支护是煤巷唯一经济、有效的支护技术。我国国有重点煤矿锚杆支护率已超过80％，是煤矿实现高产高效生产必不可少的关键技术之一。目前煤矿基本使用高强度、高预应力、强力支护技术，需要给锚杆施加较大的轴向力。

煤矿常用锚杆的制作工艺，将热轧螺纹钢，根据使用要求截取不同的长度，最为常用的2.4m，然后在杆体一端加工成圆形，长度150-200mm，然后加工螺纹，常是滚丝加工螺纹。在煤矿现场使用，在煤矿巷道的围岩体内钻合适钻孔，在钻孔放入树脂锚固剂，锚杆螺纹段依次安装托盘、球垫、螺母、锚杆搅拌器，连接锚杆钻机，推动锚杆进入钻孔，到达预定深度后，转动推进锚杆钻机，搅拌锚固剂，锚杆锚固后，拧紧螺母，提供初始锚杆预紧力。扭矩越大，锚杆预紧力越大，为增加锚杆预紧力，使用各种机具继续增大锚杆扭矩。锚杆支护，提供控制锚杆预紧力的方法主要有两种：(一)直接法，主要是液压拉伸得到锚杆预紧力，使用专门的中空千斤顶拉伸锚杆到预定的轴向力，然后拧紧螺母，卸载千斤顶得到预紧力，(二)间接法，通过给螺母施加较大的扭矩，锚杆获得较大的轴向力。第一种方法，施工工艺复杂，不能满足煤矿锚杆支护的施工速度的要求。第二种方法在煤矿最为普遍，施工工艺简单。但是有2个明显不足，(一)施工过程中，不能较好控制扭矩大小，工程中锚杆预紧力大小不一。(二)锚杆获得轴向预紧力的同时，锚杆受到扭剪应力的作用，锚杆的实际应力是锚杆轴向预紧应力1.3倍，降低锚杆承载能力，锚杆容易拉断。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供张拉锁紧锚杆，使在表面平整围岩体中，张拉锁紧锚杆端部只承受拉力作用，符合锚杆力学结构特征，提高了锚杆支护能力，有利于维持巷道围岩稳定性。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了张拉锁紧锚杆，包括：

杆体，其由锚固段和自由段组成，锚固段锚固于锚杆孔中，自由段由位于锚杆孔中的部分和位于锚杆孔外的外露段组成，外露段的尾部设置有加工段，加工段为圆柱体形；

托盘，其套设在所述外露段上；

球垫，其套设在所述外露段上；

锁具，其套设在所述加工段上，球垫位于所述托盘和所述锁具之间，锁具通过球垫顶压托盘。

优选的是，所述的张拉锁紧锚杆中，所述杆体由热轧螺纹钢制成。

优选的是，所述的张拉锁紧锚杆中，所述外露段由第一段和第二段组成，第一段和第二段的连接处位于托盘围成的区域内，第一段和第二段可拆卸地连接，加工段位于第二段上。

优选的是，所述的张拉锁紧锚杆中，所述第一段和所述第二段可拆卸地连接的具体方式为：

所述第一段上与第二段连接的一端朝向第二段凸设有一圆柱体形的凸起，所述凸起上设置有外螺纹，所述第二段上与第一段连接的一端朝内凹设有一圆柱体形的凹槽，所述第二段上形成凹槽的内侧壁上设置有内螺纹，所述第一段和所述第二段通过内螺纹和外螺纹螺纹连接。

优选的是，所述的张拉锁紧锚杆中，所述第二段上非加工段的部分上未设置凹槽的部分内部中空，并与所述凹槽连通，且其内设置有一块第一隔板，所述第一隔板与所述凹槽相隔一定距离，所述第一隔板上设置有一个第一开口，所述第二段上位于第一隔板两侧的部分通过所述第一开口连通，所述第一隔板的底部为螺旋形；

所述张拉锁紧锚杆，还包括：

第一连接杆，其固设在所述凸起上远离所述第一段的底面的中部上，所述第一连接杆沿所述凸起的轴线方向设置；

两块第一挡块，其沿所述第一连接杆的长度方向间隔设置在所述第一连接杆的外侧壁上；

其中，两块第一挡块设置为：当所述凸起穿过所述凹槽时，所述两块第一挡块也能穿过所述凹槽；所述第一连接杆和所述远离凸起的第一挡块能同时穿过所述第一开口，当所述凸起带动所述远离凸起的第一挡块转动时，所述第一开口不干涉所述远离凸起的第一挡块转动，当所述第一段和所述第二段无缝连接时，所述第一隔板卡在两块第一挡块之间；

