CN109736864A - 一种矿用液压恒阻变形自动泄压锚杆及其工作方法 - Google Patents

Abstract

一种矿用液压恒阻变形自动泄压锚杆，包括均沿左右方向设置的套筒、泄压管和杆体，套筒左端敞口、右端设置有堵板，堵板中心开设有导孔，杆体左部穿过导孔伸入到套筒内，泄压管沿套筒的长度方向固定设置在套筒内壁，泄压管右端与堵板左侧面具有间隙，泄压管左端连接有溢流阀，杆体左端设置有与套筒内壁及泄压管外壁滑动密封配合的活塞，堵板上在导孔内壁处设置有与杆体左部的外圆滑动密封配合的密封圈，套筒内在堵板和活塞之间形成的密封腔内盛装有乳化液。本发明还公开了锚杆的工作方法。本发明利用液压技术实现了锚杆的恒阻变形，保证锚杆在深部开采中高应力、高渗透压等复杂情况下仍然具有较强的支护效果，真正意义上实现锚杆的恒阻泄压。

Description

一种矿用液压恒阻变形自动泄压锚杆及其工作方法

技术领域

本发明属于锚杆支护技术领域，具体涉及一种矿用液压恒阻变形自动泄压锚杆及其工作方法。

背景技术

自1912 年德国谢列兹矿最先采用锚杆支护井下巷道以来，锚杆支护以其结构简单，施工方便、成本低和对工程适应性强等特点，在土木工程(包括采矿工程) 中得到了广泛应用。但传统的刚性锚杆所能允许的巷道围岩的变形量一般在200mm以下，不能适应巷道围岩大变形而被拉断失效。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种采用液压技术、抗拉能力强、泄压能力好、支护强度高的矿用液压恒阻变形自动泄压锚杆及其工作方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种矿用液压恒阻变形自动泄压锚杆，包括均沿左右方向设置的套筒、泄压管和杆体，套筒左端敞口、右端设置有堵板，堵板中心开设有导孔，杆体左部穿过导孔伸入到套筒内，泄压管沿套筒的长度方向固定设置在套筒内壁，泄压管右端与堵板左侧面具有间隙，泄压管左端连接有溢流阀，杆体左端设置有与套筒内壁及泄压管外壁滑动密封配合的活塞，堵板上在导孔内壁处设置有与杆体左部的外圆滑动密封配合的密封圈，套筒内在堵板和活塞之间形成的密封腔内盛装有乳化液。

套筒左端外圆周设置有外螺纹，套筒左侧套装有托盘，外螺纹上螺纹连接有用于压紧托盘左侧的螺母。

杆体右部位于堵板右侧，杆体右部的直径大于杆体左部的直径，杆体右部的左端和杆体左部的右端同轴线螺纹连接。

活塞与杆体左部采用铸造的方式一体成型，活塞右侧面在杆体周围设置有环形槽，环形槽的横截面为右端敞口的曲面结构。

一种矿用液压恒阻变形自动泄压锚杆是工作方法，包括以下步骤，

（1）首先将泄压管焊接到套筒内壁上，再把一体铸造成型的活塞与杆体左部置于套筒内，活塞外圆周上预先开设有一个凹槽，实现活塞与泄压管的滑动密封配合，在泄压管左端安装上溢流阀，杆体左部穿过堵板的导孔向右伸出堵板，再讲杆体左部的右端与杆体右部的左端螺纹连接在一体；

（2）通过溢流阀通过泄压管向套筒内注入乳化液，待乳化液充满套筒与杆体左部之间的密封腔后停止注液；

（3）使用锚杆机将所述的锚杆打入到钻孔内，将锚杆右部的右端一段通过锚固剂锚固在钻孔内端，安装上托盘，在套管左端部拧上螺母；

（4）当锚杆在支护过程中承受拉应力时，通过杆体向右移动，拉动活塞向右移动，活塞将承受的拉应力转化成对乳化液的压应力，乳化液在承压过程中逐渐由泄压管通过溢流阀排出，锚杆的变形量即为套筒的长度加上杆体自身的变形量；且在整个液压过程中实现了完全恒阻变形，保证了锚杆对各种应力形式的承受能力。

采用上述技术方案，杆体由外径不同的左部和右部螺纹连接而成，这不仅便于制作，而且方便安装，更重要的时，杆体右部的左端与堵板右侧面顶压接触后避免活塞在套筒内向左移动。

活塞与杆体左部采用一体铸造成型的方式，提高两结构的强度，避免在承拉时活塞与杆体脱离而损坏。

活塞右侧面在杆体周围设置有环形槽，环形槽的横截面为右端敞口的曲面结构，既能完全实现拉压应力的转换又能减小压应力在连接处的应力集中现象。

综上所述，本发明利用液压技术实现了锚杆的恒阻变形，大大增强了锚杆的承拉能力和对深部开采面临的高应力、高渗透压等一系列问题的应对能力。从而保证锚杆在深部开采中高应力、高渗透压等复杂情况下仍然具有较强的支护效果，真正意义上实现锚杆的恒阻泄压。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是活塞外圆周与套筒内壁及泄压管外壁配合的横截面示意图；

