專利名稱：動(dòng)壓軟巖巷道用可伸縮恒力讓壓錨桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地下工程支護(hù)裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種動(dòng)壓軟巖巷道用可伸縮恒カ讓壓錨桿。
背景技術(shù)：
隨著煤礦開采深度的増加，軟巖問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，動(dòng)壓軟巖巷道的支護(hù)難題越來(lái)越突出。動(dòng)壓軟巖巷道具有三個(gè)特點(diǎn)一是圍巖所處的巖體環(huán)境復(fù)雜，巖體軟弱、破碎、松散，受擾動(dòng)影響頻繁；二是圍巖的物理和力學(xué)性能特殊，巖石強(qiáng)度低、風(fēng)化嚴(yán)重，流變性大； 三是巷道來(lái)壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈且不穩(wěn)定，圍巖初期來(lái)壓快，變形量大，穩(wěn)定后圍巖仍以一定速度長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)大變形，圍巖的穩(wěn)定性難以控制。因此，動(dòng)壓軟巖巷道經(jīng)常受到毀壞，需要進(jìn)行專門支護(hù)。現(xiàn)有常用的動(dòng)壓軟巖支護(hù)方式主要分為兩類ー類是使用U型鋼重疊加上緊固裝置，做成有摩擦力的棚架。這種鋼棚架事先安裝在開拓好的巷道上，當(dāng)巷道來(lái)壓或變形應(yīng)カ 超過(guò)棚架承受摩擦阻力吋，相重疊的U型鋼滯壓滑動(dòng)，圍巖初步卸壓后趨于平衡，從而達(dá)到巷道圍巖保持完整和穩(wěn)定性。但是這種支護(hù)方式消耗鋼材量大，勞動(dòng)強(qiáng)度高，投資多。另ー 類方式是以錨噴為主的系列支護(hù)技木，包括錨噴、錨網(wǎng)噴、錨噴網(wǎng)架、錨注、預(yù)應(yīng)カ錨索支護(hù)等。其中，以錨噴系列技術(shù)成本相對(duì)較低，是動(dòng)壓軟巖支護(hù)的主要方式。但是，錨噴系列支護(hù)方式必須使用錨桿?，F(xiàn)有錨桿難以適應(yīng)動(dòng)壓軟巖巷道的長(zhǎng)期變形的狀況、支護(hù)阻力不足， 巷道變形量大。錨桿的螺帽、螺紋、托盤、桿體和錨固劑由于這些構(gòu)件和技術(shù)不等強(qiáng)，在動(dòng)壓軟巖巷道中使用時(shí)容易受動(dòng)壓影響造成螺紋滑絲、托盤破碎或錨固劑強(qiáng)力不足，導(dǎo)致圍巖松動(dòng)，冒落而受到破壞，從而影響正常的生產(chǎn)和安全，并增加了礦井開拓的成本。國(guó)外可伸長(zhǎng)錨桿有德國(guó)蒂森型及前蘇聯(lián)的桿體彎曲波浪型，該類錨桿恒阻工作階段不穩(wěn)定，不能做到錨桿的平穩(wěn)承載，受沖擊地壓的影響較大。國(guó)內(nèi)最典型的可伸長(zhǎng)錨桿主要有中國(guó)礦業(yè)大學(xué)的“H型”及“改進(jìn)型”桿體可伸長(zhǎng)錨桿，“H型”和“改進(jìn)型”的可伸長(zhǎng)錨桿，對(duì)錨桿尾部進(jìn)行了機(jī)械加工和熱處理，尾部強(qiáng)度較高能夠發(fā)揮錨桿的強(qiáng)度和延伸率。申請(qǐng)?zhí)枮?6115683. X的專利提出了一直膨脹松軟巖等強(qiáng)支護(hù)體讓壓錨桿，通過(guò)改變錨桿體圓鋼的屈強(qiáng)比，調(diào)整材質(zhì)的方法使錨桿具備一定的帶負(fù)荷延伸的性能。申請(qǐng)?zhí)枮?6208821 的專利提出了ー種伸縮式錨桿，該錨桿由不移動(dòng)的頭部和可一定的尾部、墊片、墊片固定環(huán)組成，錨桿的頭部和尾部通過(guò)過(guò)盈配合組成，在圍巖發(fā)生變形時(shí)錨桿的頭部和尾部可產(chǎn)生相對(duì)位移。