施加锚杆预紧力装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种施加锚杆预紧力装置，具体是一种适合于岩土工程、煤矿井下、隧道工程等使用锚杆支护的锚杆用施加锚杆预紧力装置，属于围岩支护技术领域。
【背景技术】
[0002]锚杆支护是在边坡、岩土深基坑等地表工程及隧道、采场等地下硐室施工中采用的一种加固支护方式，是用金属件、木件、聚合物件或其他材料制成杆柱，打入地表岩体或硐室周围岩体预先钻好的孔中，利用其头部、杆体的特殊构造和尾部托板，或依赖于黏结作用将围岩与稳定岩体结合在一起而产生悬吊效果、组合梁效果、补强效果，以达到支护的目的，具有成本低、支护效果好、操作简便、使用灵活、占用施工净空少等优点。
[0003]由于巷道周围不同深度岩体的自身特性及所处应力环境的不同，围岩容易产生不协调变形，所以锚杆在使用时需要对锚杆进行预紧，防止因围岩变形致使锚杆松动进而导致支护失效，合理的锚杆预紧力可以增加岩体的围压，有效改变围岩的应力状态，改善被锚固岩体的力学性能，增大被锚固岩体的强度，发挥围岩自身的承载能力，从而有利于保持巷道围岩的稳定，因此锚杆预紧力大小是锚杆支护的主要参数，也是锚杆材料能否发挥作用的重要指标。
[0004]目前增加锚杆预紧力一般采用螺母紧固的施工方法，即锚杆尾部设置滚丝段外螺纹，通过扭矩扳手或锚杆钻机施加给螺母的扭矩而返算施加的预紧力，扭矩越大锚杆的预紧力越大，但当对锚杆施加300Nm以上螺母扭矩时施工机具很难达到要求，要想获得300Nm以上较大的扭矩主要依靠人力，因此施工人员劳动强度大，且由于施工人员身体素质的不同及操作时间长短的不同，很难确保每根锚杆的螺母扭矩都能达到要求，实际施工中要达到设计预紧力主要靠管理手段来保证，而且预紧力与螺母扭矩对应的关系因锚杆、螺母的材料、施工方法的不同而不同，对于不同的安装条件相同的扭矩可能现不同的预紧力，预紧力出现了可变和不可控性；此外，使用螺母紧固锚杆的预紧力检测较困难，由于预紧力与螺母扭矩对应的关系是因材料、施工方法不同而不同，要想检测预紧力必须通过其他辅助手段才能得到结果，因此操作繁复，且当扭矩过大超过设定值时对锚杆的杆体也会造成损伤；另外，由于井下空气较潮湿，紧固锚杆的螺母很容易锈蚀，当螺母与锚杆尾部锈蚀后，再进行紧固或拆卸均很困难，容易在回采工作面上下隅角形成瓦斯积聚，且更易损害锚杆，螺纹锈蚀后锚杆即报废，无法再次使用。
[0005]现有技术中还出现有采用张拉设备对锚杆施加预紧力，如采用拉爪式结构卡接在锚杆外露端的螺母上进行对锚杆的拉拔，最后仍然采用螺母进行紧固、保持锚杆预紧力，但这种拉爪式结构容易对螺母及与之配合的锚杆外露端螺纹造成损伤，且不能实现锚杆拆除功能，拆除时依然采用拆卸螺母的方式。
【发明内容】
[0006]针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种施加锚杆预紧力装置，能够满足高强度的预紧力锚固要求、且预紧力容易检测、易于拆装及回收利用，在保证锚杆充分发挥其支护性能的前提下实现简便操作、降低施工人员劳动强度。
[0007]为了实现上述目的，本施加锚杆预紧力装置包括锚杆张拉机具和锚杆锁具；
[0008]所述的锚杆张拉机具包括缸体、活塞、穿心套、锥形环和顶头外套,缸体上设有进油口与回油口；
[0009]活塞是空心套结构，配合设置在缸体内部；
[0010]穿心套同心配合设置在活塞内部，其后端通过端盖与缸体固定连接，其前端设有容纳腔I，容纳腔I内设置夹片弹簧，夹片弹簧一端顶接容纳腔I的底部，另一端顶接锚杆夹片，锚杆夹片具有可伸缩内径结构，其外部是锥形套结构、内部是通孔结构，其锥形小径端面向前方设置；
[0011]锥形环固定连接于穿心套的前部、且与穿心套同心设置，锥形环的外径尺寸与活塞的内径尺寸配合，锥形环的内部锥形孔的锥度与锚杆夹片的锥度尺寸配合，锚杆夹片前部配合顶接在锥形环的锥形孔内；
[0012]顶头外套包括外套体、阶梯连接套、顶头内弹簧和退锁止退环，外套体具有腔型结构，通过内挡板分隔为后端的大腔和前段的小腔，内挡板中间设有通孔；阶梯连接套套接安装于外套体的大腔内部后端、锥形环的前端，阶梯连接套与活塞的前端固定连接；阶梯连接套的前端面上沿圆周方向均布有容纳腔II ;顶头内弹簧设置于阶梯连接套的容纳腔II内，一端顶接容纳腔II的底部，另一端顶接退锁止退环；退锁止退环中间的通孔尺寸小于锚杆夹片的内部通孔尺寸，其后端面顶接于锚杆夹片的前端面，退锁止退环前部设有阶梯套结构，阶梯套结构套接在外套体的内挡板通孔上；
[0013]所述的锚杆锁具包括锁具锚环和锁具夹片，锁具锚环是环形结构，其中间的通孔为锥形孔，锥形孔的大径端的外径尺寸大于退锁止退环中间通孔的外径尺寸，锁具锚环轴向方向上的厚度尺寸与外套体内挡板前端面至外套体前端面的距离尺寸配合；
