一种吸能抗冲击锚具组件及其安装方法与流程

1.本发明属于煤矿支护技术领域，涉及一种吸能抗冲击锚具组件及其安装方法，尤其是一种具有抗冲击载荷、适应高地压大变形的矿用吸能抗冲击锚具组件及其安装方法。


背景技术：

2.采煤巷道需要用锚索进行支护，普通锚索由钢绞线、锚具组装件、托盘组成，施工时先在煤层(或岩层)上钻孔，在钻好的孔道里先送入树脂锚固剂，然后搅拌钢绞线与树脂锚固剂粘结住，钢绞线下端用托盘支撑锚具套在钢绞线上，紧贴煤层，最后张拉钢绞线，夹片锚具锚死钢绞线，完成锚索的支护功能。
3.但是，采煤过程中随时发生煤层的错动、地压的变化，很多时候锚索承受突如其来的冲击载荷，当产生强度高于锚索破断力的瞬间地压冲击力时，锚索完全没有产生缓慢延伸的时间，这时锚索会直接被冲断或者锚具出现滑脱，从而导致锚固失效，锚具开裂、咬断钢绞线、锚具飞崩，造成锚索的锚固力丧失，给煤矿造成极大的安全隐患。
4.因此，如何研发出一种具有抗冲击载荷、适应高地压大变形的矿用吸能抗冲击锚具组件及其安装方法是本领域技术人员亟待解决的技术难题。
5.经检索，未发现与本发明相同或相似的现有技术的专利文献。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提出一种吸能抗冲击锚具组件及其安装方法，能够有效吸收冲击功，提高冲击载荷下锚具组装件抗冲击性能，保持锚索的锚固力。
7.本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：
8.一种吸能抗冲击锚具组件，包括：垫板、吸能抗冲击调心垫、吸能抗冲击锚环和夹片；所述吸能抗冲击锚环套装在钢绞线上，其外壁上制有外螺纹；该吸能抗冲击锚环的上端部与所述吸能抗冲击调心垫螺纹连接，在该吸能抗冲击调心垫内沿轴向制有与所述外螺纹相适配的内螺纹通孔。
9.而且，所述吸能抗冲击锚环成t字型，其小端部与所述吸能抗冲击调心垫螺纹连接，其大端部与锚环盖螺纹连接，在锚环盖上制有用于穿装钢绞线的中心通孔。
10.而且，所述吸能抗冲击调心垫外表面上半部为球面，与安装在其上方的垫板形成球面接触，下半部为圆柱面。
11.而且，所述垫板为锥面垫板或平面垫板。
12.而且，在所述吸能抗冲击锚环上设有中心内孔，所述夹片可拆卸地安装在该中心内孔中；该夹片为三分式夹片或四切分夹片，所述吸能抗冲击锚环的中心内孔制成锥面，该锥面与该三分式夹片或四切分夹片外端面形状相适配。
13.而且，所述四切分夹片呈圆锥体，包括：两个相对设置的夹片，在每个夹片中间制有弹性槽。
14.一种吸能抗冲击锚具组件的安装方法，包括如下步骤：
15.步骤1、安装垫板：将垫板穿过钢绞线贴合于承压面；
16.步骤2、安装锚环和调心垫：将吸能抗冲击锚环旋入吸能抗冲击调心垫20mm，将夹片放入锚环内，然后将组装好的锚具装于钢绞线上；
17.步骤3、张拉：使用配套张拉设备对钢绞线进行预应力张拉，张拉至预设拉力后卸下张拉千斤顶；
18.步骤4、观察吸能抗冲击锚具组件的夹片跟进是否异常；
19.步骤5、将锚环盖旋紧。
20.而且，在所述步骤1之前还包括如下步骤：
21.检查吸能抗冲击锚具组件各部件是否齐全，是否匹配：吸能抗冲击调心垫内螺纹是否有损伤，吸能抗冲击锚环是否能顺利旋入吸能抗冲击调心垫内。
