专利名称：一种高强度金属粗尾让压锚杆的制作方法
技术领域：
本发明涉及应用在高地应カ的深井、受动压影响较大的巷道或支护较困难的软岩等大变形巷道的锚杆，尤其涉及ー种高强度金属粗尾让压锚杆。
背景技术：
在我国，金属锚杆结构设计还不够合理，实践表明，在巷道围岩变形较大时，大多数锚杆均在锚杆尾部产生断裂。为了解决这ー问题，国内锚杆制造经历了锚尾螺纹加工由车丝改滚丝的过程，后来还对锚尾采取了热处理等措施，以提高锚尾强度，防止发生破断。国内有学者专家进行过研究，锚尾经过热处理强化后，其屈服载荷和极限载荷均可提高30%以上。虽然锚尾強度有所提高，但仍低于锚杆杆体强度。
现今，由于我国煤炭资源的不断減少，开采深度逐渐増大，加上大量软岩巷道的存在，给国内巷道支护又提出了新的挑战。现有锚杆仍存在一些问题，主要表现为①锚杆强度较低。在软岩巷道支护中，強度是锚杆让压的前提。如果锚杆强度较低，锚杆会随着围岩的变形很快被拉断，而让压装置还来不及起到“让”的作用。因此，锚杆具备一定的强度是关键。②锚杆让压设计不合理。国内起初生产的让压结构复杂，加工不便且成本高。合理的让压装置应该结构简单，在保证巷道支护安全的前提下尽可能地減少成本，同时能保证锚杆支护系统在整个使用期间不失效。对于这类巷道而言，只依靠普通锚杆本身的支护能力，已经很难控制住围岩的变形，还必须充分发挥巷道围岩自身的承载能力。因此，对于大变形的复杂难支护巷道，国内有专家进行了系统深入的研究，认为支护系统必须具有让压性，巷道围岩变形包括一部分不可控制的变形，但支护系统的让压必须是控制让压，而不是自由让压，以“让”去部分变形。CN101498223A公开了ー种玻璃钢锚杆，其具有较粗的锚尾，使锚尾强度有所加强。但由于材料的限制，玻璃钢无法进行墩粗等机械エ艺，其锚尾必然是经过车削加工或锚尾锚头非一体成型技术制成，在这种情况下，虽然保证了锚尾的強度，但锚尾和锚头的连接处会产生应力集中，严重影响锚杆的锚固强度，同时由于玻璃钢较难进行热处理，仅仅加粗也很难起到需要的加强效果。
发明内容
为了克服普通锚杆杆体材料的不足之处，解决锚杆锚尾破断问题，同时为适应深井、软岩及受动压影响明显的大变形巷道的需要，本发明提出了ー种新型的锚杆形式，即高強度金属粗尾让压锚杆。该锚杆一方面可以提高锚尾强度，最大限度地发挥自身的抗破断能力，另ー方面可以在高应力作用下体现自身的让压功能，从而有效地保证巷道支护安全。本发明解决大变形巷道支护问题采用的高強度金属粗尾让压锚杆具体形式为锚杆体材料选用高強度螺纹钢制成。锚杆杆体可据需要加工不同的外观形式，锚杆尾部需进行墩粗处理，再对锚杆尾部进行滚丝加工，要求锚杆尾部螺纹直径大于杆体直径4 5mm。杆体与锚杆尾部为同一材质，且二者之间为整体式连接而非焊接方式，这样可以大大提高锚杆延伸率，且可有效防止锚尾破断。此外，在锚杆的螺母与托盘之间还需安装ー个特制的让压管，同时配合使用两个刚性垫圈和ー个树脂垫圈，能使锚杆在高地应カ下有效发挥自身的让压功能，以维护巷道稳定。本发明的具体技术方案为一种高强度金属粗尾让压锚杆，包括锚杆体、托盘、让压管和螺母，所述锚杆体由高强度圆柱螺纹钢一体成型，包括头部、杆体和尾部，所述尾部经过墩粗和滚丝处理，其表面具有螺纹且螺纹直径大于所述杆体的直径Γ5πιπι ;在所述尾部经过墩粗和滚丝处理后，仅对所述尾部进行高温热处理，使所述尾部的強度大于所述杆体的強度；所述托盘、让压管和螺母顺次套置在所述尾部上，所述让压管的长度为3(T40mm，所述托盘和所述让压管之间设置有刚性垫圈，所述螺母和所述让压管之间设置有刚性垫圈和树脂垫圈，所述树脂垫圈靠近所述螺母ー侧设置。
优选所述让压管为两头细中间粗的鼓形管状结构。优选所述锚杆尾部先墩粗再滚丝处理，尾部在滚丝处理之前其直径即大于所述杆体直径4 5mm。与己有技术相比，本发明有益效果体现在( I)本发明锚杆材料选用了高強度螺纹钢，其抗拉强度较高，锚杆能沿全长或分段发挥其内在性能。因杆体与粗尾为同一材质且为整体式连接，其延伸率可以得到明显提高。(2)本发明要求锚杆尾部的螺纹直径大于锚杆杆体直径，经墩粗处理和高温热处理后的粗尾部分的屈服载荷和极限载荷都得到明显提高，同时不经过机械和加热处理的头部保留了较好的韧性和延展性，在保证锚固強度的前提下可有效地防止锚尾破段。(3)本发明在螺母与托盘之间安装了一个让压管，在锚杆受力较大时，让压管能够发挥其特有的让压功能，以适应围岩的变形，保护锚杆在整个支护期间不失效，让压管两侧的刚性垫圈可以分散让压管的受力，使其受カ更为均匀，同时可以通过与其让压管的刚性配合使锚杆相对与让压管伸长或压缩，充分发挥出金属锚杆自身的让压作用。