然而，研究證實(shí)上述可伸長(zhǎng)錨桿的增阻速度還不及傳統(tǒng)的樹脂錨桿，同時(shí)當(dāng)達(dá)到錨桿的屈服強(qiáng)度以后，錨桿的支護(hù)阻カ迅速下降，并不能達(dá)到恒定的工作阻力狀態(tài)，并且桿體強(qiáng)度不大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易受擾動(dòng)影響，都不能適應(yīng)動(dòng)壓軟巖巷道的變形，無(wú)法吸收圍巖的變形能，也不能做到“讓-支，，循環(huán)。此外，安徽理工大學(xué)的段昌晨和張向陽(yáng)等提出ー種液壓耦合錨桿的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)的錨桿是在普通金屬錨桿的尾部安裝ー種可調(diào)控的液壓裝置，使其能夠與圍巖形成“初期支護(hù)、合理讓壓、二次補(bǔ)強(qiáng)”的循環(huán)耦合作用，且配套的監(jiān)測(cè)裝置能夠?qū)ο锏绹鷰r受カ進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。但是該錨桿系統(tǒng)需要配置壓カ傳感器和監(jiān)控系統(tǒng)，使支護(hù)增加太高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題，是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種動(dòng)壓軟巖巷道用可伸縮恒カ讓壓錨桿，安裝在錨桿上的托盤能在圍巖發(fā)生變形時(shí)實(shí)現(xiàn)大位移帶負(fù)荷移動(dòng)讓壓，以保護(hù)支護(hù)裝置，避免巷道被毀壞。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種動(dòng)壓軟巖巷道用可伸縮恒カ 讓壓錨桿，由錨桿體、托盤、拉桿、預(yù)緊調(diào)節(jié)螺檢、主彈簧、銷軸、刀形凸輪、輔彈簧、錨固頭框架、滾輪、滾輪架和螺母組成。其中，所述的錨桿體的尾部設(shè)有外螺紋，拉桿的頭部設(shè)有內(nèi)螺紋，錨桿體與拉桿通過(guò)螺紋相連接；托盤套在拉桿上，并通過(guò)預(yù)緊調(diào)節(jié)螺栓及螺母與錨固頭框架相連接；滾輪架固定在拉桿的尾部，主彈簧套在拉桿上，并位于滾輪架和托盤之間；兩個(gè)刀形凸輪相對(duì)拉桿的軸線呈對(duì)稱布置，刀形凸輪的一端通過(guò)銷軸與錨固頭框架相連接， 并可繞銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)，刀形凸輪的另一端與滾輪始終保持接觸狀態(tài)；輔彈簧的一端固定在錨固頭框架上，其另一端與刀形凸輪相連接，兩根輔彈簧相對(duì)拉桿的軸線呈對(duì)稱布置；滾輪安裝在滾輪架上，且兩個(gè)滾輪相對(duì)拉桿的軸線呈對(duì)稱布置。托盤可在外力作用下沿著拉桿移動(dòng)， 同時(shí)滾輪沿著刀形凸輪的外輪廓滾動(dòng)，且在托盤的移動(dòng)過(guò)程中主彈簧和輔彈簧對(duì)托盤產(chǎn)生的合成預(yù)緊カ基本保持不變，即保持恒力。所述的托盤上設(shè)有ー個(gè)中心孔和兩個(gè)螺栓孔，且兩個(gè)螺栓孔相對(duì)中心孔的軸線呈對(duì)稱布置。當(dāng)圍巖發(fā)生變形時(shí)，托盤可以沿著拉桿帶負(fù)荷向外移動(dòng)讓壓，以釋放應(yīng)力，且托盤在帶負(fù)荷移動(dòng)讓壓時(shí)可保持恒力。當(dāng)圍巖卸壓完成后，托盤在主彈簧和輔彈簧的作用下回移補(bǔ)強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)圍巖的二次加固。