抗剪-大变形拉压组合麻花型锚杆的制作方法

本发明涉及一种新型锚杆，涉及工程支护器具，尤其是煤矿巷道围岩支护所用锚杆。

背景技术：

近年来，采矿行业随着开采深度的增大，矿山压力显现尤为明显，巷道作为矿井生产系统的主要组成部分，担负着整个矿井正常的生产运输、通风和行人的重要任务。所以煤矿整个使用周期内的巷道围岩相对稳定对于保证安全高效生产具有重要意义。为此，采用锚杆支护技术能够显著提高巷道支护效果，锚杆支护是通过围岩内部的杆体，改变围岩本身的力学状态，提高围岩的强度，从而在巷道周围岩体内形成一个完整稳定的承载圈，与围岩共同作用，达到维护巷道的目的。目前现有锚杆发展表现为多样化，包含拉力集中型、压力集中型、拉力分散型、压力分散型、拉压混合型等多种型式，这些型式的锚杆在支护过程中其受力特性将有所差别。拉力集中型锚杆在靠近自由段处产生应力集中，压力集中型锚杆在靠近承载板处产生应力集中，而拉力分散型、压力分散型锚杆应力分布比较均匀；拉力分散型锚杆较拉力集中型锚杆承载能力较高，而压力分散型锚杆的承载能力与拉力分散型锚杆相比有了更大的提高。但是目前煤矿用锚杆都是拉力型锚杆，是靠锚杆-锚固剂-围岩之间的粘结力来提供锚固力，巷道在锚固作用情况下，由于锚杆受力后，其荷载通过与锚固剂的粘结作用传递给锚固剂，锚固剂与锚杆之间的相互剪切作用，使得锚固剂处于受拉的状态，而靠近锚杆拉伸端的锚固段形成剪应力集中现象，锚固在端部逐渐失效从而向锚固深部转移，从而导致锚固整体失效，最终影响锚固支护效果，尤其是深部大变形巷道，传统的锚杆支护越来越难以适应巷道变形要求。另一方面，传统的拉力型锚杆，锚杆和锚固剂粘结在一起，锚杆抗剪变形能力差，且承载力比较固定，锚杆在剪切的作用下容易被剪断。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种伸缩量大，抗剪能力强，受力性能好的麻花型锚杆，可实现拉力集中型、压力集中型、拉力分散型、压力分散型、拉压组合型功能，以减小应力集中引起的支护后锚杆失效现象发生，用于煤矿巷道围岩支护，保持使用周期内巷道围岩的相对稳定。

本发明的技术方案如下：

抗剪-大变形拉压组合麻花型锚杆，包括麻花型杆体a、b，整合螺纹，pvc塑套，锥形承载体，托盘，螺母。

麻花型杆体a、b外段由一个整合螺纹引出，整合螺纹上套有托盘以及与螺纹相吻合的螺母，麻花型杆体尾段接有锥形承载体。

本发明通过控制麻花型杆体a、b的长度以及是否套pvc塑套来实现以下5种支护型式。

拉力集中型结构为等长麻花型杆体a、b,由于麻花型锚杆自身的形状特点，伸缩量大，提高了该类锚杆的拉伸能力以及抗剪能力。

压力集中型结构为等长麻花型杆体a、b,杆体a、b上套有与之等长的pvc塑套，由于麻花型锚杆自身的形状特点，伸缩量大，提高了该类锚杆的拉伸能力以及抗剪能力。

拉力分散型结构为非等长麻花型杆体a、b,且杆体b稍长于杆体a,杆体b上套有与杆体a等长的pvc塑套，从而使锚固段剪应力分布比较均匀，提高锚固性能；同时由于麻花型锚杆自身的形状特点，伸缩量大，也提高了该类锚杆的拉伸能力以及抗剪能力。

压力分散型结构为非等长麻花型杆体a、b,且杆体b稍长于杆体a,杆体a、b上分别套有pvc塑套，且各自长度与自身杆体等长，从而使锚固段剪应力分布比较均匀，提高锚固性能；同时由于麻花型锚杆自身的形状特点，伸缩量大，提高了该类锚杆的拉伸能力以及抗剪能力。