图3本发明打入钻孔内进行支护初期的示意图；

图4是本发明在支护过程中恒阻变形阶段的示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明的一种矿用液压恒阻变形自动泄压锚杆，包括均沿左右方向设置的套筒2、泄压管9和杆体4，套筒2左端敞口、右端设置有堵板10，堵板10中心开设有导孔，杆体4左部穿过导孔伸入到套筒2内，泄压管9沿套筒2的长度方向固定设置在套筒2内壁，泄压管9右端与堵板10左侧面具有间隙，泄压管9左端连接有溢流阀8，杆体4左端设置有与套筒2内壁及泄压管9外壁滑动密封配合的活塞3，堵板10上在导孔内壁处设置有与杆体4左部的外圆滑动密封配合的密封圈，套筒2内在堵板10和活塞3之间形成的密封腔内盛装有乳化液5。

套筒2左端外圆周设置有外螺纹7，套筒2左侧套装有托盘6，外螺纹7上螺纹连接有用于压紧托盘6左侧的螺母1。

杆体4右部位于堵板10右侧，杆体4右部的直径大于杆体4左部的直径，杆体4右部的左端和杆体4左部的右端同轴线螺纹连接。

活塞3与杆体4左部采用铸造的方式一体成型，活塞3右侧面在杆体4周围设置有环形槽11，环形槽11的横截面为右端敞口的曲面结构。

一种矿用液压恒阻变形自动泄压锚杆是工作方法，包括以下步骤：

（1）首先将泄压管9焊接到套筒2内壁上，再把一体铸造成型的活塞3与杆体4左部置于套筒2内，活塞3外圆周上预先开设有一个凹槽，实现活塞3与泄压管9的滑动密封配合，在泄压管9左端安装上溢流阀8，杆体4左部穿过堵板10的导孔向右伸出堵板10，再讲杆体4左部的右端与杆体4右部的左端螺纹连接在一体；

（2）通过溢流阀8通过泄压管9向套筒2内注入乳化液5，待乳化液5充满套筒2与杆体4左部之间的密封腔后停止注液；

（3）使用锚杆机将所述的锚杆打入到钻孔内，将锚杆右部的右端一段通过锚固剂锚固在钻孔内端，安装上托盘6，在套管左端部拧上螺母1；如图3所示；

（4）当锚杆在支护过程中承受拉应力时，通过杆体4向右移动，拉动活塞3向右移动，活塞3将承受的拉应力转化成对乳化液5的压应力，乳化液5在承压过程中逐渐由泄压管9通过溢流阀8排出，锚杆的变形量即为套筒2的长度加上杆体4自身的变形量；且在整个液压过程中实现了完全恒阻变形，保证了锚杆对各种应力形式的承受能力。如图4所示。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种矿用液压恒阻变形自动泄压锚杆，其特征在于：包括均沿左右方向设置的套筒、泄压管和杆体，套筒左端敞口、右端设置有堵板，堵板中心开设有导孔，杆体左部穿过导孔伸入到套筒内，泄压管沿套筒的长度方向固定设置在套筒内壁，泄压管右端与堵板左侧面具有间隙，泄压管左端连接有溢流阀，杆体左端设置有与套筒内壁及泄压管外壁滑动密封配合的活塞，堵板上在导孔内壁处设置有与杆体左部的外圆滑动密封配合的密封圈，套筒内在堵板和活塞之间形成的密封腔内盛装有乳化液。

2.根据权利要求1所述的一种矿用液压恒阻变形自动泄压锚杆，其特征在于：套筒左端外圆周设置有外螺纹，套筒左侧套装有托盘，外螺纹上螺纹连接有用于压紧托盘左侧的螺母。

3.根据权利要求1所述的一种矿用液压恒阻变形自动泄压锚杆，其特征在于：杆体右部位于堵板右侧，杆体右部的直径大于杆体左部的直径，杆体右部的左端和杆体左部的右端同轴线螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的一种矿用液压恒阻变形自动泄压锚杆，其特征在于：活塞与杆体左部采用铸造的方式一体成型，活塞右侧面在杆体周围设置有环形槽，环形槽的横截面为右端敞口的曲面结构。

5.根据权利要求4所述的一种矿用液压恒阻变形自动泄压锚杆是工作方法，其特征在于：包括以下步骤，

（1）首先将泄压管焊接到套筒内壁上，再把一体铸造成型的活塞与杆体左部置于套筒内，活塞外圆周上预先开设有一个凹槽，实现活塞与泄压管的滑动密封配合，在泄压管左端安装上溢流阀，杆体左部穿过堵板的导孔向右伸出堵板，再讲杆体左部的右端与杆体右部的左端螺纹连接在一体；

（2）通过溢流阀通过泄压管向套筒内注入乳化液，待乳化液充满套筒与杆体左部之间的密封腔后停止注液；

（3）使用锚杆机将所述的锚杆打入到钻孔内，将锚杆右部的右端一段通过锚固剂锚固在钻孔内端，安装上托盘，在套管左端部拧上螺母；

（4）当锚杆在支护过程中承受拉应力时，通过杆体向右移动，拉动活塞向右移动，活塞将承受的拉应力转化成对乳化液的压应力，乳化液在承压过程中逐渐由泄压管通过溢流阀排出，锚杆的变形量即为套筒的长度加上杆体自身的变形量；且在整个液压过程中实现了完全恒阻变形，保证了锚杆对各种应力形式的承受能力。