专利名称：一种新型变向锚索的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于隧道、边坡、地基基础、基坑、矿井巷道支护的 变向锚索。
技术背景-
锚杆、锚索、网、钢梁(带)、喷射混凝土混合或组合支护(以下简称锚 网支护)是近年来发展起来的先进支护技术，是隧道、边坡、地基基础、基坑、 矿井巷道支护的一种主要方式，具有加快工程进度、提高支护效果、降低支护 消耗、减小劳动强度的优点。以煤矿为例，通过积极推广锚网支护技术，重点
煤矿井下巷道的锚网支护率达到60%以上，大型煤矿达到80%以上。锚索作为
主要支护构件，在整个支护体系中起着关键作用，而锚索锚具(以下简称锚具) 是锚索的主要承力部件之一，其部件的组成结构、受力状况、承载能力决定着 锚索的整体承载能力，直接影响着锚网支护的成功与否。
目前的锚具大多采用单孔直面型锚索锚具。直面型锚索锚具的最大不足就 是锚具的轴线与托盘平面保持垂直。锚索安装后，锚环、夹片、钢绞线被紧固 成一体，托盘紧贴被支护体表面，此时，锚具轴线与托盘平面、支护体表面均
保持垂直；但由于被支护体表面不完全平整，安装锚索的钻孔轴线与被支护体 表面无法保持垂直，这样，伸入钻孔内的钢绞线轴线与被支护体表面也不能垂 直，导致位于锚具、托盘孔道中的一段钢绞线轴线与钻孔内的钢绞线轴线不重 合，在锚具口弯曲形成一个夹角，锚具或托盘对钢绞线形成剪切，造成锚索受 力状况恶化，锚索在没有达到破断力之前就在夹角处断裂，使锚索无法发挥其 应有的承载作用，降低了支护体系的支护能力，带来严重的安全隐患。
为此，专利权人"郑州宇建预应力有限公司"曾发明了一种矿用锚具，专 利号为ZL 200620032668.5，但这种球形座矿用锚具在夹片夹持钢绞线的预紧 过程中，球形座易在托盘上滑动，使锚具对钢绞线形成剪切，锚索的承载能力 得不到很好地发挥。另外专利号为ZL 200320106103.3所发明的一种"可调 心锚索"的不足是锚索托盘的尺寸大、外形复杂，难于加工。
为此， 一些煤矿把锚索做成如图3所示的形状，加装球形座3，其一侧与 托盘内球面相配合，另一侧紧贴直面锚环4的端面，球形座3、直面锚环4、 夹片5构成锚索的锚具，夹持钢绞线6，使抗拉力共同作用在托盘2上，对巷道顶板l起支护作用。但这种带内球面的托盘，增大了材料加工和现场施工难
度，降低了锚索的整体性，加大了锚索支护体的不稳定性；采用这种锚索，增 力口了锚索外露于支护体表面的长度，縮小了支护空间的有效断面积，难于广泛 推广使用。 发明内容
本实用新型的目的是提供一种体积小、适用于在不同方位调整锚索支护方 向、使用过程中不会对钢绞线造成剪切的变向锚索。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案 一种新型变向锚索，包 括托盘和锚环，锚环和托盘对应位置开有通孔，锚环的通孔为内小外大的锥孔， 锥孔内壁设有楔形夹片，所述托盘和锚环之间通孔位置处设有中空的凹形锚环 底座，所述锚环的端部与凹形锚环底座球面配合，所述凹形锚环底座的底面与 托盘表面设有定位装置。
所述定位装置的形式可为固定在托盘表面、与凹形锚环底座底面外沿相匹 配的挡环或挡块或挡销。
所述定位装置的形式也可为由凹形锚环底座底面或托盘表面凸出的尖牙 和与其配合表面对应位置匹配的凹槽构成，当锚索预紧时，所述尖牙咬入与其
配合表面对应位置。
所述尖牙在凹形锚环底座或托盘底面上，为了增强防滑效果，沿通孔圆周 外侧不同直径处加工有多条。
为了进一步防止托盘或锚具对钢绞线形成剪切，在所述锚环锥孔的小头一 侧插装有能通过钢绞线的圆筒形塑料护套。
所述托盘为方型或圆形普通平板托盘或鼓形托盘或碟形托盘。
本实用新型的主要优点
1、 变向锚索通过球面锚环和凹形锚环底座构成的球面铰接，可适应在巷 道围岩表面与锚索钻孔不垂直、倾斜成任意角度或围岩表面不平整的情况下使 用，并保证锚具承载能力不下降，充分发挥锚索对顶板的支护能力。
2、 凹形锚环底座底面与托盘表面设有定位装置，定位装置可以是变向锚 索凹形锚环底座大端面圆周不同直径处加工的凸出的尖牙、或在托盘表面通孔 圆周外侧不同直径处加工的凸出的尖牙、或在托盘上固定一件与凹形锚环底座 大端外径相配的挡环；其作用是锚索体的钢绞线在预紧时，防止凹形锚环底座 在托盘上滑移，避免对钢绞线形成剪切。另外在球面锚环锥孔的小头侧插装有 能通过钢绞线的圆筒形塑料护套，保护钢绞线免受托盘的剪切。3、 所述变向锚索的有效支护能力明显提高，增大了锚索与被支护体形成 的支护体系的可靠程度，为各类支护工程的安全使用提供了材料保障。
4、 本实用新型是通过球面锚环和凹形锚环底座构成球面铰接，自托盘上
