专利名称：动压软岩巷道用可伸缩恒力让压锚杆的制作方法
技术领域：
本发明涉及地下工程支护装置领域，尤其涉及一种动压软岩巷道用可伸縮恒カ让压锚杆。
背景技术：
随着煤矿开采深度的増加，软岩问题越来越严重，动压软岩巷道的支护难题越来越突出。动压软岩巷道具有三个特点一是围岩所处的岩体环境复杂，岩体软弱、破碎、松散，受扰动影响频繁；二是围岩的物理和力学性能特殊，岩石強度低、风化严重，流变性大； 三是巷道来压显现強烈且不稳定，围岩初期来压快，变形量大，稳定后围岩仍以一定速度长时间持续大变形，围岩的稳定性难以控制。因此，动压软岩巷道经常受到毁坏，需要进行专门支护。现有常用的动压软岩支护方式主要分为两类ー类是使用U型钢重叠加上紧固装置，做成有摩擦力的棚架。这种钢棚架事先安装在开拓好的巷道上，当巷道来压或变形应カ 超过棚架承受摩擦阻力吋，相重叠的U型钢滞压滑动，围岩初步卸压后趋于平衡，从而达到巷道围岩保持完整和稳定性。但是这种支护方式消耗钢材量大，劳动强度高，投资多。另ー 类方式是以锚喷为主的系列支护技木，包括锚喷、锚网喷、锚喷网架、锚注、预应カ锚索支护等。其中，以锚喷系列技术成本相对较低，是动压软岩支护的主要方式。但是，锚喷系列支护方式必须使用锚杆。现有锚杆难以适应动压软岩巷道的长期变形的状况、支护阻力不足， 巷道变形量大。锚杆的螺帽、螺纹、托盘、杆体和锚固剂由于这些构件和技术不等強，在动压软岩巷道中使用时容易受动压影响造成螺纹滑丝、托盘破碎或锚固剂强力不足，导致围岩松动，冒落而受到破坏，从而影响正常的生产和安全，并增加了矿井开拓的成本。国外可伸长锚杆有德国蒂森型及前苏联的杆体弯曲波浪型，该类锚杆恒阻工作阶段不稳定，不能做到锚杆的平稳承载，受冲击地压的影响较大。国内最典型的可伸长锚杆主要有中国矿业大学的“H型”及“改进型”杆体可伸长锚杆，“H型”和“改进型”的可伸长锚杆，对锚杆尾部进行了机械加工和热处理，尾部强度较高能够发挥锚杆的強度和延伸率。申请号为96115683. X的专利提出了一直膨胀松软岩等强支护体让压锚杆，通过改变锚杆体圆钢的屈強比，调整材质的方法使锚杆具备一定的带负荷延伸的性能。申请号为86208821 的专利提出了ー种伸縮式锚杆，该锚杆由不移动的头部和可一定的尾部、垫片、垫片固定环組成，锚杆的头部和尾部通过过盈配合組成，在围岩发生变形时锚杆的头部和尾部可产生相对位移。然而，研究证实上述可伸长锚杆的增阻速度还不及传统的树脂锚杆，同时当达到锚杆的屈服强度以后，锚杆的支护阻カ迅速下降，并不能达到恒定的工作阻力状态，并且杆体強度不大，结构复杂，易受扰动影响，都不能适应动压软岩巷道的变形，无法吸收围岩的变形能，也不能做到“让-支，，循环。此外，安徽理工大学的段昌晨和张向阳等提出ー种液压耦合锚杆的设计思路，设计的锚杆是在普通金属锚杆的尾部安装ー种可调控的液压装置，使其能够与围岩形成“初期支护、合理让压、二次补强”的循环耦合作用，且配套的监测装置能够对巷道围岩受カ进行实时监測。但是该锚杆系统需要配置压カ传感器和监控系统，使支护增加太高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，是克服上述现有技术的不足，提供一种动压软岩巷道用可伸縮恒カ让压锚杆，安装在锚杆上的托盘能在围岩发生变形时实现大位移带负荷移动让压，以保护支护装置，避免巷道被毁坏。