专利名称：锚杆预应力控制自锁锁具的制作方法
技术领域：
本发明涉及高地应力区岩石隧道、巷道和硐室支护锚杆安装过程的 预应力控制与运行后期的自锁锁具，更具体涉及一种锚杆预应力自锁锁 具，也可用于其它岩土工程(如岩质边坡)锚杆支护结构的预应力控制 与锚杆端部自锁，提高岩石锚杆后期的支护应力。需与高强预应力岩石 锚杆配套使用。
背景技术：
随着资源开采深度的增加，地应力增大、地质条件恶化，导致矿井 深部巷道围岩支护的难度加大。巷道开挖后，由于应力重分布导致洞周 应力集中，巷道自由面一侧应力减为零，围岩由开挖前的三向应力状态 转化为二向应力状态，开挖扰动区内的围岩受到的压剪应力超过其长期 强度，如不及时有效地支护，围岩很快由表及里发生破裂失稳。
因此，要维护巷道的稳定，首先必须在巷道开挖后尽快恢复和改善 围岩的应力状态，将巷道开挖后因二次应力调整形成的二向应力状态恢 复到三向应力状态。改善和恢复应力状态的措施越及时越有利于围岩稳 定；巷道自由面上的压应力恢复得越高，越有利于围岩稳定。这就要求 巷道开挖后必须立即支护，而且初期支护力(预应力)必须达到足够的量值。对深度在800-1000米左右的岩石巷道，即使在自重应力作用下， 其竖向原岩应力也高达20~30MPa，在煤系地层中一般都赋存了很高的构 造应力，以致于水平应力和垂直应力均远高于岩体自重引起的原岩应力， 而且水平地应力通常是垂直地应力的1.25-2.5倍。理论分析和工程实践 表明，对煤矿深部岩石巷道而言，要想取得充分有效的支护效果，必须 使锚杆预应力达到80kN以上。然而现场用的锚杆常因施工时预应力偏低 和不均衡，达不到预期的围岩支护加固效果。由于岩石材料本身具有的 应力松弛特性和围岩整体位移逐步由围岩表面向深处发展两方面的原 因，锚杆的锚固力在达到峰值以后将随着时间的推移而逐步降低。
发明内容
本发明的目的是在于提供了一种锚杆预应力控制自锁锁具，在锚杆 安装过程中通过销钉的大小来对锚杆的预应力大小进行调整，对预应力 锚杆的施工质量进行控制，同时在锚杆施工后，自锁锁具能够锁住锚杆 受力，减小锚杆后期预应力损失。该装置结构简单，价格低廉，易于推 广应用。
为了实现上述任务，本发明采用以下技术措施
一种锚杆预应力控制自锁锁具，它包括预应力标示锁具、销钉、锁 套、螺母，其特征在于预应力标示锁具放置在锁套内，通过销钉将锁 具和锁套连接成为一整体，预应力标示锁具是一端均匀的开有三个縮缝、 缩缝顶角设一小圆孔的中空圆台，锁套的内部是一圆锥型空腔，预应力 标示锁具和锁套的锥顶角度相同。预应力标示锁具上有反映锚杆预应力大小的刻度线；销钉用来控制锚杆施工时的预应力，当预应力达到设计 值时，销钉即被预应力标示锁具和锁套剪断，随着锚杆的受力，带动预 应力标示锁具，使预应力标示锁具在锁套内卡住锚杆通过縮缝变形在锁 套内收縮挤紧，实现自锁功能，避免了锚杆锚尾螺纹退丝造成的锚杆的 预应力损失。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果
锚杆预应力控制自锁锁具，该结构在锚杆施工初期可检验锚杆施工 后的预应力是否达到设计值；同时随着围岩变形锚杆受力带动预应力标 示锁具向锁套内滑动，预应力标示锁具对锚杆越抱越紧，起到锁紧锚杆
的作用。锚杆安装过程中所承受的预应力大小，可以通过不同的销钉大 小来实现设计的预应力值。现有的锚尾大部分都是直接拧螺母，这样在 锚杆受力变形和掘进爆破的影响下，螺母都会出现不同程度的退丝现象， 锚杆的锚固力下降，达不到设计值，严重影响锚杆的正常使用和锚杆主 动支护作用的发挥。
