CN113389581A - 一种用于煤矿巷道具有抗剪功能的可接长锚杆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于煤矿巷道具有抗剪功能的可接长锚杆，包括设置在围岩内的固定部和可接部，所述可接部与所述固定部通过高强连接螺栓螺纹连接，所述围岩岩壁上固接有顶板,所述顶板底面开设有锚固孔，所述锚固孔顶部向上延伸至所述围岩内，所述可接部和所述固定部的外壁与所述锚固孔之间设置锚固层；所述可接部包括锚固头和可接长杆体；所述锚固头与所述可接长杆体顶部通过螺纹连接，所述可接长杆体的顶部且位于所述锚固头的下方套设有顶部套筒，所述可接长杆体底面与所述高强连接螺栓顶部通过螺纹连接；所述固定部包括固定杆体和底部套筒，所述底部套筒套设在所述固定杆体外壁底部。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿巷道支护技术领域，特别是涉及一种用于煤矿巷道具有抗剪功能的可接长锚杆。
背景技术
巷道作为井下煤矿生产的重要通路，其可以用来运矿、通风、排水、行人等各种必要工程；然而巷道的安全稳定是保证井下一系列作业活动顺利进行的前提条件。现有的工程实践中多采用锚杆(索)等支护结构为巷道提供支撑，保证后续施工人员的安全。
目前，现有的锚杆支护长度范围有限，并且在受到强烈的水平构造应力、断层构造带、采掘活动等因素影响时锚杆会发生剪切破坏，致使锚固性不强，支护失效，带来巷道顶板冒顶，帮部垮帮等问题的发生，从而影响煤矿的安全高效生产和工作人员的人身安全。
因此，本领域的技术人员提供了一种用于煤矿巷道具有抗剪功能的可接长锚杆，以解决上述背景中提出的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于煤矿巷道具有抗剪功能的可接长锚杆，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种用于煤矿巷道具有抗剪功能的可接长锚杆，包括设置在围岩内的固定部和可接部，所述可接部与所述固定部通过高强连接螺栓螺纹连接，所述围岩岩壁上固接有顶板，所述顶板底面开设有锚固孔，所述锚固孔顶部向上延伸至所述围岩内，所述可接部和所述固定部的外壁与所述锚固孔之间设置锚固层；
所述可接部包括锚固头和可接长杆体；所述锚固头与所述可接长杆体顶部通过螺纹连接，所述可接长杆体的顶部且位于所述锚固头的下方套设有顶部套筒，所述可接长杆体底面与所述高强连接螺栓顶部通过螺纹连接；
所述固定部包括固定杆体和底部套筒，所述底部套筒套设在所述固定杆体外壁底部，所述固定杆体顶面与所述高强连接螺栓底部通过螺纹连接，所述固定杆体底部位于所述底部套筒下方还设置有密封机构，所述固定杆体、所述可接长杆体和所述高强连接螺栓外均套设有若干可接长抗剪套筒。
优选的，所述固定杆体、所述可接长杆体和所述高强连接螺栓外设置有橡胶充填层，且所述橡胶充填层位于所述顶部套筒、底部套筒和所述可接长抗剪套筒内，所述可接长杆体底面开设有第一对接螺纹腔，所述第一对接螺纹腔与所述高强连接螺栓顶部通过螺纹连接；所述固定杆体顶面开设有第二对接螺纹腔，所述第二对接螺纹腔与所述高强连接螺栓底部通过螺纹连接。
优选的，所述高强连接螺栓包括连接体、上螺纹柱和下螺纹柱；所述上螺纹柱的底面与所述连接体顶面固接，所述上螺纹柱通过所述第一对接螺纹腔与所述可接长杆体螺纹连接；所述下螺纹柱顶面与所述连接体底面固接，所述下螺纹柱通过所述第二对接螺纹腔与所述固定杆体螺纹连接。
优选的，所述锚固头底面开设有锚固螺纹孔，所述可接长杆体外壁与所述锚固螺纹孔通过螺纹连接；所述锚固头外壁绕所述锚固头中心线周向阵列固接有若干锯齿。
优选的，所述顶部套筒底面开设有第一环形槽，所述顶部套筒底部外壁周向等间距开设有若干第一固定孔，所述第一固定孔连通所述第一环形槽内腔，所述顶部套筒顶面与所述锚固头底面抵接。
