CN2204002Y - 多楔式竹锚杆 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于煤矿围岩护帮锚杆，由杆体、侧 楔、中楔、尾楔、托板构成。杆体由1—2片竹片制成， 二端头分双叉，侧楔、中楔与杆体一端构成锚固头，杆 体尾端用托板和尾楔紧固。侧楔内壁带锥度，外壁为 平面或带凸台的圆柱面。中楔呈扁锥形或扁梯形，锥 度与侧楔相匹配。本锚杆锚固力可靠，可达10— 20KN以上，安装操作简单，安装完毕后就能立即承 受载荷，及时支护围岩，成本低，适于大批量生产等优 点。

Description

本实用新型属于煤矿围岩护帮锚杆。

现有煤矿围岩护帮锚杆，主要有木锚杆，水泥竹锚杆，水泥金属锚杆，这些锚杆均存在一些不足之处：

1、木锚杆：其杆体强度受木质及木纹布置影响较大，杆体强度不易满足护帮要求，锚固头为单楔点接触锚固，锚固力仅5－10KN，加工工艺复杂，成本高。

2、水泥竹锚杆和水泥金属锚杆：这二种锚杆其锚固头受水泥锚固剂质量及操作工艺影响较大，导致锚杆锚固头失效率高；水泥锚固剂需经一定固化时间才能锚固，故锚杆安装后不能立即起支护作用；安装工艺工人不易掌握等。

本发明目的，为了克服现有煤矿围岩护帮锚杆的不足之处，提供一种锚固性能可靠，操作简单、成本低，能够立即承受支护功能的护帮锚杆。

本发明目的是由如下技术方案实现的。下面结合最佳实施例给出的附图说明如下：

本实用新型多楔式竹锚杆，主要由杆体、锚固装置、紧固装置组成，其特征在于：

1、杆体（1）由1－2片整根竹片制成，二端头分双叉，杆体横截面应大于0.5cm²，如图2、3所示。

2、锚固装置包括侧楔（2）和中楔（3），中楔（3）插入在杆体（1）的端头分叉处，侧楔（2）内壁紧贴杆体（1）端头的外壁，侧楔、中楔及杆体端头构成锚杆的锚固头，如图1所示。

3、紧固装置由托板（6）和尾楔（4）组成，如图1所示。

4、侧楔（2）内壁带锥度，外壁为平面或带凸台的园柱面；内壁的锥度l：n＝tgα应满足如下公式：

K₁≥ (tg+k₂)/(1-k₂tgα) 式中：K₁为侧楔（2）外壁与锚杆孔壁摩擦系数，

K₂为侧楔（2）内壁与杆体外壁摩擦系数。

侧楔（2）横截面应满足与杆体（1）组装后横截面外接圆直径D一般不大于锚杆孔（9）的孔径；侧楔（2）长度L不能小于50mm。

本实施例侧楔（2）如图4、5、6、7、8、9所示。侧楔（2）由二个支侧楔组成，支侧楔可连成一体或分体。用木料、塑料等材料制成，长度L为200mm。

5、外壁带凸台的园柱面的侧楔，如图4、5、6所示。其内壁底部设有定位槽（5），定位槽（5）的形状应与杆体（1）的外壁相吻合。

6、中楔（3）形状呈扁锥形（如图12、13所示）或扁梯形（如图10、11所示），其锥度l：m＝2tgα₁，一般应满足公式：k₃≥tgα₁的要求，式中：K₃为杆体（1）内壁与中楔（3）摩擦系数。

图1为本实用新型多楔式竹锚杆总装及工作示意图；

图2为本实用新型多楔式竹锚杆杆体图；

图3为本实用新型多楔式竹锚杆杆体C－C剖示放大图；

图4为本实用新型多楔式竹锚杆带凸台园柱形侧楔（连体）正视图；

图5为本实用新型多楔式竹锚杆带凸台园柱形侧楔（连体）A－A剖示图；

图6为本实用新型多楔式竹锚杆带凸台园柱形侧楔（连体）B－B剖示图；

图7为本实用新型多楔式竹锚杆扁锥形侧楔（分体）正视图；

图8为本实用新型多楔式竹锚杆扁锥形侧楔（分体）侧视图；

图9为本实用新型多楔式竹锚杆扁锥形侧楔（分体）d－d剖示图；

图10为本实用新型多楔式竹锚杆扁梯形中楔主视图；

图11为本实用新型多楔式竹锚杆扁梯形中楔K向图；

图12为本实用新型多楔式竹锚杆扁锥形中楔主视图；

图13为本实用新型多楔式竹锚杆扁锥形中楔G向图；

图14为本实用新型多楔式竹锚杆锚固头按装后受力示意图；

图15为本实用新型多楔式竹锚杆工作状态时杆体锚固端受力示意图；

本实用新型多楔式竹锚杆属于煤矿围岩护帮锚杆，用于阻止巷壁围岩外移。因矿山井下工作场所开掘后，围岩（8）由于受地压作用要发生变形、移动，有时甚至发生片落，安装护帮锚杆是有效控制围岩（8）片落，维护围岩稳定的有效办法。下面分三方面阐述本实用新型多楔式竹锚杆的锚固原理。