22.检查张拉设备是否配套，确保设备完好。
23.本发明的优点和有益效果：
24.1、本发明提供一种吸能抗冲击锚具组件，依次通过垫板、吸能抗冲击调心垫、吸能抗冲击锚环、夹片和锚环盖依次有效吸收冲击功，提高冲击载荷下锚具组装件抗冲击性能，保持锚索的锚固力。
25.2、本发明的一种吸能抗冲击锚具组件的安装方法，简单实用，且能够确保吸能抗冲击锚具组件的稳定性。
附图说明
26.图1是本发明的整体结构示意图；
27.图2是本发明的吸能后抗冲击锚具组件的状态示意图；
28.图3是本发明的吸能抗冲击调心垫结构示意图；
29.图4是本发明的吸能抗冲击锚环结构示意图；
30.图5是本发明的锚环盖结构示意图；
31.图6是本发明的四切分夹片示意图；
32.附图标记说明：
33.1-垫板；2-钢绞线；3-吸能抗冲击调心垫；4-吸能抗冲击锚环；5-夹片；6-锚环盖；7-中心通孔；8-中心内孔；9-内螺纹通孔；5-1-弹性槽。
具体实施方式
34.以下结合附图对本发明实施例作进一步详述：
35.一种吸能抗冲击锚具组件，如图1至图6所示，包括：垫板、吸能抗冲击调心垫、吸能抗冲击锚环和夹片；所述吸能抗冲击锚环套装在钢绞线上，其外壁上制有外螺纹；该吸能抗冲击锚环的上端部与所述吸能抗冲击调心垫螺纹连接，在该吸能抗冲击调心垫内沿轴向制有与所述外螺纹相适配的内螺纹通孔。
36.在本实施例中，所述吸能抗冲击锚环成t字型，其小端部与所述吸能抗冲击调心垫螺纹连接，其大端部与锚环盖螺纹连接，在锚环盖上制有用于穿装钢绞线的中心通孔。
37.在本实施例中，所述吸能抗冲击调心垫外表面上半部为球面，与安装在其上方的
垫板形成球面接触，下半部为圆柱面。
38.在本实施例中，所述垫板为锥面垫板或平面垫板。
39.在本实施例中，在所述吸能抗冲击锚环上设有中心内孔，所述夹片可拆卸地安装在该中心内孔中；该夹片为三分式夹片或四切分夹片，所述吸能抗冲击锚环的中心内孔制成锥面，该锥面与该三分式夹片或四切分夹片外端面形状相适配。
40.在本实施例中，所述四切分夹片呈圆锥体，包括：两个相对设置的夹片，在每个夹片中间制有弹性槽。
41.在本实施例中，所述四切分夹片内壁呈齿形。
42.下面对本发明的各个组成部分作进一步说明：
43.所述吸能抗冲击调心垫内孔制有内螺纹通孔，通孔内螺纹与吸能抗冲击锚环外螺纹适配；
44.所述吸能抗冲击调心垫外部上半部为球面，与锚垫板形成球面接触，下半部为圆柱面；
45.所述吸能抗冲击锚环内孔制成锥面与四切分夹片适配，外部制成t型，外径制出外螺纹，小端外螺纹与吸能抗冲击调心垫适配，大端外螺纹与锚环盖连接；
46.所述锚环盖制成通孔，钢绞线从通孔穿出，盖的内孔制出螺纹，内螺纹与吸能抗冲击锚环连接；
47.张拉钢绞线后拧紧锚环盖，压住夹片，在煤矿巷道支护中多数锚索为竖向支护，当地压导致锚索锚具受到冲击载荷时，夹片容易飞出，设计的锚环盖，可有效防止夹片飞出，维护锚索支护的稳定性；
48.所述抗冲击垫板为四方型钢板，两种形状，一种为锥面托盘，中间冲压成圆锥体，在凸起的圆锥体中间制成一个通孔，通孔也为球面，与所述抗冲击调心垫适配，形成面接触；另一种为平面垫板，中间制成通孔，孔为球面形状与普通抗冲击锚环适配；
