一种高扭矩玻璃钢锚杆杆体的制作方法

1.本发明涉及矿山支护技术领域，特别是一种高扭矩玻璃钢锚杆杆体。


背景技术：

2.锚杆支护是目前煤矿领域应用最为广泛的支护方式，锚杆在煤巷中的支护理论和实践已经成熟,在锚杆支护过程中，支护施工质量直接决定巷道围岩控制状况。在锚杆支护施工过程中，锚杆的预紧力是影响支护效果的决定因素。一般认为，锚杆预紧力是体现锚杆支护的主动性、及时性的主要指标，锚杆预紧力主要是指在施工安装锚杆后，通过螺母对锚杆施加扭矩达到设计要求，从而实现真正的主动支护，在巷道掘进过程中，为了防止片帮和冒顶(就是防止巷道周边的石头掉下来)，会在顶板和两帮(就是头顶的岩层和两侧的墙壁)打入锚杆，以此来对岩层进行加固，为检验加固是否合格，及锚杆打入岩层是否牢固，会用扭矩扳手去拧螺母，以此来测锚杆的预紧力。锚杆预紧力是支护系统发挥支护效能的关键因素之一，锚杆杆体扭矩与锚杆预紧力呈线性相关，扭矩施加的强度和扭矩的范围是影响预紧力和锚固力的主要原因，所以锚杆杆体扭矩的提高对锚杆支护稳定性有一定的积极作用。但现在市面上的玻璃钢锚杆杆体扭矩较小，以直径为22mm的普通玻璃钢锚杆杆体为例，扭矩仅有100nm左右，严重限制其锚固过程中扭矩施加的强度，进而影响预紧力和锚固力，因此发明一种高扭矩玻璃钢锚杆是必要的。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种高扭矩玻璃钢锚杆杆体，它结构简单，设计合理，在承载能力足够的前提下，扭矩比现有玻璃钢锚杆杆体高两倍，可有效解决锚固过程中因扭矩施加的强度不足而导致预紧力和锚固力不足的情况。
4.为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
5.一种高扭矩玻璃钢锚杆杆体，外周具有螺纹，包括包裹粘结玻璃纤维的树脂基体4和玻璃纤维，玻璃纤维包括中心玻璃纤维1、缠绕玻璃纤维2、外周玻璃纤维3，沿着锚杆杆体的轴向延伸的中心玻璃纤维1提供拉伸性能，成螺旋形缠绕在中心玻璃纤维1外周的缠绕玻璃纤维2提供抗扭性能，外周玻璃纤维3成凹凸相间形在锚杆杆体轴向延伸形成了杆体外周的螺纹提供螺纹承载力。
6.上述的高扭矩玻璃钢锚杆杆体，缠绕玻璃纤维2占玻璃纤维的8-12％。
7.上述的高扭矩玻璃钢锚杆杆体，螺纹的螺距为8-12mm，螺牙高度1.25-1.5mm。
8.上述的高扭矩玻璃钢锚杆杆体，树脂基体4为环氧树脂基体。
9.上述的高扭矩玻璃钢锚杆杆体，缠绕玻璃纤维2的螺旋角为35
°‑
40
°
。
10.本发明同现有技术相比，具有如下优点：
11.本高扭矩玻璃钢锚杆杆体与传统玻璃钢锚杆杆体相比，内部结构含有一定比例的缠绕玻璃纤维，其结构简单，设计巧妙，它针对玻璃钢锚杆杆体抗扭而设计，在施加扭矩时，树脂传递应力到缠绕玻璃纤维上，将扭力转化为玻璃纤维的拉伸应力，而玻璃纤维材料是
一种高抗拉的脆性材料，这将充分发挥玻璃纤维特性，大大提高玻璃钢锚杆扭矩，并且制作成本不会增加，特别适合在支护领域推广，其前景十分广阔。
附图说明
12.图1是本发明实施例的结构示意图；
13.图2是图1的a-a剖视图；
14.图3是本发明实施例的立体图。
具体实施方式
15.本发明提供了一种高扭矩玻璃钢锚杆杆体，以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
16.玻璃钢锚杆杆体是一种玻璃纤维增强复合材料，由玻璃纤维浸润树脂，高温固化而成，其内部玻璃纤维方向均与玻璃钢锚杆方向一致。而本发明涉及的高扭矩玻璃钢锚杆有10％的玻璃纤维呈缠绕状(螺旋角约38
°
)，大大增强了锚杆抗扭能力。高扭矩玻璃钢锚杆杆体，其内部结构特征在于：所述的锚杆杆体内部结构包括中心玻璃纤维1，缠绕玻璃纤维2，外周玻璃纤维3以及环氧树脂基体4，锚杆杆体外部为螺纹结构。其中中心玻璃纤维1提供拉伸性能，缠绕玻璃纤维2提供抗扭性能，外周玻璃纤维3提供螺纹承载力，环氧树脂基体4粘结玻璃纤维，传递应力，与玻璃纤维一起提供抗剪能力，螺距可按照要求调节，一般为10mm。螺牙高度一般为1.25-1.5mm，为锚杆提供螺纹承载力。
17.如图1所示：一种带高扭矩玻璃钢锚杆杆体,它内部结构为中心玻璃纤维1，缠绕玻璃纤维2，外周玻璃纤维3以及环氧树脂基体4，环氧树脂基体将玻璃纤维包裹粘结成统一整体。
18.中心玻璃纤维1作为高扭矩玻璃钢锚杆拉伸性能的主要来源，当高扭矩玻璃钢锚杆受到外在拉伸力时，环氧树脂基体传递应力至中心玻璃纤维，中心玻璃纤维伸展，在达到极限拉伸应力前，中心玻璃纤维保持舒张状态，当拉伸力大于极限拉伸应力，中心玻璃纤维断裂，高扭矩玻璃钢锚杆炸裂。
19.缠绕玻璃纤维2作为高扭矩玻璃钢锚杆扭矩性能的主要来源之一，在施加扭矩到高扭矩玻璃钢锚杆上时，树脂将应力传递至缠绕玻璃纤维，缠绕玻璃纤维为缠绕状，将扭力转化为玻璃纤维的拉伸力，更好的发挥玻璃纤维特性，从而大大提高扭矩性能。
20.外周玻璃纤维3作为高扭矩玻璃钢锚杆螺纹成型的主要部分，和环氧树脂基体一起构成螺纹形成螺牙，是高扭矩玻璃钢锚杆的螺纹承载力的主要受力部分。
21.环氧树脂基体4始终贯穿高扭矩玻璃钢锚杆，提供主要的抗剪切力和部分抗扭能力，还肩负着传递应力和使锚杆成型的作用。
22.下表是根据《mt/t1061-2008树脂锚杆玻璃纤维增强塑料杆体及附件》对采用本发明的杆体的高扭矩玻璃钢锚杆等零部件(规格型号mgsl22/1800f)进行性能测试的结果。
23.