图1为一种自锁型锚杆预应力控制装置结构示意图 图2为一种自锁型锚杆预应力控制装置与锚杆配套使用示意图 其中l一预应力标示锁具、2—销钉、3 —锁套、4一螺母、5—锚杆、 6—托板、7—縮缝、8—减摩垫圈、9一减摩垫圈、IO—岩面具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
根据图1、图2可知， 一种自锁型锚杆控制装置它包括预应力标示 锁具l、销钉2、锁套3、螺母4，其特征在于预应力标示锁具l放置 在锁套3内，通过销钉2将预应力标示锁具1和锁套3连接成为一整体， 其中预应力标示锁具1是前端开有三縮缝的中空圆台型结构，锁套3的 内部是一圆锥型空腔，预应力标示锁具1和锁套3的锥顶角度相同。
在锚杆5杆体上依次套装螺母4、减摩垫圈8、预应力标示锁具1、 销钉2、锁套3、减摩垫圈9和托板6，托板6与岩面10密贴。螺母4与 锚杆5通过丝扣连接，预应力标示锁具l、锁钉2、锁套3、托板6串装 在锚杆5上；施工时拧紧螺母4，预应力标示锁具1和锁套3相对滑动， 剪切销钉2;销钉2受到的剪力阻止了预应力标示锁具1与锁套3的相对 移动，这种阻力通过螺母4传给锚杆5杆体一拉应力。预应力标示锁具1 和锁套3经销钉2连接成为一个整体，根据销钉2剪断时的所需荷载在 预应力标示锁具1上预先刻上标示线，此标示线反映锚杆所受预应力的 大小，这样就能通过预应力标示锁具1上的刻度直观反映锚杆预应力的 大小。安装锚杆时通过大扭矩机具拧紧螺母4，通过预应力标示锁具1上 的刻度线控制锚杆预应力是否达到设计要求。随着围岩的变形，锚杆5 锚固力提高，锚杆5带动预应力标示锁具1向锁套3内滑动，预应力标 示锁具1将锚杆5越抱越紧，使预应力标示锁具1抱紧锚杆牢牢地锁在 锁套3内，实现锚尾自锁功能。
权利要求
1. 一种锚杆预应力控制自锁锁具，它包括预应力标示锁具(1)、销钉(2)、锁套(3)、螺母(4)，其特征在于预应力标示锁具(1)放置在锁套(3)内，通过销钉(2)将预应力标示锁具(1)和锁套(3)连接成为一整体，预应力标示锁具(1)是一端开有缩缝(7)的中空圆台，锁套(3)的内部是一圆锥型空腔，预应力标示锁具(1)和锁套(3)的锥顶角度相同。
2、 根据权利要求l所述的一种锚杆预应力控制自锁锁具，其特征在 于在锚杆(5)杆体上依次套装螺母(4)、减摩垫圈(8)、预应力标示 锁具(1)、销钉(2)、锁套(3)、减摩垫圈(9)和托板(6)。
3、 根据权利要求2所述的一种自锁型锚杆预应力控制装置，其特征 在于托板(6)与岩面(10)密贴。
全文摘要
本发明公开了一种锚杆预应力控制自锁锁具，它包括预应力标示锁具、销钉、锁套、螺母，其特征在于预应力标示锁具放置在锁套内，通过销钉将预应力标示锁具和锁套连接成为一整体，预应力标示锁具是一端开有缩缝的中空圆台，锁套的内部是一圆锥型空腔，预应力标示锁具和锁套的锥顶角度相同。该装置结构简单、价格低廉，适用于高地应力区岩石隧道、巷道和硐室的锚杆支护。
文档编号E21D20/00GK101285392SQ20081004774
公开日2008年10月15日 申请日期2008年5月19日 优先权日2008年5月19日
发明者建 刘, 华 张 申请人:中国科学院武汉岩土力学研究所