一种双锚索联合锁紧装置及其方法
【专利摘要】本发明涉及一种双锚索联合锁紧装置及方法，该双锚索联合锁紧装置包括螺纹锁紧段及夹片锚具锁紧段，所述螺纹锁紧段设有一个锚索钢绞线，锚索钢绞线吻合匹配穿过托板的中心，锚索钢绞线上套装有螺纹套筒，螺纹套筒位于托板的下部并紧贴托板，螺纹套筒与托板通过螺母固定在一起；夹片锚具锁紧段设有一个双锚索连接器，双锚索连接器上开有两个锚索孔，两根锚索钢绞线的一端分别穿过上下锚索孔后由夹片式锚具固定；双锚索联合锁紧方法包括钻孔、准备锚索、锚固锚索、双锚索联合锁紧、锚索单独张拉锁紧。该双锚索联合锁紧装置及方法使锚索锚固体系的整体支护强度与稳定性均得到提高，安全可靠，结构简单，安装方便，具有广泛的实用性。
【专利说明】一种双锚索联合锁紧装置及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种双锚索装置，尤其是可以有效增强锚索支护系统可靠性的一种双锚索联合锁紧装置及方法。
【背景技术】
[0002]上世纪60年代中期，澳大利亚矿山首次使用锚索进行岩体加固，1996年小孔径预应力锚索在我国煤矿回采巷道试验并获得成功，由于锚索支护具有预紧力大、承载能力高、安装简便等优点，如今锚索支护已经成为煤矿巷道的主要支护形式之一。但在现有技术中锚索的锁紧结构大多采用单一夹片式锚具锁紧，当巷道变形量较大、锚索受力较高，锚具在高应力腐蚀与化学锈蚀下，夹片与钢绞线之间易出现滑移而导致锚索支护失效。
[0003]桁架锚索支护技术在矿山巷道支护中具有明显的优越性，在巷道变形过程中，桁架锚索体系中多根锚索共同承载，对于巷道肩窝及中部应力集中或位移明显的区域，桁架锚索可以在水平和铅垂方向同时提供有效作用力，使得整体支护范围扩大，并在围岩内形成压应力区，能够有效提高煤岩体的强度、降低煤岩体内的拉应力。一般桁架锚索的锁紧结构为夹片式锚具和桁架锚索连接器组成，在支护过程中一旦桁架锚索体系中的一根锚索失效往往会引起桁架锚索连接器上其他锚索的同步失效，最终导致桁架锚索的整体支护失效，极大影响了锚索和桁架性能的发挥。
【发明内容】
[0004]为了解决在现有的锚索支护结构易滑移失效的问题，本发明提供一种双锚索联合锁紧装置及方法，该双锚索联合锁紧装置及方法采用螺纹锁紧与夹片式锚具锁紧相结合的方法，设计了能够同时实现双锚索联合张拉锁紧和各锚索单独张拉锁紧的锁紧装置，在确保对锚索实现较大预紧力的同时，改变了锚索单一夹片式锚具张拉预紧的局限性，避免了采用单一夹片式锚具时出现的钢绞线滑移导致锚索失效现象，使锚索锚固体系的整体支护强度与稳定性均得到提高，安全可靠，结构简单，安装方便，具有广泛的实用性。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:该双锚索联合锁紧装置包括螺纹锁紧段及夹片锚具锁紧段，所述螺纹锁紧段设有一个L形状的锚索钢绞线，锚索钢绞线吻合匹配穿过托板的中心，锚索钢绞线上吻合套装有螺纹套筒，螺纹套筒位于托板的下部并紧贴托板，螺纹套筒与托板通过螺母固定在一起；所述夹片锚具锁紧段设有一个钢制双锚索连接器，双锚索连接器上开有上下平行对应的两个锚索孔，两根锚索钢绞线的一端分别穿过上下锚索孔后由夹片式锚具固定；孔深a、孔间距b及锚索长度L应满足如下关系式:a+b/2+ 300mm < L < a+ b/2+ 500mm。
[0006]所述托板为平托板，长100-300mm，宽100-300mm，厚10-15mm，材质可为2、3、4、5级钢材。
[0007]所述螺纹套筒长100-200mm，直径为22mm，螺母为标准螺母，与螺纹套筒4相匹配。
[0008]双锚索联合锁紧方法其步骤为:1.施工锚索钻孔，根据巷道支护设计方案，在巷道两帮或顶板施工两个锚索钻孔，要求孔深a及孔间距b与锚索长度L相匹配，以便锚索外露长度能够实现双锚索间的联合锁紧；
