专利名称：一种施加锚杆预紧力的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种施加锚杆预紧力的方法及装置，尤其适用于岩土、井巷、隧道工程的普遍使用的锚杆支护技术。
背景技术：
在地下工程及边坡工程等领域中，锚杆支护是应用最广的加固技术。由于巷道周围不同深度岩体自身特性及所处应力环境不同容易产生不协调变形，所以锚杆在使用时需要用螺母对锚杆进行预紧防止因围岩变形致使螺母松动而导致支护失效。锚杆预应力对巷道支护效果的影响，主要有以下3点:①安装锚杆时给于岩体足够的正压力，阻止围岩的开裂滑移和弱化。②利用预应力对岩体松动的约束和削弱，延缓与遏制围岩强度的降低，控制围岩破裂的过程，发挥围岩自身承载能力。③增加岩体围压，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。目前还没有专用施加锚杆预紧力的机具，一般依靠扭矩扳手或锚杆钻机施加的扭矩而返算施加的预紧力。其基本原理是通过螺母与锚杆滚丝段螺纹的角度实现圆周力到轴力的转换，但当锚杆滚丝段加工粗糙或螺母与托盘摩擦力较大时，对螺母施加的扭矩不能有效转化为锚杆的轴向拉力，导致锚杆安装的预紧力大打折扣，无法达到设定的预紧力；若用锚杆钻机施加预紧力，由于钻机是依靠压风或液压驱动产生的脉冲式扭矩进行张紧，冲击力对锚杆产生的损害更大。同时锚杆设定的预紧力也不能过大，当施加的预紧力超过设计参数时，不仅会造成浪费还会损伤锚杆。因此，在锚杆支护的施工过程中急需一种精确施加预紧力的方法。
发明内容
技术方案:本发明的目的是克服已有技术中的不足之，提供一种结构简单、操作简便、使用效果好的施加锚杆预·紧力的方法及装置。技术方案:本发明的施加锚杆预紧力的方法，包括以下步骤:
第一步，钻孔:用钻机施工出锚杆钻孔，清理孔内残余的水与矿渣，依次往钻孔内塞入锚固剂和锚杆，并在锚杆外露段套上托盘，用手将螺母旋进锚杆滚丝段与托盘接触；
第二步，安装锚杆:将风动凿岩机与螺母连接，旋转螺母并带动锚杆转动以搅拌锚固齐U，等待锚固剂凝固后，卸下风动凿岩机；
第三步，安装锚杆预紧力装置:将锚杆预紧力装置的外壳顶靠在托盘上，在锚杆前端再旋进一个着力螺母，将锚杆预紧力装置的滑杆拉爪扣住着力螺母，并向前旋紧固定环将拉爪锁紧固定；
第四步，施加预紧力:开启液压驱动装置，环形油缸受油液压力带动滑杆向外伸出，通过拉爪对锚杆施加张拉预紧力，观察压力表，当压力表的压力达到设定值后，停止液压驱动装置，然后用扳手旋紧螺母与托盘接触；
第五步，减小环形油缸的压力至零，向后松动固定环，解除对拉爪约束，并取下锚杆预紧力装置，最后卸下锚杆外端的着力螺母。实现上述方法的施加锚杆预紧力装置，包括液压驱动装置，还包括外壳、滑杆、支撑体、环形油缸，所述外壳的前端设有3个支腿，外壳的后端依次设置支撑体和与支撑体相嵌合的环形油缸，外壳设有尾部穿过支撑体和环形油缸的滑杆，滑杆的前端设有拉爪和固定拉爪的固定环，支撑体的外壁上设有连通环形油缸的通道，通道口经管路连接液压驱动装置，液压驱动装置的出口管路上设有压力表，油液通过支撑体内的管路进入环形油缸腔体内。有益效果:本发明可对一般锚杆支护施加精确预紧力，改变了锚杆预紧力由传统的扭矩圆周力向轴力的转换过程的施加，减少了对锚杆材质的要求，避免了对锚杆的损伤，提高了施工效率。使用液压油缸通过滑块直接施加预紧力，可实现预紧力的精确施加，不仅能使锚杆预紧施工轻易的达到设计要求，而且还不会造成因人为施工造成的预紧力过大的浪费。液压油缸结构简单，尺寸较小，适合在井下狭小空间使用。本发明的原理简单，施工过程容易操作，使用的机具结构简单、拆卸方便、易于维修，且可以重复使用，成本较低，具有很强的实用性。
图1是本发明的预紧力加载系统结构示意图，
图2是图1的A-A截面剖面图。图中:1-锚固剂，2-锚杆，3-托盘，4-螺母，5-着力螺母6-拉爪，7_固定环，8_滑杆，9-外壳，10-支撑体，11-环形油 缸，12-液压驱动装置，13-压力表。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述:
本发明的施加锚杆预紧力的方法:用风动凿岩机钻好孔后清理干净孔内残余的水与矿渣，往钻孔内塞入锚固剂I和锚杆2，并安装上托盘3，用手将螺母4旋进锚杆滚丝段与托盘3接触；将风动凿岩机与螺母4连接，以小动力旋转锚杆2搅拌锚固剂1，待锚固剂I凝固后卸下风动凿岩机；在锚杆前15mm内再旋进一个着力螺母5，将张拉器外壳9顶住托盘3，滑杆8的拉爪6扣住着力螺母5，并向前推动固定环7将拉爪6锁紧固定；启动液压驱动装置12，油液进入环形油缸11与支撑体10之间的腔体，环形油缸11在油压作用下伸出，顶动滑杆8的基座，当压力表13的示数达到预设的预紧力大小后关闭液压驱动装置12 ;滑杆8回缩，锚杆2被拉爪6带动沿轴向伸出岩壁，当拉拔力与油液压力相等时，滑杆8停止回缩；紧贴托盘3的螺母4随锚杆2外拉脱离托盘3，再用扳手旋进螺母4与托盘3接触；松开固定环7，打开拉爪6，解除液压张拉器，最后卸下锚杆2外端的着力螺母5。本发明的施加锚杆预紧力装置，包括液压驱动装置12，主要由外壳9、滑杆8、支撑体10、环形油缸11构成，所述外壳9的前端设有3个支腿，外壳9的后端依次设置支撑体10和与支撑体10相嵌合的环形油缸11，外壳9设有尾部穿过支撑体10和环形油缸11的滑杆8，滑杆8的前端设有拉爪6和固定拉爪6的固定环7，支撑体10的外壁上设有连通环形油缸11的通道，通道口经管路连接液压驱动装置12，液压驱动装置12的出口管路上设有压力表6，油液通过支撑体10内的管路进入环形油缸11腔体内，环形油缸11受油液压力带动滑杆2向外伸出，从 而产生轴向拉力。
权利要求
1.一种施加锚杆预紧力的方法，其特征在于包括以下步骤: 第一步，钻孔:用钻机施工出锚杆钻孔，清理孔内残余的水与矿渣，依次往钻孔内塞入锚固剂(I)和锚杆(2)，并在锚杆(I)外露段套上托盘(3)，用手将螺母(4)旋进锚杆(2)滚丝段与托盘(3)接触； 第二步，安装锚杆:将风动凿岩机与螺母(4)连接，旋转螺母(4)并带动锚杆(2)转动以搅拌锚固剂(I )，等待锚固剂(I)凝固后，卸下风动凿岩机； 第三步，安装锚杆预紧力装置:将锚杆预紧力装置的外壳(9)顶靠在托盘(3)上，在锚杆(2)前端再旋进一个着力螺母(5)，将锚杆预紧力装置的滑杆拉爪(6)扣住着力螺母(5)，并向前旋紧固定环(7)将拉爪(6)锁紧固定； 第四步，施加预紧力:开启液压驱动装置(12)，环形油缸(11)受油液压力带动滑杆(8)向外伸出，通过拉爪(6)对锚杆(2)施加张拉预紧力，观察压力表(13)，当压力表(13)的压力达到设定值后，停止液压驱动装置(12)，然后用扳手旋紧螺母(4)与托盘(3)接触； 第五步，减小环形油缸(11)的压力至零，向后松动固定环(7)，解除对拉爪(6)约束，并取下锚杆预紧力装置，最后卸下锚杆(2)外端的着力螺母(5)。
2.一种实现权利要求1所述方法的施加锚杆预紧力装置，包括液压驱动装置(12)，其特征在于:还包括外壳(9)、滑杆(8)、支撑体(10)、环形油缸(11)，所述外壳(9)的前端设有3个支腿，外壳(9)的后端依次设置支撑体(10)和与支撑体(10)相嵌合的环形油缸(11)，外壳(9)设有尾部穿过支撑体(10)和环形油缸(11)的滑杆(8)，滑杆(8)的前端设有拉爪(6)和固定拉爪(6)的固定环(7)，支撑体(10)的外壁上设有连通环形油缸(11)的通道，通道口经管路连接液压驱动装置(12)，液压驱动装置(12)的出口管路上设有压力表(6 )，油液通过支撑体(10 )内的管路进入环形油缸(11)腔体内。
全文摘要
一种施加锚杆预紧力的方法及装置，适用于一般隧道、巷道围岩支护工程。在施加锚杆预紧力时，先用钻机施工出锚杆钻孔，依次往钻孔内塞入树脂药卷和锚杆，并在锚杆外路段套上托盘和螺母；风动凿岩机带动锚杆转动以破碎药卷，并等待药卷凝固产生强度；安装液压张拉器；启动液压油缸，对锚杆施加张拉预紧力，用扳手旋进悬空螺母与托盘接触；减小液压油缸压力至零，解除液压张紧器。不仅能使锚杆预紧施工轻易的达到设计要求，而且改变了锚杆预紧力的施加方法由传统的扭矩圆周力向轴力的转换过程，减少了对锚杆材质的要求，避免了对锚杆的损伤，提高了施工效率。
文档编号E21D21/00GK103244159SQ20131017333
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月13日 优先权日2013年5月13日
发明者许兴亮, 张农, 田素川, 孙康, 孙成才, 周斌 申请人:中国矿业大学