优选的，所述可接长抗剪套筒顶面固接有第一环形插块，所述可接长抗剪套筒底面开设有第二环形槽，所述可接长抗剪套筒底部外壁周向等间距开设有若干第二固定孔，所述第二固定孔连通所述第二环形槽内腔，相邻所述可接长抗剪套筒的所述第一环形插块与第二环形槽插接，位于最顶部所述可接长抗剪套筒的所述第一环形插块与所述第一环形槽插接。
优选的，所述底部套筒顶面固接有第二环形插块，所述第二环形插块与位于最底部的可接长抗剪套筒的第二环形槽插接。
优选的，所述第一固定孔和所述第二固定孔内均通过紧定螺钉螺纹连接。
优选的，所述密封机构包括高强螺母、弹簧垫圈、托盘和止浆塞；
所述高强螺母、弹簧垫圈、托盘和止浆塞均套设在所述固定杆体的底部，所述止浆塞顶面与所述锚固层底面抵接，所述止浆塞底面对称开设有两排气孔，所述托盘的顶面与所述围岩底面抵接，所述弹簧垫圈顶面与所述托盘底面抵接，所述高强螺母与所述固定杆体底部通过螺纹连接，所述高强螺母顶面与所述弹簧垫圈底面抵接。
优选的，所述锚固层由树脂锚固剂构成。
本发明公开了以下技术效果：本发明中通过高强连接螺栓连接固定杆体和可接长杆体增加锚杆的锚固深度范围；在锚杆外增设顶部套筒、底部套筒和可接长抗剪套筒，并且顶部套筒、底部套筒和可接长抗剪套筒与锚杆杆体间采用橡胶充填，达到防止锚杆杆体受强烈水平构造应力等因素影响发生剪切破断的目的；该锚杆为全长范围锚固锚杆，具有强初撑、急增阻、高阻力等特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例1中的局部放大图；
图3为本发明实施例1中的三维立体结构示意图；
图4为本发明实施例1中顶部套筒的三维立体结构示意图；
图5为本发明实施例1中可接长抗剪套筒的三维立体结构示意图；
图6为本发明实施例1中底部套筒的三维立体结构示意图；
图7为本发明实施例1中高强连接螺栓的三维立体结构示意图；
图8为本发明实施例2中可接长杆体的结构示意图；
图9为本发明实施例2中固定杆体的结构示意图；
图10为本发明实施例3的结构示意图；
其中，1、围岩；2、排气孔；3、高强连接螺栓；4、锚固层；5、锚固头；6、可接长杆体；7、顶部套筒；8、固定杆体；9、底部套筒；10、可接长抗剪套筒；11、橡胶充填层；12、连接体；13、上螺纹柱；14、下螺纹柱；15、锯齿；16、第一环形槽；17、第一固定孔；18、第一环形插块；19、第二环形槽；20、第二固定孔；21、第二环形插块；22、高强螺母；23、弹簧垫圈；24、托盘；25、止浆塞；26、抵接板；27、复位弹簧；28、抵接杆；29、铰接座；30、铰接杆；31、辅助杆；32、辅助孔；33、定位环形板；34、定位柱。
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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
参照图1-7，本发明提供一种用于煤矿巷道具有抗剪功能的可接长锚杆，包括设置在围岩1内的固定部和可接部，可接部与固定部通过高强连接螺栓3螺纹连接，围岩1岩壁上固接有顶板，顶板底面开设有锚固孔，锚固孔顶部向上延伸至围岩2内，可接部和固定部的外壁与锚固孔之间设置锚固层4；
可接部包括锚固头5和可接长杆体6；锚固头5与可接长杆体6顶部通过螺纹连接，可接长杆体6的顶部且位于锚固头5的下方套设有顶部套筒7，可接长杆体6底面与高强连接螺栓3顶部通过螺纹连接；
固定部包括固定杆体8和底部套筒9，底部套筒9套设在固定杆体8外壁底部，固定杆体8顶面与高强连接螺栓3底部通过螺纹连接，固定杆体8底部位于底部套筒9下方还设置有密封机构，固定杆体8、可接长杆体6和高强连接螺栓3外均套设有若干可接长抗剪套筒10。
本发明中通过高强连接螺栓3连接固定杆体8和可接长杆体6增加锚杆的锚固深度范围；在锚杆外增设顶部套筒7、底部套筒9和可接长抗剪套筒10，并且顶部套筒7、底部套筒9和可接长抗剪套筒10与锚杆杆体间采用橡胶充填，达到防止锚杆杆体受强烈水平构造应力等因素影响发生剪切破断的目的；锚固头5外设置有锯齿15，且表面进行打毛处理，使充分搅拌树脂锚固层4，以增加锚固力；该锚杆为全长范围锚固锚杆，具有强初撑、急增阻、高阻力等特点。