2.准备锚索，将钢制套筒通过锻压、焊接或粘结等方式固定在距锚索尾部b/2+300mm至b/2+ 800mm处，然后对钢制套筒进行外螺纹加工而制成螺纹套筒，螺纹套筒在锚索钢绞线上的固定位置应确保双锚索被联合锁紧后后，螺纹套筒正好处于钻孔孔口位置，以便螺母配合螺纹套筒对锚索进行单独张拉锁紧；其次，给两根待联合锁紧的固定有螺纹套筒的锚索钢绞线套上托板，并将螺母拧至与其相匹配的螺纹套筒上；
3.锚固锚索，通过树脂锚固剂或其他类型的锚固剂，对两根锚索钢绞线分别进行端部锚固或加长锚固，要求两根锚索钢绞线均被送至钻孔孔底；
4.双锚索联合锁紧，待两根锚索钢绞线锚固稳定后，将两根锚索钢绞线的自由端穿过开有平行双锚索孔的同一钢制双锚索连接器，通过锚索张拉设备对两根锚索钢绞线同时进行张拉，并采用夹片式锚具分别锁紧两根锚索钢绞线，实现双锚索联合锁紧，对锚索钢绞线进行张拉时，一般要求施加给锚索的预应力为100-400kN ；
5.锚索单独张拉锁紧，利用扭矩扳手同时旋转螺纹套筒上的螺母，使螺母密贴紧压托板，实现对两根锚索的单独张拉锁紧，防止联合锁紧的双锚索因夹片式锚具失效而导致双锚索均失效，旋转螺母对锚索钢绞线进行单独张拉锁紧时，扭矩为300-500N ? m。
[0009]本发明的有益效果是，该双锚索联合锁紧装置及方法采用螺纹锁紧与夹片式锚具锁紧相结合的方法，设计了能够同时实现双锚索联合张拉锁紧和各锚索单独张拉锁紧的锁紧装置，在确保对锚索实现较大预紧力的同时，改变了锚索单一夹片式锚具张拉预紧的局限性，避免了采用单一夹片式锚具时出现的钢绞线滑移导致锚索失效现象，使锚索锚固体系的整体支护强度与稳定性均得到提高，安全可靠，结构简单，安装方便，具有广泛的实用性。
【专利附图】
【附图说明】`
[0010]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0011]图1是本发明的结构原理示意图。
[0012]图1中，1.孔壁，2.锚索钢绞线，3.螺纹锁紧段，4.托板，5.螺母，6.螺纹套筒，
7.夹片锚具锁紧段，8.双锚索连接器，9.夹片式锚具。
【具体实施方式】
[0013]在图1中，该双锚索联合锁紧装置包括螺纹锁紧段3及夹片锚具锁紧段7，所述螺纹锁紧段3设有一个L形状的锚索钢绞线2，锚索钢绞线2吻合匹配穿过托板4的中心，锚索钢绞线2上吻合套装有螺纹套筒6，螺纹套筒6位于托板4的下部并紧贴托板4，螺纹套筒6与托板4通过螺母5固定在一起；所述夹片锚具锁紧段7设有一个钢制双锚索连接器8，双锚索连接器8上开有上下平行对应的两个锚索孔，两根锚索钢绞线2的一端分别穿过上下锚索孔后由夹片式锚具9固定；孔深a、孔间距b及锚索长度L应满足如下关系式:a+b/2+ 300mm < L < a+ b/2+ 500mm。
[0014]所述托板4为平托板,长200mm,宽200mm,厚12mm,材质可为2、3、4、5级钢材。[0015]所述螺纹套筒6长150_，直径为22_，螺母为标准螺母，与螺纹套筒4相匹配。
[0016]双锚索联合锁紧方法其步骤为:
1.施工锚索钻孔，根据巷道支护设计方案，在巷道两帮或顶板施工两个锚索钻孔，要求孔深a及孔间距b与锚索长度L相匹配，以便锚索外露长度能够实现双锚索间的联合锁紧；
2.准备锚索，将钢制套筒通过锻压、焊接或粘结等方式固定在距锚索尾部b/2+300mm至b/2+ 800mm处，然后对钢制套筒进行外螺纹加工而制成螺纹套筒6，螺纹套筒6在锚索钢绞线2上的固定位置应确保双锚索被联合锁紧后后，螺纹套筒6正好处于钻孔孔口位置，以便螺母5配合螺纹套筒6对锚索进行单独张拉锁紧；其次，给两根待联合锁紧的固定有螺纹套筒6的锚索钢绞线2套上托板4，并将螺母5拧至与其相匹配的螺纹套筒6上；
3.锚固锚索，通过树脂锚固剂或其他类型的锚固剂，对两根锚索钢绞线2分别进行端部锚固或加长锚固，要求两根锚索钢绞线2均被送至钻孔孔底；
