专利名称：多楔式竹锚杆的制作方法
技术领域：
本实用新型属于煤矿围岩护帮锚杆。
现有煤矿围岩护帮锚杆，主要有木锚杆，水泥竹锚杆，水泥金属锚杆，这些锚杆均存在一些不足之处1、木锚杆其杆体强度受木质及木纹布置影响较大，杆体强度不易满足护帮要求，锚固头为单楔点接触锚固，锚固力仅5－10KN，加工工艺复杂，成本高。
2、水泥竹锚杆和水泥金属锚杆这二种锚杆其锚固头受水泥锚固剂质量及操作工艺影响较大，导致锚杆锚固头失效率高；水泥锚固剂需经一定固化时间才能锚固，故锚杆安装后不能立即起支护作用；安装工艺工人不易掌握等。
本发明目的，为了克服现有煤矿围岩护帮锚杆的不足之处，提供一种锚固性能可靠，操作简单、成本低，能够立即承受支护功能的护帮锚杆。
本发明目的是由如下技术方案实现的。下面结合最佳实施例给出的
如下本实用新型多楔式竹锚杆，主要由杆体、锚固装置、紧固装置组成，其特征在于1、杆体(1)由1－2片整根竹片制成，二端头分双叉，杆体横截面应大于0.5cm2，如图2、3所示。
2、锚固装置包括侧楔(2)和中楔(3)，中楔(3)插入在杆体(1)的端头分叉处，侧楔(2)内壁紧贴杆体(1)端头的外壁，侧楔、中楔及杆体端头构成锚杆的锚固头，如图1所示。
3、紧固装置由托板(6)和尾楔(4)组成，如图1所示。
4、侧楔(2)内壁带锥度，外壁为平面或带凸台的园柱面；内壁的锥度ln＝tgα应满足如下公式K1≥ (tg+k2)/(1-k2tgα) 式中K1为侧楔(2)外壁与锚杆孔壁摩擦系数，K2为侧楔(2)内壁与杆体外壁摩擦系数。
侧楔(2)横截面应满足与杆体(1)组装后横截面外接圆直径D一般不大于锚杆孔(9)的孔径；侧楔(2)长度L不能小于50mm。
本实施例侧楔(2)如图4、5、6、7、8、9所示。侧楔(2)由二个支侧楔组成，支侧楔可连成一体或分体。用木料、塑料等材料制成，长度L为200mm。
5、外壁带凸台的园柱面的侧楔，如图4、5、6所示。其内壁底部设有定位槽(5)，定位槽(5)的形状应与杆体(1)的外壁相吻合。
6、中楔(3)形状呈扁锥形(如图12、13所示)或扁梯形(如图10、11所示)，其锥度lm＝2tgα1，一般应满足公式k3≥tgα1的要求，式中K3为杆体(1)内壁与中楔(3)摩擦系数。
图1为本实用新型多楔式竹锚杆总装及工作示意图；图2为本实用新型多楔式竹锚杆杆体图；图3为本实用新型多楔式竹锚杆杆体C－C剖示放大图；图4为本实用新型多楔式竹锚杆带凸台园柱形侧楔(连体)正视图；图5为本实用新型多楔式竹锚杆带凸台园柱形侧楔(连体)A－A剖示图6为本实用新型多楔式竹锚杆带凸台园柱形侧楔(连体)B－B剖示图；图7为本实用新型多楔式竹锚杆扁锥形侧楔(分体)正视图；图8为本实用新型多楔式竹锚杆扁锥形侧楔(分体)侧视图；图9为本实用新型多楔式竹锚杆扁锥形侧楔(分体)d－d剖示图；图10为本实用新型多楔式竹锚杆扁梯形中楔主视图；图11为本实用新型多楔式竹锚杆扁梯形中楔K向图；图12为本实用新型多楔式竹锚杆扁锥形中楔主视图；图13为本实用新型多楔式竹锚杆扁锥形中楔G向图；图14为本实用新型多楔式竹锚杆锚固头按装后受力示意图；图15为本实用新型多楔式竹锚杆工作状态时杆体锚固端受力示意图；本实用新型多楔式竹锚杆属于煤矿围岩护帮锚杆，用于阻止巷壁围岩外移。因矿山井下工作场所开掘后，围岩(8)由于受地压作用要发生变形、移动，有时甚至发生片落，安装护帮锚杆是有效控制围岩(8)片落，维护围岩稳定的有效办法。下面分三方面阐述本实用新型多楔式竹锚杆的锚固原理。
