CN105822332B - 一种矿用让位摩擦式吸能防冲锚杆 - Google Patents

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Abstract

一种矿用让位摩擦式吸能防冲锚杆，属于矿用安全生产支护设备技术领域。本发明提供一种结构简单、抗冲击能力强，且易于修复后继续使用的矿用让位摩擦式吸能防冲锚杆。本发明包括锚杆体，其特点是，在锚杆体外套装有波纹管，在波纹管波纹段的两端设置有波纹管上端非波纹段和波纹管下端非波纹段；在锚杆体的下端设置有杆端挡块，杆端挡块与锚杆体之间采用螺纹连接，杆端挡块设置在波纹管下端非波纹段内，且尺寸大于波纹管的内径；在与锚杆体相接触的波纹管上端非波纹段外套装有紧固卡缆，在与杆端挡块相接触的波纹管下端非波纹段外套装有托盘，在托盘下方的波纹管下端非波纹段外套装有锁紧螺母，锁紧螺母与波纹管下端非波纹段之间采用螺纹连接。

Description

一种矿用让位摩擦式吸能防冲锚杆
技术领域
本发明属于矿用安全生产支护设备技术领域，涉及一种高应力岩体的支护结构，特别是涉及一种矿用让位摩擦式吸能防冲锚杆。
背景技术
冲击地压和煤与瓦斯突出等矿井动力灾害是在采矿过程中遇到的重大灾害，由此对巷道围岩造成的冲击破坏是影响矿井安全的关键问题之一。锚杆因其安装方便、成本低廉等优点，一直以来都是矿井安全生产中广泛采用的巷道围岩支护设备。
随着开采深度的逐渐增加，地质条件越来越复杂，巷道围岩也常常表现出高应力、大变形等特点，而现有的常规锚杆抗冲击性能有限，在强冲击作用下难以对围岩起到支护作用，一旦巷道围岩的变形能超过锚杆所能承受的范围，将会因为支护设备的失效而产生事故，从而对采矿安全造成严重威胁，给企业造成严重损失；另外，在采矿生产中，对锚杆的使用量非常大，但现有锚杆大多为一次性支护，在矿井灾害过后将无法继续使用，而很多时候，在矿井灾害发生后，巷道还需要继续使用，但此时的锚杆已经无法继续使用，或者是由于结构复杂，不易更换零部件，因此只能选择全部更换新的锚杆，或者是重新开挖巷道，这必然导致了生产成本的增加。因此，迫切需要一种抗冲击能力强，结构简单，同时零部件易于拆卸更换，以便修复后可以继续使用的锚杆支护装置。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种结构简单、抗冲击能力强，且易于修复后继续使用的矿用让位摩擦式吸能防冲锚杆。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种矿用让位摩擦式吸能防冲锚杆，包括锚杆体，其特点是，在所述锚杆体外套装有波纹管，在波纹管波纹段的两端分别设置有波纹管上端非波纹段和波纹管下端非波纹段；在锚杆体的下端设置有杆端挡块，所述杆端挡块与锚杆体之间采用螺纹连接，杆端挡块设置在波纹管下端非波纹段内，且尺寸大于波纹管的内径；在与锚杆体相接触的波纹管上端非波纹段外套装有紧固卡缆，在与杆端挡块相接触的波纹管下端非波纹段外套装有托盘，在托盘下方的波纹管下端非波纹段外套装有锁紧螺母，所述锁紧螺母与波纹管下端非波纹段之间采用螺纹连接。
所述波纹管优选为圆形波纹管。
所述杆端挡块优选为圆球形挡块。
所述波纹管波纹段与波纹管上端非波纹段和波纹管下端非波纹段之间为光滑过渡。
本发明的有益效果：
本发明具有很强的抗冲击能力，在矿井灾害发生时，本发明可以通过波纹管的变形实现让位吸能防冲，并通过波纹管与锚杆体之间的摩擦实现摩擦吸能的目的，由于本发明可以在承受冲击时最大程度的利用自身结构优势吸收和消耗大量的能量，保证了锚杆体和托盘不至于在承受冲击时轻易损坏，使得整个锚杆装置能够承受更大的冲击力，完成对围岩的多重安全支护。
本发明结构简单明了，安装方便，因紧固部分为螺纹连接，所以在局部损坏的情况下，仅需通过拆卸锁紧螺母和杆端挡块，即可实现对除锚杆体外的其他受损零部件的拆卸更换，达到易于维护和修复后继续使用的目的，并且在施工结束以后，杆端挡块和托盘、锁紧螺母等零件在未受损的情况下，均可以回收进行再次利用，从而降低了生产维护的成本。
附图说明
图1是本发明的矿用让位摩擦式吸能防冲锚杆的结构示意图；
