大直径矿用锚索的制作方法
【专利摘要】一种大直径矿用锚索由索体、锚具、托板及搅拌接头构成。索体由索体钢丝、头部刚性芯管、柔性芯管、尾部刚性芯管、阻流索箍、索箍、头部索箍及导向索头等构成。索体外径为Ф30～50mm。头部刚性芯管、柔性芯管、尾部刚性芯管位于索体中心，依次连接；三芯管可用对应的头部刚性芯杆、柔性芯杆、尾部刚性芯杆代之。索体树脂锚固段外圆周上采用索箍式或涨环式或外绕钢丝式的扩径结构，以扩大索体树脂锚固段的直径、减少索体与钻孔的直径差，提高树脂搅拌效果和锚固力。为非煤矿山应用锚索解决了大孔径锚索的树脂锚固问题。可根据现场要求，利用现有高强钢丝加工不同直径的大直径矿用锚索。
【专利说明】
大直径矿用锚索
技术领域
[0001]本实用新型涉及地下工程、隧道等岩土工程支护或补强加固用锚索，特别是一种适合非煤矿山用的大直径矿用锚索。
【背景技术】
[0002]目前在矿山及岩土工程中使用的锚索主要分为两类，一类为树脂锚索，另一类为注浆锚索。由于树脂锚索具有施工速度快、预应力高、加工简单、成本低等优点，在矿山井巷支护中大量使用。树脂锚索是先用树脂将锚索索体锚固，然后在锚索尾部装上托盘、索具进行张拉预紧。要保证锚固质量，索体直径与钻孔直径之差要求在6?1mm范围内。但在一些非煤矿山或其他地下工程中，由于围岩坚硬，采用钻眼台车施工，钻孔直径大，一般在50?75mm范围。目前国内生产用于加工锚索索体的钢绞线的最大直径为29_，与大直径钻孔不相适应。如果配用现有规格的锚索，则需采用手持式钻机打眼，施工速度慢，劳动强度高，噪音污染大，操作难度高，而且人在未支护的顶板下施工安全隐患大。
【发明内容】
[0003]为了克服已有技术的矿用锚索不适于在非煤矿山坚硬围岩大直径钻孔锚固的不足，本实用新型提供一种大直径矿用锚索，它能适用非煤矿山或其他地下工程在围岩坚硬、采用钻眼台车施工大直径钻孔的条件下，进行围岩锚固支护的需要。
[0004]本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是:
[0005]大直径矿用锚索由索体、锚具、托板及搅拌接头等构成。索体由索体钢丝等构成。索体的前部是树脂锚固段，锚具和托板安装于索体的尾部，搅拌接头固联于索体的尾端。索体前部的树脂锚固段的中心内置有头部刚性芯管或头部刚性芯杆;索体中部的中心内置有柔性芯管或柔性芯杆;索体尾部的中心内置有尾部刚性芯管或尾部刚性芯杆。头部刚性芯管或头部刚性芯杆、柔性芯管或柔性芯杆、尾部刚性芯管或尾部刚性芯杆，自索体头部至尾部依次连接。索体的外径为Φ30πιπι?Φ 50mm。索体树脂锚固段外圆周上设有下述三种扩径结构的其中之一，三种扩径结构是:索箍式、涨环式、外绕钢丝式。
[0006]本实用新型的有益效果是:
[0007]①可根据现场钻孔直径、锚固力的要求，利用现有高强钢丝加工不同直径的大直径矿用树脂锚索，解决了非煤矿山用大直径矿用锚索的树脂锚固问题。
[0008]②锚索索体采用中空结构，两端采用刚性芯管或刚性芯杆，保证了索体尾部索具紧固索体不收缩，上端树脂锚固可靠；中间采用柔性芯管可使索体弯曲，在狭小的空间施工长销索，且重量轻、成本低，施工方便。
[0009]③索体上部采用索箍式、涨环式或外绕钢丝式扩径结构，扩大索体的直径，减少索体与钻孔的直径差，提高树脂搅拌效果和锚固力。
【附图说明】
[0010]图1:本实用新型索箍式的大直径矿用锚索的整体结构示意图。
[0011]图2:本实用新型涨环式的大直径矿用锚索的整体结构示意图。
