一种自固定式预警锚杆论文和设计-唐治

全文摘要

一种自固定式预警锚杆，包括杆体、预警式托盘、螺母及弹性橡胶防护帽，杆体分为常规杆体段和自固定式杆体段，两者螺纹连接；自固定式杆体段上加工有若干切口，切口内设有楔块体，楔块体可沿切口斜切面移动，切口与楔块体直切面之间设有推力弹簧，自固定式杆体段外部套装有可自由转动的刚性限位套，刚性限位套表面设有楔块体让位口且顶端设有尖齿顶盘。预警锚杆的使用方法为：将杆体插入锚杆安装孔中直到尖齿顶盘顶靠在孔底，此时楔块体让位口与楔块体彼此错开；对杆体施加压力，增大尖齿顶盘与孔底之间摩擦力；转动杆体直到楔块体让位口与楔块体位置重合，使楔块体弹出，回拉杆体使楔块体形成自锁，安装预警式托盘、螺母及弹性橡胶防护帽。

主设计要求

1.一种自固定式预警锚杆，其特征在于：包括杆体、预警式托盘及螺母，所述杆体分为常规杆体段和自固定式杆体段，常规杆体段与自固定式杆体段通过螺纹式接头相固连；所述预警式托盘和螺母依次安装在常规杆体段的外露端；在所述自固定式杆体段上加工有切口，切口的直切面与杆体中轴线相垂直，切口的斜切面与杆体中轴线相交；在所述切口内设置有与切口进行互补的楔块体，在切口的斜切面上设置有T型滑槽，在所述楔块体的斜切面上设置有T型凸块，T型凸块位于T型滑槽内，楔块体可沿T型滑槽移动；在所述T型滑槽的外端槽口固装有滑槽堵头；在所述切口的直切面与楔块体的直切面之间安装有推力弹簧，且推力弹簧与T型滑槽相平行；在所述自固定式杆体段外部套装有刚性限位套，刚性限位套相对于自固定式杆体段具有转动自由度；在所述刚性限位套表面开设有楔块体让位口，在刚性限位套的顶端设置有尖齿顶盘。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种自固定式预警锚杆，其特征在于：所述切口数量若干，若干切口沿自固定式杆体段的中轴线方向均匀分布，且相邻切口之间具有45°～60°的相位角。

3.根据权利要求1所述的一种自固定式预警锚杆，其特征在于：所述预警式托盘包括托盘段和预警筒体段，预警筒体段的压溃破坏力为杆体的冲击破坏力的85％～90％。

4.根据权利要求3所述的一种自固定式预警锚杆，其特征在于：在所述螺母的内端平面上开设有环形卡槽，所述预警筒体段与环形卡槽插接配合。

5.根据权利要求1所述的一种自固定式预警锚杆，其特征在于：在所述螺母的外端侧立面上开设有环形凸沿，螺母上配装有弹性橡胶防护帽，弹性橡胶防护帽通过环形凸沿与螺母卡装连接，所述常规杆体段的外露端通过弹性橡胶防护帽进行包覆。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于煤矿巷道支护技术领域，特别是涉及一种自固定式预警锚杆。

背景技术

在煤矿巷道支护中，锚杆是应用最广且用量最大的支护装备，利用锚杆可以将巷道围岩锚固在一起，从而提高围岩的稳定性。

但是，现有的锚杆仍然存在三个方面的缺点：

①、锚杆的杆体锚固段普遍需要利用锚固剂来实现锚杆杆体与围岩之间的固定，而且锚固剂在一定程度上会对环境产生污染，并且锚固剂的固化所占用的时间相对较长，导致施工效率难以大幅度提高；