图中：1-锁紧螺母，2-托盘，3-杆端挡块，4-波纹管，4-1-波纹管上端非波纹段，4-2-波纹管下端非波纹段，4-3-波纹管波纹段，5-紧固卡缆，6-锚杆体。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示，一种矿用让位摩擦式吸能防冲锚杆，包括锚杆体6，在所述锚杆体6外套装有波纹管4，所述波纹管4为圆形波纹管，在波纹管波纹段4-3的两端分别设置有波纹管上端非波纹段4-1和波纹管下端非波纹段4-2；在锚杆体6的下端设置有杆端挡块3，所述杆端挡块3为圆球形挡块，所述杆端挡块3与锚杆体6之间采用螺纹连接，以便于杆端挡块3的拆卸，杆端挡块3设置在波纹管下端非波纹段4-2内，且尺寸大于波纹管4的内径；在与锚杆体6相接触的波纹管上端非波纹段4-1外套装有紧固卡缆5，用以紧固波纹管上端非波纹段4-1，从而可以在波纹管4因被挤压变形与锚杆体6产生相对运动时增大波纹管4与锚杆体6之间的摩擦力，并保证在波纹管4被完全压扁时波纹管上端非波纹段4-1不被杆端挡块3撑破，而使波纹管4与锚杆体6分离，导致锚杆失效；在与杆端挡块3相接触的波纹管下端非波纹段4-2外套装有托盘2，在托盘2下方的波纹管下端非波纹段4-2外套装有锁紧螺母1，所述锁紧螺母1与波纹管下端非波纹段4-2之间采用螺纹连接，所述波纹管波纹段4-3与波纹管上端非波纹段4-1和波纹管下端非波纹段4-2之间为光滑过渡。
下面结合附图说明本发明应用于煤矿巷道围岩支护的一次安装、使用及更换过程。
本发明的安装过程包括如下步骤：
步骤一：根据本发明的锚杆尺寸，在巷道围岩体中进行钻孔，并依据波纹管4的实际尺寸，对岩体上的孔进行扩孔；
步骤二：打孔完成以后，清理孔中的岩渣和积水；
步骤三：将树脂锚固剂放入打好的底孔中，之后在该底孔中装入安装有杆端挡块3、波纹管4和紧固卡缆5的锚杆体6，安装时，锚杆体6的长直段在岩体内侧，且顶端顶紧岩层；
步骤四：利用锚杆机带动锚杆体6加速旋转，搅拌底孔中的树脂锚固剂，直到锚杆体6的长直段完全被树脂锚固剂锚固，波纹管4不进行树脂锚固剂锚固；
步骤五：待树脂锚固剂完全凝固以后，在外露的波纹管下端非波纹段4-2上依次装入托盘2和锁紧螺母1，并将锁紧螺母1旋紧，以对整个锚杆装置进一步锚固，同时也给围岩施加初始预应力。
在矿井灾害发生时，本发明可以在不发生变形的情况下，先通过自身结构抵抗冲击，对巷道围岩进行支护；当冲击力大于结构本身的承受力时，在围岩和杆端挡块3的作用下，使得波纹管4被杆端挡块3压缩，吸收和消耗大量能量，起到让位吸能防冲的作用，与此同时，波纹管4尤其是紧固卡缆5处波纹管上端非波纹段4-1与锚杆体6之间相对运动产生的摩擦，也消耗了部分能量，起到摩擦吸能的作用；当冲击力继续增大时，波纹管波纹段4-3被压扁，使得杆端挡块3与紧固卡缆5接触，形成了常见的高强度刚性锚杆结构，仍然可以抵抗冲击和围岩的压力，实现对巷道围岩的支护。由于本发明能够在承受冲击时最大程度的利用自身结构优势，通过波纹管4的变形实现让位吸能防冲，并通过波纹管4与锚杆体6之间的摩擦实现摩擦吸能，消耗了大量的能量，保证了锚杆体6和托盘2不至于在承受冲击时轻易损坏，才使得整个锚杆装置能够承受更大的冲击力，完成对围岩的多重安全支护。
本发明的更换过程包括如下步骤：
步骤一：依次拆下锁紧螺母1和杆端挡块3；
步骤二：根据实际情况，将需要更换的托盘2、波纹管4和紧固卡缆5拆下；
步骤三：根据实际情况，对锚杆体6周边的围岩体进行重新扩孔；
步骤四：清理孔中的岩渣和积水；
步骤五：将新的波纹管4和紧固卡缆5装入围岩体孔中，在现场实际条件不允许时，也可以省略紧固卡缆5，只安装波纹管4，同样可以达到让位吸能和摩擦吸能的防冲支护目的；
步骤六：安装杆端挡块3；
步骤七：依次安装托盘2和锁紧螺母1，并将锁紧螺母1旋紧。

Claims (1)

1.一种矿用让位摩擦式吸能防冲锚杆，包括锚杆体，其特征在于，在所述锚杆体外套装有波纹管，在波纹管波纹段的两端分别设置有波纹管上端非波纹段和波纹管下端非波纹段；在锚杆体的下端设置有杆端挡块，所述杆端挡块与锚杆体之间采用螺纹连接，杆端挡块设置在波纹管下端非波纹段内，且尺寸大于波纹管的内径；在与锚杆体相接触的波纹管上端非波纹段外套装有紧固卡缆，在与杆端挡块相接触的波纹管下端非波纹段外套装有托盘，在托盘下方的波纹管下端非波纹段外套装有锁紧螺母，所述锁紧螺母与波纹管下端非波纹段之间采用螺纹连接；所述波纹管波纹段与波纹管上端非波纹段和波纹管下端非波纹段之间为光滑过渡。
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