[0012]图3:索箍式大直径矿用锚索索体部分的外形结构示意图。
[0013]图4:涨环式大直径矿用锚索索体部分的外形结构示意图。
[0014]图5:钢丝外绕式大直径矿用锚索索体部分的外形结构示意图。
[0015]图6(a):图3中的A-A剖面放大视图。
[0016]图6(b)、图6(c):索箍的主视、俯视放大视图。
[0017]图中:1-搅拌接头、2-锚具、3-尾部刚性芯管、4-柔性芯管、5-阻流索箍、6_索箍、7_头部索箍、8-导向索头、9-头部刚性芯管、10-树脂锚固剂、11-索体、12-托板、13-索体钢丝、14-涨环、15-外绕钢丝。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0019]实施例1:
[0020]在图1中示出本实用新型的一种结构，即索体的树脂锚固段为索箍式扩径结构的大直径矿用锚索。它由索体11、锚具2、托板12、搅拌接头I构成。索体11由索体钢丝13、头部刚性芯管9、柔性芯管4、尾部刚性芯管3、阻流索箍5、索箍6、头部索箍7，以及导向索头8构成。
[0021]锚索索体11的前部是用树脂锚固剂10实现端锚的树脂锚固段。锚具2和托板12安装于锚索尾部的索体11上。搅拌接头I固联于索体的尾端，亦即尾部刚性芯管的后端，与索体钢丝13固联。图中，锚索的上部，即锚索的前部或头部;锚索的下部，即锚索的后部或尾部。
[0022]索体11前部树脂锚固段的中心内置有头部刚性芯管9;索体中部的中心内置有柔性芯管4;索体尾部的中心内置有尾部刚性芯管3。头部刚性芯管9、柔性芯管4、尾部刚性芯管3，自索体头部至尾部依次连接。
[0023]索体11的树脂锚固段外圆周上设置有索箍式扩径结构。所谓扩径结构，即用于扩大索体直径、减少索体与钻孔的直径差、提高索体树脂锚固段的搅拌效果和树脂锚固的密实度、阻止树脂锚固剂向外流动。
[0024]索箍式扩径结构是由安装在索体树脂锚固段外圆周的头部索箍7、后端的外圆周的阻流索箍5，以及设置在头部索箍7与阻流索箍5之间的两个索箍6构成。该例的索箍总数共四个，构成四索箍结构。索箍6的个数可根据实际需要增减，在二?六个之间选择。
[0025]图3示出的索箍式扩径结构由设在索体树脂锚固段上的五个索箍:头部索箍7、阻流索箍5，以及二者之间的三个索箍6构成。该例为五索箍的扩径结构。
[0026]头部索箍7、索箍6、阻流索箍5的外圆周前后端外缘有倒角;头部索箍7、索箍6的外圆周面上有纵肋。倒角使锚索安装时更加顺畅，纵肋可提高索体树脂锚固段的搅拌效果。头部索箍7同时起锁紧钢丝的作用。阻流索箍5的作用主要是防止树脂锚固剂10向外流。
[0027]图6(b)、图6(c)示出索箍6的结构。索箍6的外圆周前后端外缘有倒角，外圆周面上有纵肋。头部索箍7与之相同，阻流索箍5有倒角、无纵肋。
[0028]索体11的树脂锚固段前端端头，亦即头部刚性芯管9的前端端头，安装导向索头8。导向索头8有利于锚索锚索在钻孔内的顺利安装。
[0029]搅拌接头I装在尾部刚性芯管末端，亦即锚索后部的末端。搅拌接头I的横断面是六方形，如图6(a)所示。搅拌接头的横断面也可为四方形或其他形状。搅拌接头I用于连接旋转搅拌设备，带动锚索完成树脂搅拌。搅拌接头的形状、尺寸与旋转搅拌设备配套。
[0030]索体11的外径一般采用范围为Φ 30mm?Φ 50mm。索体钢丝13是采用高强钢丝捻成。通过在索体中心置入的芯管来增大锚索的直径，来达到大直径矿用锚索的要求。通过改变内置芯管的直径，来调整锚索的外径，以满足现场的要求。