为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下一种动压软岩巷道用可伸縮恒カ 让压锚杆，由锚杆体、托盘、拉杆、预紧调节螺检、主弹簧、销轴、刀形凸轮、辅弹簧、锚固头框架、滚轮、滚轮架和螺母组成。其中，所述的锚杆体的尾部设有外螺纹，拉杆的头部设有内螺纹，锚杆体与拉杆通过螺纹相连接；托盘套在拉杆上，并通过预紧调节螺栓及螺母与锚固头框架相连接；滚轮架固定在拉杆的尾部，主弹簧套在拉杆上，并位于滚轮架和托盘之间；两个刀形凸轮相对拉杆的轴线呈对称布置，刀形凸轮的一端通过销轴与锚固头框架相连接， 并可绕销轴转动，刀形凸轮的另一端与滚轮始终保持接触状态；辅弹簧的一端固定在锚固头框架上，其另一端与刀形凸轮相连接，两根辅弹簧相对拉杆的轴线呈对称布置；滚轮安装在滚轮架上，且两个滚轮相对拉杆的轴线呈对称布置。托盘可在外力作用下沿着拉杆移动， 同时滚轮沿着刀形凸轮的外轮廓滚动，且在托盘的移动过程中主弹簧和辅弹簧对托盘产生的合成预紧カ基本保持不变，即保持恒力。所述的托盘上设有ー个中心孔和两个螺栓孔，且两个螺栓孔相对中心孔的轴线呈对称布置。当围岩发生变形时，托盘可以沿着拉杆带负荷向外移动让压，以释放应力，且托盘在带负荷移动让压时可保持恒力。当围岩卸压完成后，托盘在主弹簧和辅弹簧的作用下回移补强，实现对围岩的二次加固。在围岩由于应カ扰动反复发生变形时，托盘可再次带负荷外移让压和回移，形成对围岩的“让-支-让”循环支护和柔性支护。本发明设计巧妙，结构紧凑，托盘移动行程大，不仅解决了现有锚杆不能适应动压软岩巷道大变形量的问题，而且除锚杆体外均可拆卸后循环使用，节约成本。
图1为本发明的结构示意图；图2为托盘的结构示意图。图1中1锚杆体；2托盘；3拉杆；4预紧调节螺栓；5主弹簧；6销轴；7刀形凸轮； 8辅弹簧；9锚固头框架；10滚轮；11滚轮架；12螺母；13锚固剂。图2中2托盘；21中心孔；22螺栓孔。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和图示，进ー步阐述本发明。如图1所示，一种动压软岩巷道用可伸縮恒カ让压锚杆，由锚杆体1、托盘2、拉杆 3、预紧调节螺栓4、主弹簧5、销轴6、刀形凸轮7、辅弹簧8、锚固头框架9、滚轮10、滚轮架11 和螺母12組成。其中，所述的锚杆体1的尾部设有外螺纹，拉杆3的头部设有内螺纹，锚杆体1与拉杆3通过螺纹相连接；托盘2套在拉杆3上，并通过预紧调节螺栓4及螺母12与锚固头框架9相连接；滚轮架11固定在拉杆3的尾部，主弹簧5套在拉杆3上，并位于滚轮架11和托盘2之间；两个刀形凸轮7相对拉杆3的轴线呈对称布置，刀形凸轮7的一端通过销轴6与锚固头框架9相连接，并可绕销轴6转动，刀形凸轮7的另一端与滚轮10始终保持接触状态；辅弹簧8的一端固定在锚固头框架9上，其另一端与刀形凸轮7相连接，两根辅弹簧8相对拉杆3的轴线呈对称布置；滚轮10安装在滚轮架11上，且两个滚轮10相对拉杆3的轴线呈对称布置。