一种超高强抗腐蚀分级让压锚杆的制作方法

本实用新型涉及一种超高强抗腐蚀分级让压锚杆，尤其是一种用于深井大变形冲击巷道或硐室支护的超高强抗腐蚀分级让压锚杆。

背景技术：

对于煤矿巷道支护来说，随着采深的增加，越来越多的矿井进入深部开采，“三高一扰动”的问题日趋严重。巷道围岩出现了冲击现象以及流变特性。对于有些矿井，几乎90％的巷道每年都要返修3-4遍，大大增加了生产成本，严重制约了矿井正常生产接续，对煤矿安全高效生产带来巨大威胁。目前锚杆的材料强度已经不能满足深井巷道支护的要求了。另一方面，由于煤矿井下环境的复杂性，锚杆受到矿井水、硫化氢等腐蚀后强度降低、极容易被腐蚀而失效。因此亟需一种适应深井复杂条件巷道支护的锚杆。

为了解决这一问题，许多专家学者从多方面进行了研究。从支护技术方面提出了多种技术方法。如二次支护理论，首先采用让巷道围岩变形的方法释放围岩应力，在采用刚性支护控制围岩变形。可缩性U型钢发明后则采用被动一次让压支护。随着锚杆支护技术的发展，强力一次支护技术通过高预应力提高围岩刚度，当达到临界刚度时，围岩变形量急剧降低。让压支护技术的提出为解决该问题提出了一个有益方向，但是当前让压支护产品的性能受到支护材料的限制，表现不尽人意。以木垫板、塑料垫板为基础的让压构件及让压锚杆、锚索强度存在低强度让压问题。以橡胶垫或者橡胶板为基础的让压构件和让压锚杆、锚索，存在无法实现预期让压的问题。以弹簧作为让压装置的制造成本高和精度控制难度大。以化学填充材料作为让压材料的让压结构及让压锚杆、锚索受环境影响大，性能不稳定。钻孔内让压结构及让压锚杆、锚索，定向性好，但是面临着套孔施工、施工难度大，造价昂贵的难题，难以在现场应用。更重要的当前的让压锚杆都是单一阻力让压而不能随着围岩变形的实现多级让压。

另一方面，一味的增加锚杆的直径既增加了成本又增加了施工难度，重要的是现有的施工工具需要重新设计，显然一味增加锚杆直径并不能解决问题。因此专家学者从提高锚杆材料强度方面进行了研究。近几年发明了600MPa的锚杆，但是在实际使用中仍然存在锚杆破断的情况。而相对于国外800MPa的材料强度，我国锚杆材料强度较低。

在提高锚杆耐腐蚀性方面，目前锚杆普遍采用碳素钢进行制造，井下井下环境潮湿且煤层中含有硫化氢等腐蚀性成分，极易发生电化学和化学腐蚀。但是与锚索采用环氧树脂涂层进行防腐不同，锚杆普遍没有采取防腐措施。

针对巷道多次返修、现有让压锚杆的不足、锚杆材料强度较低、不耐腐蚀的问题。本文提出一种超高强抗腐蚀多级让压锚杆可以用较低的成本解决巷道多次返修问题，实现分级让压支护，减小锚杆直径、提高锚杆的抗腐蚀性。在现有公开的文献中，还未能获得相关支护技术的报道。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种超高强抗腐蚀分级让压锚杆，可以自动地根据围岩变形实现多级让压。

本实用新型采取的详细技术方案为：一种超高强抗腐蚀分级让压锚杆，其包括整体呈柱形的杆体，杆体的顶端设置有螺纹；杆体的上部固定设置有托盘，还包括多级让压构件以及高强螺母，多级让压构件包括内管以及套管，内管、套管由下往上依次套在杆体上，内管向外延伸地设置有至少一层外齿台，高强螺母旋入螺纹，托盘、最上层的外齿台、套管、高强螺母依次抵持。

优选地，套管为鼓状。

可以使套管具备弹性、提高本实用新型的超高强抗腐蚀分级让压锚杆的安装预应力，同时可以防止过度让压；另外，还可以使套管也具备让压的功能，进一步地提高让压效果。

进一步地，内管的顶端设置有圆环形的导向凸起，导向凸起外壁与套管的内壁贴合。

可以使套管不会在垂直于杆体的平面上晃动，可以保证套管的轴心与外齿台的轴心重合、套管对外齿台的抵持力均匀地分布在外齿台上，从而可以提高本实用新型的超高强抗腐蚀分级让压锚杆的可靠性。