进一步优化方案，固定杆体8、可接长杆体6和高强连接螺栓3外设置有橡胶充填层11，且橡胶充填层11位于顶部套筒7、底部套筒9和可接长抗剪套筒10内，可接长杆体6底面开设有第一对接螺纹腔，第一对接螺纹腔与高强连接螺栓3顶部通过螺纹连接；固定杆体8顶面开设有第二对接螺纹腔，第二对接螺纹腔与高强连接螺栓3底部通过螺纹连接。
橡胶充填层11是在可接长抗剪套筒10与可接长杆体6和固定杆体8之间加入橡胶充填体，其主要作用是承担部分剪切力并增加锚杆的挤压缓冲作用，达到保护锚杆杆体的目的；
高强连接螺栓3用来连接固定杆体8和可接长杆体6两部分，且两端螺纹旋向相同，与第二对接螺纹腔和第一对接螺纹腔采用基孔制过渡配合，增加了连接的可靠性。
进一步优化方案，高强连接螺栓3包括连接体12、上螺纹柱13和下螺纹柱14；上螺纹柱13的底面与连接体12顶面固接，上螺纹柱13通过第一对接螺纹腔与可接长杆体6螺纹连接；下螺纹柱14顶面与连接体12底面固接，下螺纹柱14通过第二对接螺纹腔与固定杆体8螺纹连接。
进一步优化方案，锚固头5底面开设有锚固螺纹孔，可接长杆体6外壁与锚固螺纹孔通过螺纹连接；锚固头5外壁绕锚固头5中心线周向阵列固接有若干锯齿15。
锚固头5外设置有锯齿15，表面进行打毛处理，表面粗糙，可以增强锚固力。
进一步优化方案，顶部套筒7底面开设有第一环形槽16，顶部套筒7底部外壁周向等间距开设有若干第一固定孔17，第一固定孔17连通第一环形槽16内腔，顶部套筒7顶面与锚固头5底面抵接。
进一步优化方案，可接长抗剪套筒10顶面固接有第一环形插块18，可接长抗剪套筒10底面开设有第二环形槽19，可接长抗剪套筒10底部外壁周向等间距开设有若干第二固定孔20，第二固定孔20连通第二环形槽19内腔，相邻可接长抗剪套筒10的第一环形插块18与第二环形槽19插接，位于最顶部可接长抗剪套筒10的第一环形插块18与第一环形槽16插接。
可接长抗剪套筒10可根据锚杆的实际长度灵活连接多个，并且在可接长抗剪套筒10上设置三个均匀分布的第二固定孔20，可接长抗剪套筒10间采用螺钉连接，以固定两个可接长抗剪套筒10的相对位置，增强可接长抗剪套筒10间连接的可靠性，使可接长抗剪套筒10不仅具有一定的抗剪能力，而且当剪切力过大时致使可接长抗剪套筒10破坏以不至于冲击到杆体部分；
进一步优化方案，底部套筒9顶面固接有第二环形插块21，第二环形插块21与位于最底部的可接长抗剪套筒10的第二环形槽19插接。
进一步优化方案，第一固定孔17和第二固定孔20内均通过紧定螺钉螺纹连接。
进一步优化方案，密封机构包括高强螺母22、弹簧垫圈23、托盘24和止浆塞25；
高强螺母22、弹簧垫圈23、托盘24和止浆塞25均套设在固定杆体8的底部，止浆塞25顶面与锚固层4底面抵接，止浆塞25底面对称开设有两排气孔2，托盘24的顶面与围岩1底面抵接，弹簧垫圈23顶面与托盘24底面抵接，高强螺母22与固定杆体8底部通过螺纹连接，高强螺母22顶面与弹簧垫圈23底面抵接。
弹簧垫圈23设置在高强螺母22与托盘24之间，高强螺母22拧紧后，靠弹簧垫圈23压平而产生的弹性反抗力使旋合螺纹压紧，同时弹簧垫圈23斜口的尖端抵住高强螺母22与托盘24间的支撑面具有放松作用；止浆塞25设置在托盘24上方，外形呈喇叭状，并且设置对称分布的排气孔2，有助于内外气压平衡；托盘24和高强螺母22与可接长杆体6下部通过螺纹连接，可对锚杆施加预紧力。
进一步优化方案，锚固层4由树脂锚固剂构成
(1)按照巷道施工要求在指定位置打孔，并用高压风清理锚固孔中的粉尘；
(2)将锚固头5与可接长杆体6端部拧紧，然后从可接长杆体6下方压入到橡胶充填层11中；
(3)根据可接长杆体6的实际长度拼接可接长抗剪套筒10，并用螺钉将可接长抗剪套筒10拧紧；
(4)将已配合好的橡胶充填层11和可接长杆体6部分与已拼接好的可接长抗剪套筒10采用过盈配合连接；
(5)将已完全配合完成的可接长杆体6、橡胶充填层11和拼接完成的可接长抗剪套筒10塞入孔中；