第一方面，安装锚杆时，锚杆的锚固头紧固原理：

本锚杆安装时，锚杆从锚固头开始送入锚杆孔（9）至孔底后，将专用安装套管套在锚杆杆体（1）上，并送入锚杆孔（9）中，用锤用力捣安装套管尾部，使锚杆侧楔（2）向锚杆孔（9）孔底移动，侧楔（2）移动过程中不断地与杆体（1）的端头、中楔（3）背紧，然后取出安装套管，锚杆尾端装托板（6），再背紧尾楔（3），安装完毕。

从上述安装过程参照图14，分析锚杆锚固头紧固原理。侧楔（2）受安装套管外击力f作用时向锚杆孔（9）孔底移动，由于锚杆孔（9）孔径所限，侧楔（2）对锚杆孔（9）孔壁及杆体（1）产生正压力N₁、N₂，与此同时，孔壁及杆体（1）对侧楔（2）相应的产生反作用力N′₁、N′₂，与此同时杆体（1）还对中楔（3）产生正压力N₃，中楔（3）对杆体（1）产生反作用力N′₃。从上可见，锚杆孔（9）孔壁、侧楔（2）、杆体（1）、中楔（3）之间产生正压力N₁、N₂、N₃及反作用力N′₁、N′₂、N′₃，从而将锚杆锚固头紧固牢。

第二方面锚固工作状态时杆体锚固端工作原理，参照图15所示。

本锚杆安装完毕后，当围岩由于受地压作用产生移动，而围岩（8）外移是随围岩（8）距巷壁（7）距离不同而不同，近者外移量大，远者外移量小，产生一个位移差△Y。巷壁围岩（7）直接作用在锚杆托板（6）上一个外推力，托板（6）受外推力后通过尾楔（4）转移在杆体（1）上，杆体（1）受外拉力M，但又由于锚杆锚固头部已在安装时紧固牢，杆体（1）受外拉力的同时，锚杆的锚固头对杆体（1）施加一个内拉力M′，最后以反作用力的形式传递给巷壁（7），阻止巷壁（7）不能产生过大的外移量及片落，从而维护了围岩稳定。

当锚杆的杆体（1）受外拉力M后，中楔（3）和杆体（1）作整体同步移动，但由于侧楔（2）对杆体（1）施加正压力N₂，而且正压力N₂随杆体（1）外移而逐渐增大，使杆体（1）在外移过程中（在正压力作用下），侧楔（2）内壁对杆体（1）产生摩擦力f₂，f₂＝N₂·K₂，f₂与N₂之合力M′作用于杆体（1）上，M′方向与M相反，从而起到平衡或缓冲外力M的作用。即锚杆锚固头起到了锚固作用。

第三方面：巷壁围岩移动时除水平向外移动外，还有纵向向下滑动或滑动趋势。由于本锚杆的杆体为竹片制成，具有一定的柔性（即适度可弯性），对围岩向下滑动具有较好的适应性。

本实用新型多楔式竹锚杆主要优点：

1、多楔式锚固头锚固力可靠，锚固力可达10－20KN以上。

2、安装操作简单，锚固基本不会失效，成功率高。

3、锚杆安装完毕就能立即承载荷，能够及时有效的支护巷壁围岩。

4、结构简单、成本低，适于大批量生产。如侧楔、中楔、尾楔结构及制造工艺简单，适于大批量生产。

Claims (2)

1、多楔式竹锚杆，主要由杆体、锚固装置、紧固装置组成，其特征在于：

1)杆体由1-2片整根竹片制成，二端头分双叉；

2)锚固装置包括侧楔和中楔，中楔插入在杆体的端头分叉处，侧楔内壁紧贴杆体端头的外壁，侧楔、中楔及杆体端头构成锚杆的锚固头；

3)紧固装置由托板和尾楔组成。

2、根据权利要求1所述竹锚杆，其特征在于侧楔内壁带锥度，外壁为平面或带凸台的园柱面。

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