所述第一隔板的底部设置为：当所述远离凸起的第一挡块在第一隔板的下方转动时，所述远离凸起的第一挡块与所述第一隔板的底部相贴合。

优选的是，所述的张拉锁紧锚杆中，所述第二段上非加工段的部分上未设置凹槽的部分内部中空，并与所述凹槽连通，且其内设置有一块第二隔板，所述第二隔板与所述凹槽相隔一定距离，所述第二隔板上设置有一个第二开口，所述第二段上位于第二隔板两侧的部分通过所述第二开口连通，所述第二隔板的底部为螺旋形；

所述张拉锁紧锚杆，还包括：

第二连接杆，其固设在所述凸起上远离所述第一段的底面的中部上，所述第二连接杆沿所述凸起的轴线方向设置；

第二挡块，其设置在所述第二连接杆的外侧壁上，并与所述凸起相隔一定距离；

其中，所述第二挡块设置为：当所述凸起穿过所述凹槽时，所述第二挡块也能穿过所述凹槽；所述第二连接杆和所述第二挡块能同时穿过所述第二开口，当所述凸起带动所述第二挡块转动时，所述第二开口不干涉所述第二挡块转动，当所述第一段和所述第二段无缝连接时，第二隔板卡在第二挡块和所述凸起之间；

所述第二隔板的底部设置为：当所述第二挡块在第二隔板的下方转动时，所述第二挡块与所述第二隔板的底部相贴合。

本实用新型至少包括以下有益效果：

本实用新型在表面平整围岩体中，张拉锁紧锚杆杆体端部只承受拉力作用，符合锚杆力学结构特征，提高了锚杆支护能力，有利于维持巷道围岩稳定性。

本实用新型的张拉锁紧锚杆施工过程，使用千斤顶张拉提供预紧力，能够较好保持预紧力一致性，提高了施工质量。

本实用新型的杆体由锚固段和自由段组成，第一段和第二段可拆卸地连接，在杆体受到拉力时，外螺纹和内螺纹间的摩擦力能防止第一段和第二段间松动，第一隔板和两块第一挡块或第二隔板、凸起和第二挡块也能进一步提高第一段和第二段间连接的稳定性，当需要回收第二段时，转动第二段，即可将第二段取下，这样能节省成本，提高第二段、托盘、球垫和锁具等的利用率。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1是根据本实用新型一个实施例的张拉锁紧锚杆的结构示意图；

图2是根据本实用新型一个实施例的第一段和第二段连接后的结构示意图；

图3是根据本实用新型一个实施例的第一连接杆和第一挡块位于第一开口中的结构示意图；

图4是根据本实用新型一个实施例的第一挡块位于第一隔板下方时的结构示意图；

图5是根据本实用新型另一个实施例的第一段和第二段连接后的结构示意图；

图6是根据本实用新型一个实施例的杆体的尾部铣扁后的结构示意图；

图7是根据本实用新型一个实施例的杆体的尾部铣槽后的结构示意图；

图8是根据本实用新型一个实施例的杆体的尾部是圆形的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型提供张拉锁紧锚杆，如图1所示，包括：

杆体1，其由锚固段100(如图1所示的填充部分)和自由段110组成，锚固段100锚固于锚杆孔中，自由段110由位于锚杆孔中的部分和位于锚杆孔外的外露段组成(即杆体上位于锚杆孔中的部分并不是全部被锚固)，外露段的尾部设置有加工段，加工段为圆柱体形；

托盘2，其套设在所述外露段上的加工段或非加工段的部分上；

球垫3，其套设在所述外露段上的加工段或非加工段的部分上；

锁具4，其套设在所述加工段上，球垫3位于所述托盘2和所述锁具4之间，锁具4通过球垫3顶压托盘2。锁具4为现有技术中的任何一种，例如现有的由锁环和夹片组成的锁具4。