在圍巖由于應(yīng)カ擾動(dòng)反復(fù)發(fā)生變形時(shí)，托盤可再次帶負(fù)荷外移讓壓和回移，形成對(duì)圍巖的“讓-支-讓”循環(huán)支護(hù)和柔性支護(hù)。本發(fā)明設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)緊湊，托盤移動(dòng)行程大，不僅解決了現(xiàn)有錨桿不能適應(yīng)動(dòng)壓軟巖巷道大變形量的問(wèn)題，而且除錨桿體外均可拆卸后循環(huán)使用，節(jié)約成本。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為托盤的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1中1錨桿體；2托盤；3拉桿；4預(yù)緊調(diào)節(jié)螺栓；5主彈簧；6銷軸；7刀形凸輪； 8輔彈簧；9錨固頭框架；10滾輪；11滾輪架；12螺母；13錨固劑。圖2中2托盤；21中心孔；22螺栓孔。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例和圖示，進(jìn)ー步闡述本發(fā)明。如圖1所示，一種動(dòng)壓軟巖巷道用可伸縮恒カ讓壓錨桿，由錨桿體1、托盤2、拉桿 3、預(yù)緊調(diào)節(jié)螺栓4、主彈簧5、銷軸6、刀形凸輪7、輔彈簧8、錨固頭框架9、滾輪10、滾輪架11 和螺母12組成。其中，所述的錨桿體1的尾部設(shè)有外螺紋，拉桿3的頭部設(shè)有內(nèi)螺紋，錨桿體1與拉桿3通過(guò)螺紋相連接；托盤2套在拉桿3上，并通過(guò)預(yù)緊調(diào)節(jié)螺栓4及螺母12與錨固頭框架9相連接；滾輪架11固定在拉桿3的尾部，主彈簧5套在拉桿3上，并位于滾輪架11和托盤2之間；兩個(gè)刀形凸輪7相對(duì)拉桿3的軸線呈對(duì)稱布置，刀形凸輪7的一端通過(guò)銷軸6與錨固頭框架9相連接，并可繞銷軸6轉(zhuǎn)動(dòng)，刀形凸輪7的另一端與滾輪10始終保持接觸狀態(tài)；輔彈簧8的一端固定在錨固頭框架9上，其另一端與刀形凸輪7相連接，兩根輔彈簧8相對(duì)拉桿3的軸線呈對(duì)稱布置；滾輪10安裝在滾輪架11上，且兩個(gè)滾輪10相對(duì)拉桿3的軸線呈對(duì)稱布置。托盤2可在外力作用下沿著拉桿3移動(dòng)，同時(shí)滾輪10沿著刀形凸輪7的外輪廓滾動(dòng)，且在托盤2的移動(dòng)過(guò)程中主彈簧5和輔彈簧8對(duì)托盤2產(chǎn)生的合成預(yù)緊カ基本保持不變，即保持恒力。如圖2所示，所述的托盤2上設(shè)有ー個(gè)中心孔21和兩個(gè)螺栓孔22，且兩個(gè)螺栓孔 22相對(duì)中心孔21的軸線呈對(duì)稱布置。使用吋，先在鉆好的錨孔內(nèi)注入錨固劑13，然后迅速插入錨桿體1，在錨桿體1的尾部附近的圍巖上掛上錨網(wǎng)(或錨索)，再將裝好預(yù)緊調(diào)節(jié)螺栓4的托盤2套在拉桿3上， 接著將拉桿3的頭部與錨桿體1的尾部通過(guò)螺紋相連接。等錨固劑13凝固后，根據(jù)實(shí)際エ 況的要求調(diào)節(jié)螺母12，進(jìn)而調(diào)節(jié)錨桿的預(yù)緊力。當(dāng)動(dòng)壓軟巖巷道的圍巖發(fā)生變形時(shí)，錨桿體1和托盤2受拉。由于錨桿體1與巖體之間的錨固力的作用而與巖體形成ー個(gè)整體，托盤2便在隨著圍巖變形和其所產(chǎn)生的拉應(yīng)カ作用下沿著拉桿3帶負(fù)荷向外移動(dòng)讓壓，以釋放應(yīng)カ，且托盤2在帶負(fù)荷移動(dòng)讓壓時(shí)可保持恒力。當(dāng)圍巖卸壓完成后，托盤2在主彈簧5和輔彈簧8的作用下回移補(bǔ)強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)圍巖的二次加固。