②、处于支护状态的锚杆，在其受力状态发生变化时，无法直接进行判断；

③、处于支护状态的锚杆，由于会有部分杆体直接外露于岩壁外，这部分外露的杆体容易刮伤巷道内作业的工作人员。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种自固定式预警锚杆，锚杆杆体与围岩之间不再需要锚固剂进行固定，依靠自身结构就可以实现固定，由于省去了锚固剂的使用，不但缓解了环境污染问题，而且省去了锚固剂的固化时间，使施工效率得到大幅度提高；针对处于支护状态的锚杆，在其受力状态发生变化时，能够通过肉眼直接进行判断，进而起到安全预警的目的；针对处于支护状态的锚杆，对其外露的杆体进行了有效防护，降低了巷道内作业的工作人员被刮伤的风险。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种自固定式预警锚杆，包括杆体、预警式托盘及螺母，所述杆体分为常规杆体段和自固定式杆体段，常规杆体段与自固定式杆体段通过螺纹式接头相固连；所述预警式托盘和螺母依次安装在常规杆体段的外露端；在所述自固定式杆体段上加工有切口，切口的直切面与杆体中轴线相垂直，切口的斜切面与杆体中轴线相交；在所述切口内设置有与切口进行互补的楔块体，在切口的斜切面上设置有T型滑槽，在所述楔块体的斜切面上设置有T型凸块，T型凸块位于T型滑槽内，楔块体可沿T型滑槽移动；在所述T型滑槽的外端槽口固装有滑槽堵头；在所述切口的直切面与楔块体的直切面之间安装有推力弹簧，且推力弹簧与T型滑槽相平行；在所述自固定式杆体段外部套装有刚性限位套，刚性限位套相对于自固定式杆体段具有转动自由度；在所述刚性限位套表面开设有楔块体让位口，在刚性限位套的顶端设置有尖齿顶盘。

所述切口数量若干，若干切口沿自固定式杆体段的中轴线方向均匀分布，且相邻切口之间具有45°～60°的相位角。

所述预警式托盘包括托盘段和预警筒体段，预警筒体段的压溃破坏力为杆体的冲击破坏力的85％～90％。

在所述螺母的内端平面上开设有环形卡槽，所述预警筒体段与环形卡槽插接配合。

在所述螺母的外端侧立面上开设有环形凸沿，螺母上配装有弹性橡胶防护帽，弹性橡胶防护帽通过环形凸沿与螺母卡装连接，所述常规杆体段的外露端通过弹性橡胶防护帽进行包覆。

所述的自固定式预警锚杆的使用方法，包括如下步骤：

步骤一：在巷道围岩上加工出锚杆安装孔；

步骤二：将自固定式杆体段朝向锚杆安装孔并插入孔中，直到刚性限位套顶端的尖齿顶盘顶靠在锚杆安装孔的孔底，此时刚性限位套上的楔块体让位口与楔块体的位置彼此错开；

步骤三：先对杆体施加轴向压力，使尖齿顶盘与锚杆安装孔孔底之间摩擦力大于自固定式杆体段与刚性限位套之间的摩擦力；

步骤四：转动杆体，使自固定式杆体段与刚性限位套之间发生相对转动，直到楔块体让位口与楔块体的位置重合，此时在推力弹簧的作用下，楔块体会沿着T型滑槽从楔块体让位口中伸出，直到与锚杆安装孔孔壁接触在一起；

步骤五：卸去对杆体施加的轴向压力，转而对杆体施加一个轴向拉力，此时楔块体会在自固定式杆体段与锚杆安装孔孔壁之间形成自锁；

步骤六：先在常规杆体段的外露端套装上预警式托盘，且预警筒体段朝向孔外，再安装上螺母，并旋紧螺母，在楔块体的自锁作用下，杆体将与锚杆安装孔牢固的连接在一起，最后将弹性橡胶防护帽安装到螺母上，锚杆安装结束。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的自固定式预警锚杆，锚杆杆体与围岩之间不再需要锚固剂进行固定，依靠自身结构就可以实现固定，由于省去了锚固剂的使用，不但缓解了环境污染问题，而且省去了锚固剂的固化时间，使施工效率得到大幅度提高；针对处于支护状态的锚杆，在其受力状态发生变化时，能够通过肉眼直接进行判断，进而起到安全预警的目的；针对处于支护状态的锚杆，对其外露的杆体进行了有效防护，降低了巷道内作业的工作人员被刮伤的风险。

附图说明

图1为本实用新型的一种自固定式预警锚杆的结构示意图；

图2为图1中I部放大图；

图3为图2的楔块体处于自锁时的状态图；

图4为图1中II部放大图；

图中，1—常规杆体段，2—自固定式杆体段，3—预警式托盘，4—螺母，5—螺纹式接头，6—切口，7—楔块体，8—T型滑槽，9—T型凸块，10—滑槽堵头，11—推力弹簧，12—刚性限位套，13—楔块体让位口，14—尖齿顶盘，15—托盘段，16—预警筒体段，17—环形卡槽，18—环形凸沿，19—弹性橡胶防护帽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明。