托盘2可在外力作用下沿着拉杆3移动，同时滚轮10沿着刀形凸轮7的外轮廓滚动，且在托盘2的移动过程中主弹簧5和辅弹簧8对托盘2产生的合成预紧カ基本保持不变，即保持恒力。如图2所示，所述的托盘2上设有ー个中心孔21和两个螺栓孔22，且两个螺栓孔 22相对中心孔21的轴线呈对称布置。使用吋，先在钻好的锚孔内注入锚固剂13，然后迅速插入锚杆体1，在锚杆体1的尾部附近的围岩上挂上锚网(或锚索)，再将装好预紧调节螺栓4的托盘2套在拉杆3上， 接着将拉杆3的头部与锚杆体1的尾部通过螺纹相连接。等锚固剂13凝固后，根据实际エ 况的要求调节螺母12，进而调节锚杆的预紧力。当动压软岩巷道的围岩发生变形时，锚杆体1和托盘2受拉。由于锚杆体1与岩体之间的锚固力的作用而与岩体形成ー个整体，托盘2便在随着围岩变形和其所产生的拉应カ作用下沿着拉杆3带负荷向外移动让压，以释放应カ，且托盘2在带负荷移动让压时可保持恒力。当围岩卸压完成后，托盘2在主弹簧5和辅弹簧8的作用下回移补强，实现对围岩的二次加固。在围岩由于应カ扰动反复发生变形时，托盘可再次带负荷外移让压和回移， 形成对围岩的“让-支-让”循环支护和柔性支护。本发明设计巧妙，结构紧凑，托盘移动行程大，除锚杆体外均可拆卸后循环使用，节约成本。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界疋。
权利要求
1.一种动压软岩巷道用可伸縮恒カ让压锚杆，由锚杆体、托盘、拉杆、预紧调节螺栓、主弹簧、销轴、刀形凸轮、辅弹簧、锚固头框架、滚轮、滚轮架和螺母组成，其特征在干所述的锚杆体的尾部设有外螺纹，拉杆的头部设有内螺纹，锚杆体与拉杆通过螺纹相连接；托盘套在拉杆上，并通过预紧调节螺栓及螺母与锚固头框架相连接；滚轮架固定在拉杆的尾部，主弹簧套在拉杆上，并位于滚轮架和托盘之间；两个刀形凸轮相对拉杆的轴线呈对称布置，刀形凸轮的一端通过销轴与锚固头框架相连接，并可绕销轴转动，刀形凸轮的另一端与滚轮始终保持接触状态；辅弹簧的一端固定在锚固头框架上，其另一端与刀形凸轮相连接，两根辅弹簧相对拉杆的轴线呈对称布置；滚轮安装在滚轮架上，且两个滚轮相对拉杆的轴线呈对称布置。
2.根据权利要求1所述的ー种动压软岩巷道用可伸縮恒カ让压锚杆，其特征在于所述的托盘上设有ー个中心孔和两个螺栓孔，且两个螺栓孔相对中心孔的轴线呈对称布置。
全文摘要
本发明涉及一种动压软岩巷道用可伸缩恒力让压锚杆，由锚杆体、托盘、拉杆、预紧调节螺栓、主弹簧、销轴、刀形凸轮、辅弹簧、锚固头框架、滚轮、滚轮架和螺母组成。锚杆体与拉杆通过螺纹相连接；托盘可在外力作用下沿着拉杆移动，且在移动过程中主弹簧和辅弹簧对托盘产生的合成预紧力基本保持不变，即保持恒力。当动压软岩巷道的围岩发生变形时，托盘通过带负荷移动让压，释放应力。围岩卸压后，托盘回移补强，实现对围岩的二次加固。当围岩因应力扰动反复发生变形时，锚杆可形成对围岩的“让-支-让”循环支护和柔性支护，避免巷道被毁坏。本发明设计巧妙，结构紧凑，托盘移动行程大，除锚杆体外均可拆卸后循环使用，节约成本。
文档编号E21D21/00GK102536283SQ20121004983
公开日2012年7月4日 申请日期2012年2月24日 优先权日2012年2月24日
发明者沈豫浙, 王成军 申请人:安徽理工大学