(6)将固定杆体8和可接长杆体6采用高强连接螺栓3连接，然后从固定杆体8下方压入到橡胶充填层11中；
(7)根据固定杆体8的实际长度拼接可接长抗剪套筒10，并用螺钉将可接长抗剪套筒10拧紧；
(8)同样将已配合好的橡胶充填层11和固定杆体8部分与已拼接好的可接长抗剪套筒10采用过盈配合连接；
(9)将已完全配合完成的固定杆体8、橡胶充填层11和拼接完成的可接长抗剪套筒10塞入孔中；
(10)将足够量的树脂锚固剂放入孔中，然后将止浆塞25从固定杆体8底部穿入，安装托盘24、弹簧垫圈23和高强螺母22，但此时不拧紧；
(11)选用合适的搅拌器带动整个锚杆旋转，使树脂锚固剂破碎，增强粘结性，锚孔内部的气体通过止浆塞25上的排气孔2排出；
(12)待锚固剂完全固化后，卸下搅拌器，同时将排气孔2用橡胶塞封住，并拧紧高强螺母22，完成安装。
实施例2
参照图8-9，为了促使树脂锚固剂破碎更加彻底增强粘结性，同时提高锚固力，本实施例在第一对接螺纹腔内设置了辅助锚固机构；
辅助锚固机构包括锚固组件、抵接板26、复位弹簧27和抵接杆28；
复位弹簧27顶部与第一对接螺纹腔顶面固接，复位弹簧27的底部与抵接杆28顶面固接，抵接杆28的底面与抵接板26顶面固接，抵接杆28外壁上设置有若干锚固组件；可接长抗剪套筒10外壁开设有若干与锚固组件相适配的辅助孔32；
锚固组件包括铰接座29、铰接杆30和辅助杆31；
铰接座29固接在抵接杆28的外壁上，铰接杆30的一端与铰接座29铰接，铰接杆30的另一端与辅助杆31的一端铰接，辅助杆31的另一端贯穿第一对接螺纹腔内壁和橡胶充填层11后与辅助孔32连通。
第二对接螺纹腔内也设置有辅助锚固机构，与第一对接螺纹腔内的辅助锚固机构结构相同，方向相反。
设置的辅助锚固机构可以在使用搅拌器带动整个锚杆旋转，使树脂锚固剂破碎，增强粘结性的同时随之一起搅拌，促使树脂锚固剂破碎更加彻底增强粘结性，同时提高锚固力，同时辅助杆31从辅助孔32伸出后形成限位结构，再次增强锚固力。
实施例3
参照图10，为了使实施例2中的辅助杆31与辅助孔32实现对接，本实施例中设置了定位机构；定位机构包括定位环形板33，定位环形板33套设在可接长抗剪套筒10的顶部，定位环形板33内壁与可接长抗剪套筒10外壁固接，定位环形板33的底面周向等间距固接有若干定位柱34，顶部套筒7的顶面开设有若干与定位柱34位置对应的定位槽，定位柱34与定位槽插接，辅助孔32与辅助杆31位置对应。
将顶部套筒7完成定位后，剩余可接长抗剪套筒10与底部套筒9通过螺钉连接，后实现位置固定，可实现所有的辅助孔32与辅助杆31位置处于适配位置。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，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，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于煤矿巷道具有抗剪功能的可接长锚杆，包括设置在围岩(1)内的固定部和可接部，所述可接部与所述固定部通过高强连接螺栓(3)螺纹连接，其特征在于：所述围岩(1)岩壁上固接有顶板，所述顶板底面开设有锚固孔，所述锚固孔顶部向上延伸至所述围岩(2)内，所述可接部和所述固定部的外壁与所述锚固孔之间设置锚固层(4)；
所述可接部包括锚固头(5)和可接长杆体(6)；所述锚固头(5)与所述可接长杆体(6)顶部通过螺纹连接，所述可接长杆体(6)的顶部且位于所述锚固头(5)的下方套设有顶部套筒(7)，所述可接长杆体(6)底面与所述高强连接螺栓(3)顶部通过螺纹连接；
所述固定部包括固定杆体(8)和底部套筒(9)，所述底部套筒(9)套设在所述固定杆体(8)外壁底部，所述固定杆体(8)顶面与所述高强连接螺栓(3)底部通过螺纹连接，所述固定杆体(8)底部位于所述底部套筒(9)下方还设置有密封机构，所述固定杆体(8)、所述可接长杆体(6)和所述高强连接螺栓(3)外均套设有若干可接长抗剪套筒(10)。