第一方面，安装锚杆时，锚杆的锚固头紧固原理本锚杆安装时，锚杆从锚固头开始送入锚杆孔(9)至孔底后，将专用安装套管套在锚杆杆体(1)上，并送入锚杆孔(9)中，用锤用力捣安装套管尾部，使锚杆侧楔(2)向锚杆孔(9)孔底移动，侧楔(2)移动过程中不断地与杆体(1)的端头、中楔(3)背紧，然后取出安装套管，锚杆尾端装托板(6)，再背紧尾楔(3)，安装完毕。
从上述安装过程参照图14，分析锚杆锚固头紧固原理。侧楔(2)受安装套管外击力f作用时向锚杆孔(9)孔底移动，由于锚杆孔(9)孔径所限，侧楔(2)对锚杆孔(9)孔壁及杆体(1)产生正压力N1、N2，与此同时，孔壁及杆体(1)对侧楔(2)相应的产生反作用力N′1、N′2，与此同时杆体(1)还对中楔(3)产生正压力N3，中楔(3)对杆体(1)产生反作用力N′3。从上可见，锚杆孔(9)孔壁、侧楔(2)、杆体(1)、中楔(3)之间产生正压力N1、N2、N3及反作用力N′1、N′2、N′3，从而将锚杆锚固头紧固牢。
第二方面锚固工作状态时杆体锚固端工作原理，参照图15所示。
本锚杆安装完毕后，当围岩由于受地压作用产生移动，而围岩(8)外移是随围岩(8)距巷壁(7)距离不同而不同，近者外移量大，远者外移量小，产生一个位移差△Y。巷壁围岩(7)直接作用在锚杆托板(6)上一个外推力，托板(6)受外推力后通过尾楔(4)转移在杆体(1)上，杆体(1)受外拉力M，但又由于锚杆锚固头部已在安装时紧固牢，杆体(1)受外拉力的同时，锚杆的锚固头对杆体(1)施加一个内拉力M′，最后以反作用力的形式传递给巷壁(7)，阻止巷壁(7)不能产生过大的外移量及片落，从而维护了围岩稳定。
当锚杆的杆体(1)受外拉力M后，中楔(3)和杆体(1)作整体同步移动，但由于侧楔(2)对杆体(1)施加正压力N2，而且正压力N2随杆体(1)外移而逐渐增大，使杆体(1)在外移过程中(在正压力作用下)，侧楔(2)内壁对杆体(1)产生摩擦力f2，f2＝N2·K2，f2与N2之合力M′作用于杆体(1)上，M′方向与M相反，从而起到平衡或缓冲外力M的作用。即锚杆锚固头起到了锚固作用。
第三方面巷壁围岩移动时除水平向外移动外，还有纵向向下滑动或滑动趋势。由于本锚杆的杆体为竹片制成，具有一定的柔性(即适度可弯性)，对围岩向下滑动具有较好的适应性。
本实用新型多楔式竹锚杆主要优点1、多楔式锚固头锚固力可靠，锚固力可达10－20KN以上。
2、安装操作简单，锚固基本不会失效，成功率高。
3、锚杆安装完毕就能立即承载荷，能够及时有效的支护巷壁围岩。
4、结构简单、成本低，适于大批量生产。如侧楔、中楔、尾楔结构及制造工艺简单，适于大批量生产。
权利要求1.多楔式竹锚杆，主要由杆体、锚固装置、紧固装置组成，其特征在于1)杆体由1-2片整根竹片制成，二端头分双叉；2)锚固装置包括侧楔和中楔，中楔插入在杆体的端头分叉处，侧楔内壁紧贴杆体端头的外壁，侧楔、中楔及杆体端头构成锚杆的锚固头；3)紧固装置由托板和尾楔组成。
2.根据权利要求1所述竹锚杆，其特征在于侧楔内壁带锥度，外壁为平面或带凸台的园柱面。
专利摘要本实用新型属于煤矿围岩护帮锚杆，由杆体、侧楔、中楔、尾楔、托板构成。杆体由1—2片竹片制成，二端头分双叉，侧楔、中楔与杆体一端构成锚固头，杆体尾端用托板和尾楔紧固。侧楔内壁带锥度，外壁为平面或带凸台的圆柱面。中楔呈扁锥形或扁梯形，锥度与侧楔相匹配。本锚杆锚固力可靠，可达10—20KN以上，安装操作简单，安装完毕后就能立即承受载荷，及时支护围岩，成本低，适于大批量生产等优点。
文档编号E21D21/00GK2204002SQ9421582
公开日1995年7月26日 申请日期1994年7月1日 优先权日1994年7月1日
发明者苏引昌, 韩武学, 梁诚成, 张跃荣 申请人:煤炭科学研究总院太原分院