优选地，螺纹为梯形螺纹。

可以保证高强螺母的自锁性能，从而可以提高本实用新型的超高强抗腐蚀分级让压锚杆的可靠性。

进一步地，托盘与内管之间、套管与高强螺母之间均设置有刚性垫片。

可以使多级让压构件整体受力均匀，提高本实用新型的超高强抗腐蚀分级让压锚杆的可靠性。

进一步地，高强螺母与刚性垫片之间设置有减阻垫片。

可以提高本实用新型的超高强抗腐蚀分级让压锚杆的安装预应力，从而进一步地提高本实用新型的超高强抗腐蚀分级让压锚杆的可靠性。

作为一种实施方式，外齿台为八层。

优选地，套管22为20号钢制成

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

(1)可以自动地根据围岩变形实现多级让压，解决了当前支护体变形受材料性能的限制的问题。

(2)杆体的抗拉强度可达到1000MPa，提高了支护强度，在相同抗拉强度下可降低杆体直径，进一步降低材料成本和工人劳动强，从而可以极大降低矿山企业，尤其具有深井大变形冲击巷道的矿井的支护成本，在当前矿山企业不景气的情况下，可以提高企业经济效益，缓解了企业压力。

(3)抗腐蚀周期大大提高，极大的减少了锚杆腐蚀破坏的情况，提高了巷道的安全性，可靠性较高。

附图说明

图1是本实用新型中的一种超高强抗腐蚀分级让压锚杆的结构示意图。图1中，粗实线表示螺纹11。

图2是图1的I处的放大示意图。图2中，粗实线箭头表示让压时套管22的移动方向。

杆体1；螺纹11；托盘12；多级让压构件2；内管21；外齿台211；导向凸起212；套管22；高强螺母3；刚性垫片4；减阻垫片5。

具体实施方式

请参阅图1、图2，本实用新型为一种超高强抗腐蚀分级让压锚杆，其包括整体呈柱形的杆体1。杆体1为超高强抗腐蚀钢(内部编号为TJGK17-01的钢材，暂未公开)制成。杆体1为超高强抗腐蚀钢制成，其屈服强度大于800MPa、抗拉强度大于1000MPa，耐腐蚀性为普通矿用螺纹钢的1.4～1.7倍。相应地，在相同的抗拉强度下，杆体1的直径可以相应地减小，从而可以降低杆体1的材料成本以及工人劳动强度。

杆体1的顶端设置有螺纹11；杆体1的上部固定设置(通常为焊接)有托盘12。通常，螺纹11的长度为120cm～180cm。

本实用新型的超高强抗腐蚀分级让压锚杆还包括多级让压构件2以及高强螺母3。

多级让压构件2包括内管21以及套管22，内管21、套管22由下往上依次套在杆体1上。

内管21向外延伸地设置有至少一层(如图1所示，水平的一圈外齿台211为一层外齿台211)外齿台211。套管22为20号钢制成。

高强螺母3旋入螺纹11。优选地，螺纹11为梯形螺纹。可以保证高强螺母3的自锁性能，从而可以提高本实用新型的超高强抗腐蚀分级让压锚杆的可靠性。

托盘12、最上层的外齿台211、套管22、高强螺母3依次抵持。通常，套管22的内径小于外齿台211的外径。

本实用新型中的一种超高强抗腐蚀分级让压锚杆的工作原理为：使用时，将杆体1埋入锚孔并浇筑固定，使托盘12与锚孔的顶端贴合。当围岩变形时，围岩带动杆体1使用杆体1向下运动，杆体1通过高强螺母3带动套管22向下运动，使套管22持续地抵持最上层的外齿台211，当套管22抵持外齿台211的抵持力大于最上层的外齿台211的强度阈值时，最上层的外齿台211被套管22剪断(即实现第一级的让压)。当内管21上设置的外齿台211为两层或者两层以上时，上层的外齿台211被套管22剪断后，套管22向下移动直至抵持第二靠上的一层的外齿台211，依此类推可以实现两级或者两级以上的让压，即可以自动地根据围岩变形实现多级让压。

优选地，套管22为鼓状，即套管22的中部向外(向远离杆体1的轴心的方向)凸出。可以使套管22具备弹性、提高本实用新型的超高强抗腐蚀分级让压锚杆的安装预应力，同时可以防止过度让压；另外，还可以使套管22也具备让压的功能，进一步地提高让压效果。当然套管22也可以为直筒形。

优选地，内管21的顶端设置有圆环形的导向凸起212，导向凸起212外壁与套管22的内壁贴合。可以使套管22不会在垂直于杆体1的平面上晃动，可以保证套管22的轴心与外齿台211的轴心重合、套管22对外齿台211的抵持力均匀地分布在外齿台211上，从而可以提高本实用新型的超高强抗腐蚀分级让压锚杆的可靠性。

作为较常见的一种实施方式，外齿台211为八层。可以实现八级以上的让压。

进一步地，托盘12与内管21之间、套管22与高强螺母3之间均设置有刚性垫片4。可以使多级让压构件2整体受力均匀，提高本实用新型的超高强抗腐蚀分级让压锚杆的可靠性。

进一步地，高强螺母3与刚性垫片4之间设置有减阻垫片5。可以提高本实用新型的超高强抗腐蚀分级让压锚杆的安装预应力，从而进一步地提高本实用新型的超高强抗腐蚀分级让压锚杆的可靠性。

需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。