[0031]索体钢丝13可选择高强螺旋肋钢丝或光面钢丝，钢丝的直径在Φ 4mm?Φ 9mm之间，钢丝股数在8?30之间。
[0032]头部刚性芯管9必须具有足够的刚性和强度，以保证锚索在受力过程中芯管不发生破坏和收缩变形;可选用厚壁钢管、合金材料管件、高强度有机或无机非金属管材。
[0033]尾部刚性芯管3同样须具有足够的刚性和强度，并适应锚索搅拌扭转和锚具锚固不收缩的要求;可选用与头部刚性芯管同样的材料，也可根据实际需求选择不同材料。
[0034]锚索中部采用柔性芯管，一方面使锚索维持可弯曲性，另一方面降低锚索的整体重量。柔性芯管可采用塑料、橡胶、纤维或者其他高分子聚合材料，也可采用刚性金属或非金属材料制作的链段式柔性管。
[0035]导向索头8是因钻孔孔径与树脂锚固剂的尺寸较大，为方便锚索在钻孔中定位，实现锚固剂的充分搅拌而设。导向索头8与刚性芯管联接后安装在锚索前部端头。导向索头8与刚性芯管的联接可采用焊接、铆接或者螺纹连接等。
[0036]实施例2:
[0037]在图2中示出本实用新型的另一种结构形式，即索体树脂锚固段为涨环式扩径结构的大直径矿用锚索。它由索体11、锚具2、托板12、搅拌接头I构成。索体11由索体钢丝13、头部刚性芯管9、柔性芯管4、尾部刚性芯管3、阻流索箍5、索箍6、头部索箍7、导向索头8，以及涨环14构成。
[0038]本例索体树脂锚固段采用的扩径结构为涨环式，亦即在索体树脂锚固段上的阻流索箍5与头部索箍7之间、树脂锚固段内的索体高强钢丝13与头部刚性芯管9之间加涨环14，使索体加有涨环14的部位呈笼形。故涨环式扩径结构又称笼形结构。
[0039]图4示出本例的涨环式扩径结构。它是在索体树脂锚固段的阻流索箍5与头部索箍7之间、索体钢丝13与头部刚性芯管9之间，加两个涨环14，形成两个笼形结构。所加涨环14根据实际需求可选择一?三个，形成一个?三个笼形结构。其余与实施例1相同。
[0040]实施例3:
[0041]在图5中示出本实用新型的第三种结构形式，即索体树脂锚固段为钢丝外绕式扩径结构的大直径矿用锚索。它由索体11、锚具2、托板12、搅拌接头I构成。索体11由索体钢丝13、头部刚性芯管9、柔性芯管4、尾部刚性芯管3、阻流索箍5、索箍6、头部索箍7、导向索头8，以及外绕钢丝15构成。
[0042]钢丝外绕式扩径结构，即在索体树脂锚固段上的阻流索箍5与头部索箍7的中间设置一个索箍6，于阻流索箍5与索箍6之间以及索箍6与头部索箍7之间，分别用直径较索体高强钢丝13粗的外绕钢丝15缠绕在索体11上。外绕钢丝15的旋向与锚索钢丝13旋向一致，夕卜绕钢丝15的两端与其两端的头部索箍7、索箍6或索箍6、阻流索箍5通过焊接固联。每两个索箍之间缠绕的外绕钢丝15为四?六匝，可以根据实际需要增减，但不少于四匝。本例外绕钢丝15的直径为Φ6ι?πι?Φ8ι?πι。其余与实施例1相同。
[0043]实施例4、5、6:
[0044]将实施例1、2、3的大直径矿用锚索的尾部刚性芯管3、柔性芯管4、头部刚性芯管9，分别对应换成尾部刚性芯杆、柔性芯杆、头部刚性芯杆。其余分别与实施例1、2、3对应相同。
[0045]除此以外，索体内置的芯管和芯杆也可混合搭配;如:索体前部中心有头部刚性芯杆，索体尾部有尾部刚性芯杆，而索体中部中心有柔性芯管。
[0046]应用举例:
[0047]某矿顶板上3m处含有一软弱夹层，需施工5m长的树脂锚索。该矿采用XX钻眼台车施工，施工的钻头、锚索孔的直径Φ 56mm，按照“三径匹配”的原则，加工索体直径Φ 33mm的大直径矿用锚索。锚索索体的树脂锚固段采用索箍式扩径结构。在树脂锚固段I米长范围内共设各种索箍五个。各索箍宽30mm。距端头Im处的阻流索箍的直径稍大，为51mm，其余索箍直径为50mm，索箍的间距为220mm。锚索的头部和尾部刚性芯管选用直径Φ25πιπι高强度钢管，壁厚5_;中部的柔性芯管选用加强型塑料管，壁厚3_。索体由21股直径Φ4_的高强螺旋肋钢丝紧密缠绕在芯管上捻制而成。钢丝旋向为右捻。导向索头直接焊接在头部刚性芯管前端。
【主权项】
1.一种大直径矿用锚索，包括索体(11)、锚具(2)、托板(I2)及搅拌接头(I);索体(II)包括索体钢丝(13);索体(11)的前部是树脂锚固段，锚具(2)和托板(12)安装在索体的尾部，搅拌接头(1)固联在索体的尾端;其特征在于:所述的索体(11)前部树脂锚固段的中心有头部刚性芯管(9)或头部刚性芯杆；索体(11)中部的中心内置有柔性芯管(4)或柔性芯杆;索体(11)尾部的中心有尾部刚性芯管(3)或尾部刚性芯杆;头部刚性芯管(9)或头部刚性芯杆、柔性芯管(4)或柔性芯杆、尾部刚性芯管(3)或尾部刚性芯杆，自索体头部至尾部依次连接;索体(11)的外径为Φ 30mm?Φ 50mm;索体(I I)树脂锚固段的外圆周上设有下述三种扩径结构其中之一，三种扩径结构是:索箍式、涨环式、外绕钢丝式。2.根据权利要求1所述的大直径矿用锚索，其特征在于:所述的索箍式扩径结构是由安装在索体树脂锚固段前端外圆周的头部索箍(7)、安装在索体树脂锚固段后端的外圆周的阻流索箍(5)，以及设置在头部索箍(7)与阻流索箍(5)之间的二?六个索箍(6)构成。3.根据权利要求1所述的大直径矿用锚索，其特征在于:所述的涨环式扩径结构是由安装在索体树脂锚固段前端外圆周的头部索箍(7)、安装在索体树脂锚固段后端的外圆周的阻流索箍(5)，以及设置在头部索箍(7)与阻流索箍(5)之间、索体钢丝(13)与头部刚性芯管(9)之间的涨环(14)构成；索体加有涨环(14)的部位呈笼形;所加涨环(14)为一?三个，形成的笼形为一?三个。4.根据权利要求1所述的大直径矿用锚索，其特征在于:所述的钢丝外绕式扩径结构是由安装在索体树脂锚固段前端外圆周的头部索箍(7)、安装在索体树脂锚固段后端外圆周的阻流索箍(5)、设置在头部索箍(7)和阻流索箍(5)中间的索箍(6)，以及外绕钢丝(15)构成;外绕钢丝(15)缠绕在头部索箍(7)与索箍(6)之间和索箍(6)与阻流索箍(5)之间的索体(11)上，其旋向与锚索的钢丝(13)旋向一致；外绕钢丝(15)的两端与其两端的头部索箍(7)、索箍(6)或索箍(6)、阻流索箍(5)相固联;索箍间缠绕的外绕钢丝(15)为四?六匝。5.根据权利要求1所述的大直径矿用锚索，其特征在于:所述的索体(11)的前端和头部刚性芯管(9)的前端装有一个导向索头(8)。6.根据权利要求2或3或4所述的大直径矿用锚索，其特征在于:所述的头部索箍(7)、索箍(6)、阻流索箍(5)的外圆周前后端外缘有倒角;头部索箍(7)、索箍(6)的外圆周面上有纵肋。
【文档编号】E21D21/00GK205532661SQ201620084616
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月28日
【发明人】蒋敬平, 陆锋, 宋晓红, 李建建
【申请人】山东安科矿山支护技术有限公司