I的活塞12是缩入状态，即如图1所示，退锁止退环154的后端面与锥形环14的前端面贴合，退锁止退环154的后端面压迫锚杆夹片133，使锚杆夹片133锥形外部位于锥形环14的内部锥形孔后端的极限位置，夹片弹簧132处于压缩状态，即锚杆夹片133处于张开位置。
[0034]本施加锚杆预紧力装置的工作原理是:利用锚杆锁具2与锚杆张拉机具I的配合，对已在围岩中锚固好的锚杆进行张拉，使用时，先在锚杆3的尾端先套入锚杆托板4，然后将锁具锚环21的小孔端面向锚杆3的尾端套入并顶靠在锚杆托板4上，然后将锁具夹片22塞实在锁具锚环21的锥形孔的内壁与锚杆3杆体之间；将初始状态的锚杆张拉机具I的顶头外套15中央的安装孔对正锚杆3的外露端套入，此时锚杆锁具2位于顶头外套15的前段小腔内，开动液压系统，活塞12在压力油的作用下顶出，带动顶头外套15整体向前移动使退锁止退环154的后端面脱离锥形环14的前端面，此时锚杆夹片133即在夹片弹簧132的作用下沿锥形环14的内部锥形孔向前移动并收缩内径、直至咬合住锚杆3的尾端并咬紧，活塞12继续前伸，顶头外套15的前端与锚杆托盘4接触、顶实，此时外套体151内挡板的前端面顶靠在锁具锚环21的后端面上、退锁止退环154前部阶梯套的前端面顶靠在锁具夹片22的后端面上，退锁止退环154在顶头内弹簧153的作用下使锁具夹片22与锁具锚环21始终处在紧密配合中，液压系统继续加压，锚杆3即被向后方拽拉、顶头外套15顶着锁具夹片22向里推，锚杆3被施加预紧力，当达到设计值后泄压即可完成预紧力的施加，此时锁具锚环21和锁具夹片22都处在最终位置上，液压系统卸载后锚杆3与锁具夹片22之间不会产生位移，锚杆3在弹性力作用下带着锁具夹片22有向岩面运动的趋势，由于锁具锚环21内壁是锥形，锁具夹片22越向锥底运动受到阻力越大、锁具夹片22对锚杆3夹得越紧，使锚杆3不能产生径向移动，实现了减少预紧力损失的功能，由于锚杆锁具有较好止退功能，张拉引起的径向力最终通过锚杆3头部锚固剂和外露锁紧机构传递给锚固的岩石，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；
[0035]完成预紧力施加后液压系统反方向供油，活塞12回缩，带动顶头外套15整体向后移动使退锁止退环154的后端面逐渐与锥形环14的前端面贴合，同时锥形环14的前端面推动锚杆夹片133向后方移动压缩夹片弹簧132,锚杆夹片133逐渐张开、松开锚杆3的尾端，抽出锚杆张拉机具I即可；
[0036]在对锚杆锁具2进行拆除回收时，可打开顶头外套15拆除顶头内弹簧153，在进行张拉时顶头外套15的前端与锚杆托盘4接触，外套体151内挡板的前端面顶靠在锁具锚环21的后端面上，锚杆托盘4和锁具锚环21向前移动，由于退锁止退环154失去了顶头内弹簧153的顶推作用，因此退锁止退环154不再对锁具夹片22有顶推作用，锁具夹片22即原地不动，锚杆托盘4和锁具锚环21向前移动即与锁具夹片22分开，停止张拉依次取出锁具夹片22和锁具锚环21，完成锚杆锁具2的拆除。
[0037]锚杆锁具在拉力试验机上试验的情况:用ct22mm、335MPa锚杆与锚杆锁具配套试验，试验前时，锚杆达到220KN拉力破断，锚杆锁具没有发生破坏，说明锁具能达到锚杆能力的要求。
[0038]为了进一步保证顶头外套15在随活塞12移动的过程中的同轴移动稳定性，作为本实用新型的进一步改进方案，所述的阶梯连接套152的内径前段尺寸与活塞12的内径尺寸相同，内径后段设有安装台阶，阶梯连接套152通过安装台阶与活塞12的前端固定连接，阶梯连接套152的内径前段在顶头外套15随活塞12移动的过程中沿锥形环14的外径轴向方向辅助定心，保证了顶头外套15在随活塞12移动的过程中的同轴移动稳定性。
[0039]为进一步保证锚杆夹片133移动时的通畅性，作为本实用新型的进一步改进方案，所述的锚杆夹片133的外部锥度设置为1:5?1:20。
[0040]为进一步保证锚杆锁具2锁住锚杆3时的止退效果，作为本实用新型的进一步改进方案，所述的锁具锚环21的锥形孔的锥度设置为1:10?1:50。
[0041]为进一步保证锚杆锁具锁住锚杆5的止退效果，作为本实用新型的改进方案，所述的锁具夹片22设置为三片、且中心对称设置于锁具锚环21的锥度孔内。
[0042]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3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，施工人员和锚杆张拉机具I立即可施工其他锚杆3，既可起到及时保护顶板的作用，又可实现锚杆3的快速安装；预紧力可在锚杆张拉机具I压力表中直接读取，预紧力大小可通过调节锚杆张拉机具I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3，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2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2和锚杆托板4，回收的锚杆锁具2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。
【主权项】
1.一种施加锚杆预紧力装置，包括锚杆张拉机具(I)和锚杆锁具(2)，锚杆张拉机具Cl)包括缸体(11)、活塞(12)、穿心套(13)、锥形环(14)和顶头外套(15)，缸体(11)上设有进油口与回油口 ；活塞(12)是空心套结构，配合设置在缸体(11)内部；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I (131)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；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，其特征在于， 所述的顶头外套(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； 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；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。
2.根据权利要求1所述的施加锚杆预紧力装置，其特征在于，所述的阶梯连接套(152)的内径前段尺寸与活塞(12)的内径尺寸相同，内径后段设有安装台阶，阶梯连接套(152)通过安装台阶与活塞(12)的前端固定连接。
3.根据权利要求1或2所述的施加锚杆预紧力装置，其特征在于，所述的锚杆夹片(133)的外部锥度设置为1:5?1:20。
4.根据权利要求1或2所述的施加锚杆预紧力装置，其特征在于，所述的锁具锚环(21)的锥形孔的锥度设置为1:10?1:50。
5.根据权利要求1或2所述的施加锚杆预紧力装置，其特征在于，所述的锁具夹片(22)设置为三片、且中心对称设置于锁具锚环(21)的锥度孔内。
【专利摘要】本实用新型公开了一种施加锚杆预紧力装置，包括锚杆张拉机具（1）和锚杆锁具（2），锚杆张拉机具包括缸体（11）、活塞（12）、穿心套（13）、锥形环（14）和顶头外套（15）；锚杆锁具包括锁具锚环（21）和锁具夹片（22）。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或锚杆锁具拆除，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；可实现快速安装；对失效锚杆再次进行张拉即可恢复预紧力，可节约锚杆费用，且可回收锚杆锁具重复使用。
【IPC分类】E02D5-74, E21D20-00
【公开号】CN204311448
【申请号】CN201420770294
【发明人】张卫东, 李剑锋, 刘思佳, 黄志彬, 邹永德, 尹振云, 师健, 刘兆义, 何岗, 王直亚, 赵东城, 贾宇, 缪永, 陈国旗, 施汉忠, 吕礼国
【申请人】徐州矿务集团有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年12月10日