图I是本发明所述让压锚杆的结构示意图。图中1 ー杆体，2 —尾部，3 —托盘，4 一钢性垫圏，5 —让压管，6 —树脂垫圏，7 —螺母。
具体实施例方式參见附图1，其描述了根据本发明所述的高強度金属粗尾让压锚杆的ー个优选实施例。其包括锚杆体、托盘、让压管和螺母，锚杆体包括头部(未示出)、杆体和尾部，头部和尾部分别位于杆体的两端，头部和杆体在使用时伸入到巷道壁或顶板中，其结构和功能是本领域的公知常识，在此不予累述，尾部在锚杆锚定完成后扔留在巷道壁或顶板外部，而不进入所锚固的对象之中。锚杆体整体由高强度圆柱螺纹钢一体成型，因此杆体和尾部之间没有连接部件，保证杆体的整体结构完整。尾部经过墩粗エ艺增加其直径，同时墩粗过程中也通过机械的煅打增加尾部的強度，増加了其屈服载荷和极限载荷，然后头部滚丝处理形成螺纹，滚丝同样可以増加尾部的表面強度，滚丝后形成的尾部的螺纹直径要求比头部的直径大Γ5πιπι，优选4. 5mm ;然后通过高温加热进ー步增加尾部的硬度，并消除机械处理带来的内部应力，防止锚固时锚尾破断，由于锚杆需要一定的韧性，因此优选头部不经过高温加热处理，以保持其原有的高強度螺纹钢的韧性；托盘、让压管和螺母顺次套置在所述尾部上，并可通过螺母的内螺纹旋紫。让压管的长度为30 40mm，优选采用两头细中间粗的鼓形管状结构让压管以增强其让压效果。托盘和让压管之间设置有刚性垫圈，螺母和让压管之间也设置有刚性垫圈，刚性垫圈的作用ー是分散让压管的受力，使其受カ更为均匀，ニ是可以通过与其与让压管的刚性配合使锚杆体具有一定的延展能力，发挥出锚杆体自身的让压作用。同吋，由于刚性垫圈与金属螺母的刚性配合不容易旋紧，为了保证螺母的旋紧效果，在靠近螺母一侧还同时设置有一树脂垫圈。以上所述，仅为本发明专利较佳的具体实施方式
，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利揭露的技术范围内，可轻易想到 的变化或替换，都应涵盖在本发明专利的保护范围之内。
权利要求
1.一种高强度金属粗尾让压锚杆，包括锚杆体、托盘、让压管和螺母，其特征在于 所述锚杆体由高强度圆柱螺纹钢一体成型，包括头部、杆体和尾部，所述尾部经过墩粗和滚丝处理，其表面具有螺纹且螺纹直径大于所述杆体的直径r5mm ； 在所述尾部经过墩粗和滚丝处理后，仅对所述尾部进行高温热处理，使所述尾部的强度大于所述杆体的強度； 所述托盘、让压管和螺母顺次套置在所述尾部上，所述让压管的长度为30 40mm，所述托盘和所述让压管之间设置有刚性垫圈，所述螺母和所述让压管之间设置有刚性垫圈和树脂垫圈，所述树脂垫圈靠近所述螺母ー侧设置。
2.如权利要求I所述的锚杆，其特征在于所述让压管为两头细中间粗的鼓形管状结构。
3.如权利要求I或2所述的锚杆，其特征在于所述锚杆尾部先墩粗再滚丝处理，尾部在滚丝处理之前其直径即大于所述杆体直径Γ5πιπι。
全文摘要
一种高强度金属粗尾让压锚杆，包括杆体、托盘、让压管和螺母，所述锚杆体由高强度圆柱螺纹钢一体成型，包括头部、杆体和尾部，所述尾部经过墩粗和滚丝处理，其表面具有螺纹且螺纹直径大于所述杆体的直径4~5mm；在所述尾部经过墩粗和滚丝处理后，仅对所述尾部进行高温热处理，使所述尾部的强度大于所述杆体的强度；所述托盘、让压管和螺母顺次套置在所述尾部上，所述让压管的长度为30~40mm，所述托盘和所述让压管之间设置有刚性垫圈，所述螺母和所述让压管之间设置有刚性垫圈和树脂垫圈。
文档编号E21D21/00GK102691513SQ201210160338
公开日2012年9月26日 申请日期2012年5月22日 优先权日2012年5月22日
发明者庄启恒, 张川, 张玉江, 段会强, 郭忠平 申请人:山东科技大学