技术特征：
1.一种高扭矩玻璃钢锚杆杆体，外周具有螺纹，包括包裹粘结玻璃纤维的树脂基体(4)和玻璃纤维，其特征是：玻璃纤维包括中心玻璃纤维(1)、缠绕玻璃纤维(2)、外周玻璃纤维(3)，沿着锚杆杆体的轴向延伸的中心玻璃纤维(1)提供拉伸性能，成螺旋形缠绕在中心玻璃纤维(1)外周的缠绕玻璃纤维(2)提供抗扭性能，外周玻璃纤维(3)成凹凸相间形在锚杆杆体轴向延伸形成了杆体外周的螺纹提供螺纹承载力。2.如权利要求1所述的高扭矩玻璃钢锚杆杆体，其特征是：缠绕玻璃纤维(2)占玻璃纤维的8-12％。3.如权利要求1所述的高扭矩玻璃钢锚杆杆体，其特征是：螺纹的螺距为8-12mm，螺牙高度1.25-1.5mm。4.如权利要求1所述的高扭矩玻璃钢锚杆杆体，其特征是：树脂基体(4)为环氧树脂基体。5.如权利要求1所述的高扭矩玻璃钢锚杆杆体，其特征是：缠绕玻璃纤维(2)的螺旋角为35
°‑
40
°
。

技术总结
本发明提供一种高扭矩玻璃钢锚杆杆体，它结构简单，设计合理，在承载能力足够的前提下，扭矩比现有玻璃钢锚杆杆体高两倍，可有效解决锚固过程中因扭矩施加的强度不足而导致预紧力和锚固力不足的情况。它外周具有螺纹，包括包裹粘结玻璃纤维的树脂基体和玻璃纤维，玻璃纤维包括中心玻璃纤维、缠绕玻璃纤维、外周玻璃纤维，沿着锚杆杆体的轴向延伸的中心玻璃纤维提供拉伸性能，成螺旋形缠绕在中心玻璃纤维外周的缠绕玻璃纤维提供抗扭性能，外周玻璃纤维成凹凸相间形在锚杆杆体轴向延伸形成了杆体外周的螺纹提供螺纹承载力。体外周的螺纹提供螺纹承载力。体外周的螺纹提供螺纹承载力。


技术研发人员：李斌 锁卫 吴建生 董辉辉 徐子平 柏楠 汪宇伦 王文晶 李亚军 丁晓杰 刘钧源 胡正甫 仝玉柱
受保护的技术使用者：南京科工煤炭科学技术研究有限公司
技术研发日：2022.12.23
技术公布日：2023/3/7