[0014]锁具夹片设置为多片，其外壁弧度尺寸与锁具锚环的锥形孔的锥度配合、内壁弧度尺寸与锚杆的外径尺寸配合，锁具夹片设置在锁具锚环的锥形孔内壁与锚杆杆体之间。
[0015]作为本实用新型的进一步改进方案，所述的阶梯连接套的内径前段尺寸与活塞的内径尺寸相同，内径后段设有安装台阶，阶梯连接套通过安装台阶与活塞的前端固定连接。
[0016]作为本实用新型的进一步改进方案，所述的锚杆夹片的外部的锥度设置为1:5?1:20。
[0017]作为本实用新型的进一步改进方案，所述的锁具锚环的锥形孔的锥度设置为1:10 ?1:50。
[0018]作为本实用新型的进一步改进方案，所述的锁具夹片设置为三片、且中心对称设置于锁具锚环的锥度孔内。
[0019]与现有技术相比，本施加锚杆预紧力装置可适用于多种规格锚杆预紧力安装加固巷道围岩的支护方式，锚杆安装时不需要塑料垫圈及配套的螺母，锚杆搅拌锚固剂后，可直接用锚杆钻机将锚杆锁具沿锚杆推至围岩表面，待锚固剂凝固后即可撤掉锚杆钻机，并形成一定的初始护顶能力，施工人员和锚杆机具立即可施工其他锚杆，既可起到及时保护顶板的作用，又可实现锚杆的快速安装；预紧力可在锚杆张拉机具压力表中直接读取，预紧力大小可通过调节锚杆张拉机具卸压阀或供动力时间长短来获得，可避免因人为因素造成锚杆扭矩力不够，也可避免因扭矩力过大而扭坏锚杆，同时可以降低施工人员的劳动强度；在巷道修复时，对失效锚杆再进行张拉锚杆锁具即可又恢复锚杆预紧力，报废锚杆又行成了支护能力，可节约大量锚杆费用，且在回采时只需张拉即可回收锚杆锁具和托板，回收的锚杆锁具可重复使用，可节省费用，更有利于上下出口采空区侧顶板及时垮落，减少工作面的瓦斯积聚，减少事故。
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型的安装结构示意图；
[0021]图2是本实用新型锚杆张拉机具初始状态时的结构示意图。
[0022]图中:1、锚杆张拉机具，11、缸体，12、活塞，13、穿心套，131、容纳腔I，132、夹片弹簧，133、锚杆夹片，14、锥形环，15、顶头外套，151、外套体，152、阶梯连接套，153、顶头内弹簧，154、退锁止退环,2、锚杆锁具,21、锁具锚环,22、锁具夹片，3、锚杆,4、锚杆托板。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
[0024]如图1、图2所示，本施加锚杆预紧力装置包括锚杆张拉机具I和锚杆锁具2 (以下描述以锚杆锁具2的安装方向为前方)。
[0025]所述的锚杆张拉机具I包括缸体11、活塞12、穿心套13、锥形环14和顶头外套15，
[0026]缸体11上设有进油口与回油口；
[0027]活塞12是空心套结构，配合设置在缸体11内部，在压力油的作用下活塞12可沿缸体11内壁前后移动；
[0028]穿心套13同心配合设置在活塞12内部，其后端通过端盖与缸体11固定连接，其前端设有容纳腔I 131，容纳腔I 131内设置夹片弹簧132，夹片弹簧132 —端顶接容纳腔
I131的底部，另一端顶接锚杆夹片133，锚杆夹片133具有可伸缩内径结构，其外部是锥形套结构、内部是通孔结构，其锥形小径端面向前方设置；
[0029]锥形环14固定连接于穿心套13的前部、且与穿心套13同心设置，锥形环14的外径尺寸与活塞12的内径尺寸配合，锥形环14的内部锥形孔的锥度与锚杆夹片133的锥度尺寸配合，锚杆夹片133前部配合顶接在锥形环14的锥形孔内；
[0030]顶头外套15包括外套体151、阶梯连接套152、顶头内弹簧153和退锁止退环154，外套体151具有腔型结构，通过内挡板分隔为后端的大腔和前段的小腔，内挡板中间设有通孔；阶梯连接套152套接安装于外套体151的大腔内部后端、锥形环14的前端，阶梯连接套152与活塞12的前端固定连接；阶梯连接套152的前端面上沿圆周方向均布有容纳腔
II;顶头内弹簧153设置于阶梯连接套152的容纳腔II内，一端顶接容纳腔II的底部，另一端顶接退锁止退环154 ;退锁止退环154中间的通孔尺寸小于锚杆夹片133的内部通孔尺寸，其后端面顶接于锚杆夹片133的前端面，退锁止退环154前部设有阶梯套结构，阶梯套结构套接在外套体151的内挡板通孔上。
[0031]所述的锚杆锁具2包括锁具锚环21和锁具夹片22，锁具锚环21是环形结构，其中间的通孔为锥形孔，锥形孔的大径端的外径尺寸大于退锁止退环154中间通孔的外径尺寸，锁具锚环21轴向方向上的厚度尺寸与外套体151内挡板前端面至外套体151前端面的距离尺寸配合；
[0032]锁具夹片22设置为多片，其外壁弧度尺寸与锁具锚环21的锥形孔的锥度配合、内壁弧度尺寸与锚杆3的外径尺寸配合，锁具夹片22设置在锁具锚环21的锥形孔内壁与锚杆3杆体之间。
[0033]本施加锚杆预紧力装置使用前的初始状态时锚杆张拉机具