本方案提供的张拉锁紧锚杆的制作过程基本和普通锚杆类似，制作时，将不同直径的热轧螺纹钢根据使用要求截取不同的长度，然后在杆体1一端长度约为150-200mm处，去掉横肋，加工成圆形，形成加工段，保证杆体1全长基本等强度，然后根据搅拌器的不同，在圆形杆体1的尾部铣扁，如图6所示，或在圆形杆体1的尾部铣槽，如图7所示，或者直接是圆形的，如图8所示。杆体1尾部加工成圆形，有利于锚杆张拉锁紧时，锁具4顺利推进。

具体使用过程如下：在煤矿巷道的围岩体内钻合适钻孔，在钻孔中放入树脂锚固剂，将张拉锁紧锚杆的尾部插入专用搅拌器，搅拌器连接锚杆钻机，推动锚杆进入钻孔，到达预定深度后，转动推进锚杆钻机，搅拌锚固剂，待锚杆的锚固段100锚固后，卸掉锚杆钻机和搅拌器。然后在锚杆外露段，依次安装托盘2、球垫3，锁具4，把专用张拉千斤顶安装在杆体1尾部，开动动力源，进行锚杆张拉，达到预定载荷后，卸载张拉千斤顶。锚杆的使用方法与现有的锚杆的使用方法相同。其工作原理是：利用锁具4与锚杆张拉机具的配合，对已在围岩中锚固好的锚杆进行张拉，张拉机具松开后，锚杆在弹性力作用下带着夹片有向岩面运动的趋势，由于锁环内壁是锥形，夹片越向锥底运动受到阻力越大，夹片对锚杆夹得越紧，使锚杆不能产生径向移动，由于锁具4有较好止退功能，张拉引起的径向力最终通过锚杆前端锚固剂和后端锁具4传递给锚固的岩石，对岩石产生了压应力从而使将巷道周围岩体彼此挤紧，形成一个能承受较大载荷的力学结构体，能抵抗较高的地应力，从而达到巷道支护安全、稳定的目的。

在另一种技术方案中，所述的张拉锁紧锚杆中，所述锚杆由热轧螺纹钢制成。

在另一种技术方案中，所述的张拉锁紧锚杆中，所述外露段由第一段和第二段组成，第一段和第二段的连接处位于托盘围成的区域内，第一段和第二段可拆卸地连接，加工段位于第二段上。锚杆在使用时第一段和第二段连成一体，需要回收时，拆下第二段，即可对第二段进行回收利用。

在另一种技术方案中，所述的张拉锁紧锚杆中，所述第一段和所述第二段可拆卸地连接的具体方式为：

所述第一段上与第二段连接的一端朝向第二段凸设有一圆柱体形的凸起101，所述凸起101上设置有外螺纹，所述第二段上与第一段连接的一端朝内凹设有一圆柱体形的凹槽111，所述第二段上形成凹槽111的内侧壁上设置有内螺纹，所述第一段和所述第二段通过内螺纹和外螺纹螺纹连接。这样能将第一段和第二段固定在一起。在对锚杆进行张拉时，依靠内螺纹和外螺纹间的摩擦力，防止第一段和第二段脱离。

在另一种技术方案中，所述的张拉锁紧锚杆中，如图2所示，所述第二段上非加工段的部分上未设置凹槽111的部分内部中空，并与所述凹槽111连通，且其内设置有一块第一隔板112，所述第一隔板112与所述凹槽111相隔一定距离，所述第一隔板112上设置有一个第一开口113，如图3所示，所述第二段上位于第一隔板112两侧的部分通过所述第一开口113连通，所述第一隔板112的底部为螺旋形；

所述张拉锁紧锚杆，还包括：

第一连接杆102，其固设在所述凸起101上远离所述第一段的底面的中部上，所述第一连接杆102沿所述凸起101的轴线方向设置；

两块第一挡块103，其沿所述第一连接杆102的长度方向间隔设置在所述第一连接杆102的外侧壁上；

其中，两块第一挡块103设置为：当所述凸起101穿过所述凹槽111时，所述两块第一挡块103也能穿过所述凹槽111；所述第一连接杆102和所述远离凸起101的第一挡块103能同时穿过所述第一开口113，当所述凸起101带动所述远离凸起101的第一挡块103转动时，所述第一开口113不干涉所述远离凸起101的第一挡块103转动，当所述第一段和所述第二段无缝连接时，所述第一隔板112卡在两块第一挡块103之间；