4.双锚索联合锁紧，待两根锚索钢绞线2锚固稳定后，将两根锚索钢绞线2的自由端穿过开有平行双锚索孔的同一钢制双锚索连接器8，通过锚索张拉设备对两根锚索钢绞线2同时进行张拉，并采用夹片式锚具9分别锁紧两根锚索钢绞线2，实现双锚索联合锁紧，对锚索钢绞线2进行张拉时，一般要求施加给锚索的预应力为250kN ；
5.锚索单独张拉锁紧，利用扭矩扳手同时旋转螺纹套筒6上的螺母5，使螺母5密贴紧压托板4，实现对两根锚索的单独张拉锁紧，防止联合锁紧的双锚索因夹片式锚具9失效而导致双锚索均失效，旋转螺母5对锚索`钢绞线2进行单独张拉锁紧时，扭矩为400N ? m。
【权利要求】
1.一种双锚索联合锁紧装置及方法，该双锚索联合锁紧装置包括螺纹锁紧段(3)及夹片锚具锁紧段(7)，其特征在于，所述螺纹锁紧段(3)设有一个L形状的锚索钢绞线(2)，锚索钢绞线(2)吻合匹配穿过托板(4)的中心，锚索钢绞线(2)上吻合套装有螺纹套筒(6)，螺纹套筒(6)位于托板(4)的下部并紧贴托板(4)，螺纹套筒(6)与托板(4)通过螺母(5)固定在一起；所述夹片锚具锁紧段(7)设有一个钢制双锚索连接器(8)，双锚索连接器(8)上开有上下平行对应的两个锚索孔，两根锚索钢绞线(2)的一端分别穿过上下锚索孔后由夹片式锚具(9)固定；孔深a、孔间距b及锚索长度L应满足如下关系式:a+ b/2+ 300mm <L < a+ b/2+ 500mm。
2.根据权利要求1所述的一种双锚索联合锁紧装置及方法，其特征在于，所述托板(4)为平托板，长100-300mm，宽100-300mm，厚10_15mm，材质可为2、3、4、5级钢材。
3.根据权利要求1所述的一种双锚索联合锁紧装置及方法，其特征在于，所述螺纹套筒(6)长100-200mm，直径为22mm，螺母为标准螺母，与螺纹套筒(4)相匹配。
4.一种双锚索联合锁紧装置及方法，其特征在于，双锚索联合锁紧方法其步骤为:施工锚索钻孔，根据巷道支护设计方案，在巷道两帮或顶板施工两个锚索钻孔，要求孔深a及孔间距b与锚索长度L相匹配，以便锚索外露长度能够实现双锚索间的联合锁紧；准备锚索，将钢制套筒通过锻压、焊接或粘结等方式固定在距锚索尾部b/2+ 300mm至b/2+ 800mm处，然后对钢制套筒进行外螺纹加工而制成螺纹套筒(6)，螺纹套筒(6)在锚索钢绞线(2)上的固定位置应确保双锚索被联合锁紧后后，螺纹套筒(6)正好处于钻孔孔口位置，以便螺母(5)配合螺纹套筒(6)对锚索进行单独张拉锁紧；其次，给两根待联合锁紧的固定有螺纹套筒(6)的锚索钢绞线(2)套上托板(4)，并将螺母(5)拧至与其相匹配的螺纹套筒(6)上；锚固锚索，通过树脂锚固剂或其他类型的锚固剂，对两根锚索钢绞线(2)分别进行端部锚固或加长锚固，要求两根锚索钢绞线(2)均被送至钻孔孔底；双锚索联合锁紧，待两根锚索钢绞线(2)锚固稳定后，将两根锚索钢绞线(2)的自由端穿过开有平行双锚索孔的同一钢制双锚索连接器(8)，通过锚索张拉设备对两根锚索钢绞线(2)同时进行张拉，并采用夹片式锚具(9)分别锁紧两根锚索钢绞线(2)，实现双锚索联合锁紧，对锚索钢绞线(2)进行张拉时，一般要求施加给锚索的预应力为100-400kN ;锚索单独张拉锁紧，利用扭矩扳手同时旋转螺纹套筒(6)上的螺母(5)，使螺母(5)密贴紧压托板(4)，实现对两根锚索的单独张拉锁紧，防止联合锁紧的双锚索因夹片式锚具(9)失效而导致双锚索均失效，旋转螺母(5)对锚索钢绞线(2)进行单独张拉锁紧时，扭矩为300-500N ? m。
【文档编号】E21D20/00GK103498690SQ201310395658
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月4日 优先权日:2013年9月4日
【发明者】李桂臣, 孙辉, 卫英豪, 张农, 王朋朋, 马振乾 申请人:中国矿业大学