如图1～4所示，一种自固定式预警锚杆，包括杆体、预警式托盘3及螺母4，所述杆体分为常规杆体段1和自固定式杆体段2，常规杆体段1与自固定式杆体段2通过螺纹式接头5相固连；所述预警式托盘3和螺母4依次安装在常规杆体段1的外露端；在所述自固定式杆体段2上加工有切口6，切口6的直切面与杆体中轴线相垂直，切口6的斜切面与杆体中轴线相交；在所述切口6内设置有与切口6进行互补的楔块体7，在切口6的斜切面上设置有T型滑槽8，在所述楔块体7的斜切面上设置有T型凸块9，T型凸块9位于T型滑槽8内，楔块体7可沿T型滑槽8移动；在所述T型滑槽8的外端槽口固装有滑槽堵头10；在所述切口6的直切面与楔块体7的直切面之间安装有推力弹簧11，且推力弹簧11与T型滑槽8相平行；在所述自固定式杆体段2外部套装有刚性限位套12，刚性限位套12相对于自固定式杆体段2具有转动自由度；在所述刚性限位套12表面开设有楔块体让位口13，在刚性限位套12的顶端设置有尖齿顶盘14。

所述切口6数量若干，若干切口6沿自固定式杆体段2的中轴线方向均匀分布，且相邻切口6之间具有45°～60°的相位角。

所述预警式托盘3包括托盘段15和预警筒体段16，预警筒体段16的压溃破坏力为杆体的冲击破坏力的85％～90％。

在所述螺母4的内端平面上开设有环形卡槽17，所述预警筒体段16与环形卡槽17插接配合。

在所述螺母4的外端侧立面上开设有环形凸沿18，螺母4上配装有弹性橡胶防护帽19，弹性橡胶防护帽19通过环形凸沿18与螺母4卡装连接，所述常规杆体段1的外露端通过弹性橡胶防护帽19进行包覆。

本实施例中，自固定式杆体段2上的切口6数量为六个，相邻切口6之间的相位角为60°，预警筒体段16的长度为100mm，预警筒体段16的压溃破坏力为杆体的冲击破坏力的90％。

所述的自固定式预警锚杆的使用方法，包括如下步骤：

步骤一：在巷道围岩上加工出锚杆安装孔；

步骤二：将自固定式杆体段2朝向锚杆安装孔并插入孔中，直到刚性限位套12顶端的尖齿顶盘14顶靠在锚杆安装孔的孔底，此时刚性限位套12上的楔块体让位口13与楔块体7的位置彼此错开；

步骤三：先对杆体施加轴向压力，使尖齿顶盘14与锚杆安装孔孔底之间摩擦力大于自固定式杆体段2与刚性限位套12之间的摩擦力；

步骤四：转动杆体，使自固定式杆体段2与刚性限位套12之间发生相对转动，直到楔块体让位口13与楔块体7的位置重合，此时在推力弹簧11的作用下，楔块体7会沿着T型滑槽8从楔块体让位口13中伸出，直到与锚杆安装孔孔壁接触在一起；

步骤五：卸去对杆体施加的轴向压力，转而对杆体施加一个轴向拉力，此时楔块体7会在自固定式杆体段2与锚杆安装孔孔壁之间形成自锁；

步骤六：先在常规杆体段1的外露端套装上预警式托盘3，且预警筒体段16朝向孔外，再安装上螺母4，并旋紧螺母4，在楔块体7的自锁作用下，杆体将与锚杆安装孔牢固的连接在一起，最后将弹性橡胶防护帽19安装到螺母4上，锚杆安装结束。

在巡视巷道的过程中，如果发现预警式托盘3的预警筒体段16发生了压溃，则说明此时的锚杆杆体已经达到其额定承载力的90％，便可以及时提醒井下的工作人员加强支护，以有效保证巷道支护的安全性。

实施例中的方案并非用以限制本实用新型的专利保护范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

设计图

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