所述第一隔板112的底部设置为：当凸起101带动所述远离凸起101的第一挡块103在第一隔板112的下方转动时(如图4所示)，所述远离凸起101的第一挡块103与所述第一隔板112的底部相始终贴合(即第一隔板112的底部的弧度与所述远离凸起101的第一挡块103的旋转路径相同，这样第一隔板112不会限制所述远离凸起101的第一挡块103的转动，也能使最后第一隔板112卡在两块第一挡块103之间)，此时第一连接杆102穿设在第一开口113中。

本方案提供的张拉锁紧锚杆的使用方法与现有的锚杆的使用方法相同。使用前，将凸起101插入凹槽111中，再旋转第一段或第二段，凸起101和两块第一挡块103逐渐旋入凹槽111中，之后两块第一挡块103穿过凹槽111，朝第一隔板112移动，随着凸起101不断旋入凹槽111中，第一连接杆102和远离凸起101的第一挡块103从第一隔板112的一侧(靠近凹槽111的一侧)穿过第一开口113，随着凸起101继续朝凹槽111内转动，第一挡块103转至第一隔板112的另一侧，待靠近凸起101的第一挡块103与第一隔板112相抵时，所述第一段和所述第二段无缝连接，所述第一隔板112卡在两块第一挡块103之间。在对锚杆进行张拉时，依靠内螺纹和外螺纹间的摩擦力，能防止第一段和第二段脱离。第一隔板112和两块第一挡块103能进一步提高第一段和第二段间连接的稳定性。当需要回收第二段时，转动第二段，即可取下第二段，这样能节省成本，提高第二段的利用率。

在另一种技术方案中，所述的张拉锁紧锚杆中，如图5所示，所述第二段上非加工段的部分上未设置凹槽111的部分内部中空，并与所述凹槽111连通，且其内设置有一块第二隔板114，所述第二隔板114与所述凹槽111相隔一定距离，所述第二隔板114上设置有一个第二开口，所述第二段上位于第二隔板114两侧的部分通过所述第二开口连通，所述第二隔板114的底部为螺旋形；第二隔板114的结构同第一隔板112的结构。

所述张拉锁紧锚杆，还包括：

第二连接杆104，其固设在所述凸起101上远离所述第一段的底面的中部上，所述第二连接杆104沿所述凸起101的轴线方向设置；

第二挡块105，其设置在所述第二连接杆104的外侧壁上，并与所述凸起101相隔一定距离；

其中，所述第二挡块105设置为：当所述凸起101穿过所述凹槽111时，所述第二挡块105也能穿过所述凹槽111；所述第二连接杆104和所述第二挡块105能同时穿过所述第二开口，当所述凸起101带动所述第二挡块105转动时，所述第二开口不干涉所述第二挡块105转动，当所述第一段和所述第二段无缝连接时，所述第二连接杆104穿设在所述第二开口中，第二隔板114卡在第二挡块105和所述凸起101之间；

所述第二隔板114的底部设置为：当所述第二挡块105在第二隔板114的下方转动时，所述第二挡块105与所述第二隔板114的底部相贴合(即第二隔板114的底部的弧度与所述第二挡块105的旋转路径相同，这样第二隔板114不会限制第二挡块105的转动，也能使最后第二隔板114卡在第二挡块105和凸起101之间)，此时第二连接杆104穿设在第二开口中。

本方案提供的张拉锁紧锚杆的使用方法与现有的锚杆的使用方法相同。使用前，将凸起101插入凹槽111中，再旋转第一段或第二段，凸起101和第二挡块105逐渐旋入凹槽111中，之后第二挡块105穿过凹槽111，朝第二隔板114移动，随着凸起101不断旋入凹槽111中，第二连接杆104和第二挡块105从第二隔板114的一侧(靠近凹槽111的一侧)穿过第二开口，随着凸起101继续朝凹槽111内转动，第二挡块105转至第二隔板114的另一侧，待第二挡块105与第二隔板114相抵时，所述第一段和所述第二段无缝连接，所述第二隔板114卡在第二挡块105和凸起101之间。在对锚杆进行张拉时，依靠内螺纹和外螺纹间的摩擦力，能防止第一段和第二段脱离。第二隔板114、凸起101和第二挡块105能进一步提高第一段和第二段间连接的稳定性。当需要回收第二段时，转动第二段，即可取下第二段，这样能节省成本，提高第二段的利用率。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。