49.所述四切分击夹片制成圆锥体，再切割成两片，每片中间切开弹性槽，形成四切分夹片，便于套到钢绞线上夹持钢绞线；与钢绞线紧密贴合，夹片内孔制成牙型与钢绞线咬合。
50.一种吸能抗冲击锚具组件的安装方法，包括如下步骤：
51.步骤1、检查吸能抗冲击锚具组件各部件是否齐全，是否匹配：吸能抗冲击调心垫内螺纹是否有损伤，吸能抗冲击锚环是否能顺利旋入吸能抗冲击调心垫内。
52.步骤2、检查张拉设备是否配套，确保设备完好。
53.步骤3、安装垫板：将垫板穿过钢绞线贴合于承压面。
54.步骤4、安装锚环和调心垫：将吸能抗冲击锚环旋入吸能抗冲击调心垫20mm，将夹片放入锚环内，然后将组装好的锚具装于钢绞线上。
55.步骤5、张拉：使用配套张拉设备对钢绞线进行预应力张拉，张拉至预设拉力后卸下张拉千斤顶。
56.步骤6、观察锚具的夹片跟进是否异常，如出现滑丝、跟进不齐、钢绞线划伤严重等不良情况，应及时查找问题所在。
57.步骤7、将锚环盖旋紧。
58.本发明的工作原理是：
59.当高地压(矿压)突然到来时，煤层突然下移，冲击功作用在锥面(追撞)垫板上，椎状的垫板发生弹塑性变形，吸收一小部分冲击功；
60.椎状垫板将力传递给吸能抗冲击调心垫，吸能抗冲击调心垫上端为球面设计，初始安装不正或者由地压变化导致调心托盘变形时，可以随着托盘变形情况调心找正，最大限度使锚索处于一个理想受力状态；吸能抗冲击调心垫内孔加工成螺纹，与吸能抗冲击锚环螺纹连接；
61.吸能抗冲击锚环设计成t型结构，外部加工成螺纹，与调心垫螺纹配合，当高地压到来时，吸能抗冲击锚环外部螺纹和调心垫内螺纹产生较大的挤压变形，吸收大部分冲击功；
62.夹片设计成四切分形状，比普通三片式夹片相比和钢绞线贴合的更紧密，具有抗冲击功能；更有效的将冲击载荷传递给钢绞线；
63.吸能抗冲击锚环和夹片将冲击载荷传递给钢绞线，钢绞线生产一定量的伸长，吸收一部分冲击功；
64.夹片的外端加装一个锚环盖，锚环端盖内孔制成螺纹，和t型锚环螺纹连接，钢绞线张拉后，拧紧锚环端盖，压住夹片，防止冲击载荷到来时，夹片脱落。
65.本发明的工作过程是：
66.本发明工作时，如图1图2所示，钢绞线顺次垫板——吸能抗冲击调心垫——吸能抗冲击锚环——四切分夹片——锚环盖。垫板和矿井侧壁制出的预留孔道，穿钢绞线——锚固钢绞线——安装锚具组装件——进行张拉固定。
67.当高地压(矿压)突然到来时，煤层突然下移，冲击功作用在垫板上，垫板发生弹塑性变形，吸收一小部分冲击功；垫板将力传递给吸能抗冲击调心垫，吸能抗冲击调心垫与吸能抗冲击锚环螺纹连接部分就会产生较大的挤压变形，进而产生位移，吸收较大部分冲击功；
68.吸能抗冲击锚环和四分夹片将冲击载荷传递给钢绞线，钢绞线生产一定量的伸长，吸收一部分冲击功；
69.四分夹片和吸能抗冲击锚环产生少量的位移，吸收一小部分冲击功；
70.本发明的吸能抗冲击调心垫和吸能抗冲击锚环的连接螺纹尺寸，首先确保锚具的静载效率系数达到国家标准要求；螺纹承载力设计值为钢绞线破断负荷的80％～90％，确保螺纹承载力小于钢绞线的屈服载荷，在钢绞线安全承载不产生破坏时螺纹先产生变形，产生移动，吸收冲击功。
71.需要强调的是，本发明所述实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。