在圍巖由于應(yīng)カ擾動(dòng)反復(fù)發(fā)生變形時(shí)，托盤可再次帶負(fù)荷外移讓壓和回移， 形成對(duì)圍巖的“讓-支-讓”循環(huán)支護(hù)和柔性支護(hù)。本發(fā)明設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)緊湊，托盤移動(dòng)行程大，除錨桿體外均可拆卸后循環(huán)使用，節(jié)約成本。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界疋。
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)壓軟巖巷道用可伸縮恒カ讓壓錨桿，由錨桿體、托盤、拉桿、預(yù)緊調(diào)節(jié)螺栓、主彈簧、銷軸、刀形凸輪、輔彈簧、錨固頭框架、滾輪、滾輪架和螺母組成，其特征在干所述的錨桿體的尾部設(shè)有外螺紋，拉桿的頭部設(shè)有內(nèi)螺紋，錨桿體與拉桿通過(guò)螺紋相連接；托盤套在拉桿上，并通過(guò)預(yù)緊調(diào)節(jié)螺栓及螺母與錨固頭框架相連接；滾輪架固定在拉桿的尾部，主彈簧套在拉桿上，并位于滾輪架和托盤之間；兩個(gè)刀形凸輪相對(duì)拉桿的軸線呈對(duì)稱布置，刀形凸輪的一端通過(guò)銷軸與錨固頭框架相連接，并可繞銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)，刀形凸輪的另一端與滾輪始終保持接觸狀態(tài)；輔彈簧的一端固定在錨固頭框架上，其另一端與刀形凸輪相連接，兩根輔彈簧相對(duì)拉桿的軸線呈對(duì)稱布置；滾輪安裝在滾輪架上，且兩個(gè)滾輪相對(duì)拉桿的軸線呈對(duì)稱布置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種動(dòng)壓軟巖巷道用可伸縮恒カ讓壓錨桿，其特征在于所述的托盤上設(shè)有ー個(gè)中心孔和兩個(gè)螺栓孔，且兩個(gè)螺栓孔相對(duì)中心孔的軸線呈對(duì)稱布置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種動(dòng)壓軟巖巷道用可伸縮恒力讓壓錨桿，由錨桿體、托盤、拉桿、預(yù)緊調(diào)節(jié)螺栓、主彈簧、銷軸、刀形凸輪、輔彈簧、錨固頭框架、滾輪、滾輪架和螺母組成。錨桿體與拉桿通過(guò)螺紋相連接；托盤可在外力作用下沿著拉桿移動(dòng)，且在移動(dòng)過(guò)程中主彈簧和輔彈簧對(duì)托盤產(chǎn)生的合成預(yù)緊力基本保持不變，即保持恒力。當(dāng)動(dòng)壓軟巖巷道的圍巖發(fā)生變形時(shí)，托盤通過(guò)帶負(fù)荷移動(dòng)讓壓，釋放應(yīng)力。圍巖卸壓后，托盤回移補(bǔ)強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)圍巖的二次加固。當(dāng)圍巖因應(yīng)力擾動(dòng)反復(fù)發(fā)生變形時(shí)，錨桿可形成對(duì)圍巖的“讓-支-讓”循環(huán)支護(hù)和柔性支護(hù)，避免巷道被毀壞。本發(fā)明設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)緊湊，托盤移動(dòng)行程大，除錨桿體外均可拆卸后循環(huán)使用，節(jié)約成本。
文檔編號(hào)E21D21/00GK102536283SQ20121004983
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月24日
發(fā)明者沈豫浙, 王成軍 申請(qǐng)人:安徽理工大學(xué)