2.根据权利要求1所述的一种用于煤矿巷道具有抗剪功能的可接长锚杆，其特征在于：所述固定杆体(8)、所述可接长杆体(6)和所述高强连接螺栓(3)外设置有橡胶充填层(11)，且所述橡胶充填层(11)位于所述顶部套筒(7)、底部套筒(9)和所述可接长抗剪套筒(10)内，所述可接长杆体(6)底面开设有第一对接螺纹腔，所述第一对接螺纹腔与所述高强连接螺栓(3)顶部通过螺纹连接；所述固定杆体(8)顶面开设有第二对接螺纹腔，所述第二对接螺纹腔与所述高强连接螺栓(3)底部通过螺纹连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于煤矿巷道具有抗剪功能的可接长锚杆，其特征在于：所述高强连接螺栓(3)包括连接体(12)、上螺纹柱(13)和下螺纹柱(14)；所述上螺纹柱(13)的底面与所述连接体(12)顶面固接，所述上螺纹柱(13)通过所述第一对接螺纹腔与所述可接长杆体(6)螺纹连接；所述下螺纹柱(14)顶面与所述连接体(12)底面固接，所述下螺纹柱(14)通过所述第二对接螺纹腔与所述固定杆体(8)螺纹连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于煤矿巷道具有抗剪功能的可接长锚杆，其特征在于：所述锚固头(5)底面开设有锚固螺纹孔，所述可接长杆体(6)外壁与所述锚固螺纹孔通过螺纹连接；所述锚固头(5)外壁绕所述锚固头(5)中心线周向阵列固接有若干锯齿(15)。
5.根据权利要求1所述的一种用于煤矿巷道具有抗剪功能的可接长锚杆，其特征在于：所述顶部套筒(7)底面开设有第一环形槽(16)，所述顶部套筒(7)底部外壁周向等间距开设有若干第一固定孔(17)，所述第一固定孔(17)连通所述第一环形槽(16)内腔，所述顶部套筒(7)顶面与所述锚固头(5)底面抵接。
6.根据权利要求5所述的一种用于煤矿巷道具有抗剪功能的可接长锚杆，其特征在于：所述可接长抗剪套筒(10)顶面固接有第一环形插块(18)，所述可接长抗剪套筒(10)底面开设有第二环形槽(19)，所述可接长抗剪套筒(10)底部外壁周向等间距开设有若干第二固定孔(20)，所述第二固定孔(20)连通所述第二环形槽(19)内腔，相邻所述可接长抗剪套筒(10)的所述第一环形插块(18)与第二环形槽(19)插接，位于最顶部所述可接长抗剪套筒(10)的所述第一环形插块(18)与所述第一环形槽(16)插接。
7.根据权利要求6所述的一种用于煤矿巷道具有抗剪功能的可接长锚杆，其特征在于：所述底部套筒(9)顶面固接有第二环形插块(21)，所述第二环形插块(21)与位于最底部的可接长抗剪套筒(10)的第二环形槽(19)插接。
8.根据权利要求7所述的一种用于煤矿巷道具有抗剪功能的可接长锚杆，其特征在于：所述第一固定孔(17)和所述第二固定孔(20)内均通过紧定螺钉螺纹连接。
9.根据权利要求1所述的一种用于煤矿巷道具有抗剪功能的可接长锚杆，其特征在于：所述密封机构包括高强螺母(22)、弹簧垫圈(23)、托盘(24)和止浆塞(25)；
所述高强螺母(22)、弹簧垫圈(23)、托盘(24)和止浆塞(25)均套设在所述固定杆体(8)的底部，所述止浆塞(25)顶面与所述锚固层(4)底面抵接，所述止浆塞(25)底面对称开设有两排气孔(2)，所述托盘(24)的顶面与所述围岩(1)底面抵接，所述弹簧垫圈(23)顶面与所述托盘(24)底面抵接，所述高强螺母(22)与所述固定杆体(8)底部通过螺纹连接，所述高强螺母(22)顶面与所述弹簧垫圈(23)底面抵接。
10.根据权利要求1所述的一种用于煤矿巷道具有抗剪功能的可接长锚杆，其特征在于：所述锚固层(4)由树脂锚固剂构成。
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| 王志刚;白浪;董阳阳;翟志华;刘艳晓;: "可接长锚杆及其在巷道顶板支护中的应用研究" * |
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