沿至球面锚环下沿的长度与背景技术中各方案的长度相比，尺寸最小。应用于
井工矿山巷道支护时，在巷道高度一定的情况下，确保巷道净高度最高；在巷 道净高度一定的情况下，确保顶底板间距离最小，从而降低了巷道的开挖量， 节约了工程成本。应用于其它工程时，外露长度最小，节约了材料，方便了施工。
图1所示为本实用新型变向锚索的工作状态结构示意图； 图2所示为本实用新型变向锚索的另一种结构方式工作状态示意图； 图3所示为一些煤矿巷道所用锚索的工作状态结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型在托盘2'与球面锚环4'之间增加一件外型为 锥体(或圆柱体)的凹形锚环底座3'，其凹面与球面锚环4'相铰接。凹形 锚环底座3'、球面锚环4'、夹片5构成锚索的锚具；球面锚环4'、托盘 2'和凹形锚环底座3'以及塑料护套7的对应位置开有通孔，球面锚环4'的 通孔为内小外大的锥 L，楔形夹片5位于锥孔内壁，楔形夹片5夹持钢绞线6， 使抗拉力共同作用在托盘2'上，对巷道顶板l起支护作用。在图示状态下， 锚索孔与顶板1成一定角度，托盘2'紧贴巷道顶板l，凹形锚环底座3'靠凸 出的尖牙8与托盘2'咬成一体，球面锚环4'在凹形锚环底座3'内转动一定 角度，与锚索孔道中钢绞线6的轴线方向一致，塑料护套7保护钢绞线6免受 托盘2'及凹形锚环底座3'的剪切，楔形夹片5在球面锚环4'的锥孔内夹持 钢绞线6，使锚索孔道中钢绞线6的受力轴线与锚具夹持力的轴线重合，最大 限度地发挥锚索的支护作用。
本变向锚索中凹形锚环底座3'大端面也可以不加工有凸出的尖牙8，如 图2所示，而是在托盘2'上固定(用螺纹联接或焊接) 一件内圆直径与光底 凹形锚环底座3'大端外径相配的挡环9来防止在钢绞线6预紧过程中光底凹 形锚环底座3'与托盘2'发生滑移现象。采用此结构形式，光底凹形锚环底 座3'的加工较容易、锚具的整体成本会降低一些。在图示状态下，锚索孔与 顶板l成一定角度，托盘2'紧贴巷道顶板l，光底凹形锚环'底座3'靠挡环9 与托盘2'联成一体，球面锚环4'与锚索孔道中钢绞线6轴线方向一致，塑料护套7保护钢绞线6免受托盘2'及光底凹形锚环底座3'的剪切，楔形夹片5 在球面锚环4'的锥孔内夹持钢绞线6，使锚索孔道中钢绞线6的受力轴线与
锚具夹持力的轴线重合，最大限度地发挥锚索的支护作用。
本新型变向锚索中球形锚具(锚环)4'、凹形锚环底座3'和托盘2'的 承载能力均高于钢绞线6的承载能力。
权利要求1、 一种新型变向锚索，包括托盘和锚环，锚环和托盘对应位置开有通 孔，锚环的通孔为内小外大的锥孔，锥孔内壁设有楔形夹片，其特征是所 述托盘和锚环之间通孔位置处设有中空的凹形锚环底座，所述锚环的端部与 凹形锚环底座球面配合，所述凹形锚环底座的底面与托盘表面设有定位装置。
2、 如权利要求1所述的一种新型变向锚索，其特征是所述定位装置 为固定在托盘表面、与凹形锚环底座底面外沿相匹配的挡环或挡块或挡销。
3、 如权利要求1所述的一种新型变向锚索，其特征是所述定位装置 由凹形锚环底座底面或托盘表面凸出的尖牙和与其配合表面对应位置匹配的 凹槽构成。
4、 如权利要求3所述的一种新型变向锚索，其特征是所述尖牙沿凹 形锚环底座或托盘底面通孔圆周外侧不同直径处加工有多条。
5、 如权利要求1至4任一所述的一种新型变向锚索，其特征是在所 述锚环锥孔的小头一侧插装有能通过钢绞线的圆筒形塑料护套。
6、 如权利要求5所述的一种新型变向锚索，其特征是所述托盘为方 型或圆形普通平板托盘或鼓形托盘或碟形托盘。
专利摘要本实用新型公开了一种新型变向锚索，包括托盘和锚环，锚环和托盘对应位置开有通孔，锚环的通孔为内小外大的锥孔，锥孔内壁设有楔形夹片，所述托盘和锚环之间通孔位置处设有中空的凹形锚环底座，所述锚环的端部与凹形锚环底座球面配合，所述凹形锚环底座的底面与托盘表面设有定位装置。定位装置的作用是锚索体的钢绞线在预紧时，防止凹形锚环底座在托盘上滑移，避免对钢绞线形成剪切。本变向锚索通过球面锚环和凹形锚环底座构成的球面铰接，可适应在巷道围岩表面与锚索钻孔不垂直、倾斜成任意角度或围岩表面不平整的情况下使用，并保证锚具承载能力不下降，充分发挥锚索对顶板的支护能力。
文档编号E21D21/00GK201155333SQ20082006937
公开日2008年11月26日 申请日期2008年2月18日 优先权日2008年2月18日
发明者姜铁明, 孙玉宁, 尚玮炜, 贺天才, 军 赵, 都海龙, 马宝安 申请人:山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司;河南宇建矿业技术有限公司