拉压组合型结构为非等长麻花型杆体a、b,且杆体b稍长于杆体a,杆体b上套有与自身等长的pvc塑套，杆体b实现压力型支护，杆体a实现拉力型支护，由于杆体b的压力型支护，锚固剂处于受压状态，从而使锚固段剪应力分布均匀性改善和提高外，进一步增强锚固性能；同时由于麻花型锚杆自身的形状特点，伸缩量大，提高了该类锚杆的拉伸能力以及抗剪能力。

本发明麻花型杆体a、b受拉后，彼此将互相咬合在一起，形成类似锚索的杆索结构，进一步提高锚杆的抗拉强度。也就是说，在支护受载的过程中，锚杆的强度、承载力和拉伸量将逐步与荷载的增大相适应。

本发明的效果和益处是：

(1)该抗剪-大变形拉压组合麻花型锚杆，伸缩量大、承载能力、抗剪能力强，用于煤矿巷道围岩支护，保持使用周期内巷道围岩的相对稳定。

(2)在支护受载的过程中，该锚杆的强度、承载力和拉伸量将逐步与荷载的增大相适应，进一步提高了围岩的稳定性。

(3)适用范围广，能彻底改变巷道围岩锚杆的支护形式，显著提高巷道支护效果，增加安全程度，为矿井高产高效创造条件。

附图说明

图1-5分别为本发明抗剪-大变形拉压组合麻花型锚杆拉力集中型、压力集中型、拉力分散型、压力分散型、拉压组合型5种型式结构示意图；

图1中：1-杆体a，2-杆体b，3-整合螺纹，4-锥形承载体，5-托盘，6-螺母

图2中：1-杆体a，2-杆体b，3-整合螺纹，4-锥形承载体，5-托盘，6-螺母，7-pvc塑套

图3中：1-杆体a，2-杆体b，3-整合螺纹，4-锥形承载体，5-托盘，6-螺母，7-pvc塑套

图4中：1-杆体a，2-杆体b，3-整合螺纹，4-锥形承载体，5-托盘，6-螺母，7-pvc塑套

图5中：1-杆体a，2-杆体b，3-整合螺纹，4-锥形承载体，5-托盘，6-螺母，7-pvc塑套

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

抗剪-大变形拉压组合麻花型锚杆，包括麻花型杆体a(1)、b(2)，整合螺纹(3)，锥形承载体(4)，托盘(5)，螺母(6)，pvc塑套(7)。

以拉压组合型为例，在煤矿巷道帮部进行钻孔，将锚固剂送入钻孔底端，然后将该锚杆安装入钻孔中，套上托盘(5)，通过拧螺母(6)施加预应力。稍长的麻花型杆体b(2)尾段的锥形承载体(4)直接与锚固剂接触，此时锚固剂在受压的情况下，能够提高拉力型锚杆锚固界面的粘结性能。麻花型杆体b上套有pvc塑套(7)，其长度与杆体等长，从而使锚固段剪应力分布均匀得到提高和改善，提高锚杆的承载力，以此实现压力分散功能；较短的麻花型锚杆a(1)，实现拉力型支护，加之尾段的锥形承载体(4)直接与锚固剂接触，进一步提高锚固性能；综合上述来实现拉压组合，提高锚固段的抗剪能力；同时由于麻花型锚杆自身的形状特点，伸缩量大，提高了该类锚杆的拉伸能力以及抗剪能力。

麻花型杆体a(1)、b(2)受拉后，彼此将互相咬合在一起，形成类似锚索的杆索结构，进一步提高锚杆的抗拉强度。也就是说，在支护受载的过程中，锚杆的强度和承载力将逐步与荷载的增大相适应。

说明书附图只作为产品的结构、原理示意图，实际产品结构和尺寸以发明者设计生产图纸为准。

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。