摩擦恒阻分级让压锚杆的制作方法

本发明涉及一种摩擦恒阻分级让压锚杆。

背景技术：

目前，进入深部开采的煤矿及金属矿山，由于巷道的埋深大，巷道所处的地应力大，巷道采用普通锚杆支护后仍会产生一定量的不可控变形，随后围岩才进入逐渐稳定状态；这就要求锚杆在巷道支护初期需要具有让压的能力，让巷道适量变形以释放围岩积聚的弹性能，这就要求锚杆要有让压的功能。

传统让压锚杆的让压装置常采用让压环或让压管，让压环启动后，锚杆的有效支护长度比让压环启动前少量延长，从而适应巷道围岩的变形，避免锚杆杆体被拉断，使锚杆能够在巷道围岩发生变形后继续发挥支护作用。而让压环是否启动，取决于锚杆受到的拉应力和让压环的强度，当锚杆受到的拉应力大于让压环的强度时，让压环启动并受压变形。

但是，让压环启动后围岩变形迅速增大，常导致锚杆的让压过程具有突发性，且无法保持恒定的支护阻力(锚杆的支护力下降)以最大程度限制围岩变形，同时也无法充分发挥让压锚杆锚固装置的极限让压性能(因围岩变形过大，巷道破坏，造成锚杆支护失效)。

2019年03月12日授权公告的、公告号为cn107218072b的中国发明专利公开了一种挤压摩擦式恒阻让压大变形锚杆，它包括第一锚杆，还包括恒阻挤压摩擦套筒，其包括第一部分和第二部分，两者通过弧形结构平滑连接固定，第一部分和第二部分均为中空圆柱体，第一部分封闭端的底部与第一锚杆的一端固定连接，第一锚杆的另一端靠近端头处通过第一紧固螺母固定有碟形托盘；还包括第二锚杆，其顶端由第二部分的开口端伸入，且第二锚杆的顶端通过活塞可移动连接在恒阻挤压摩擦套筒内，沿着活塞圆周表面开设有圆形凹槽，其内嵌入多个钢珠，多个钢珠将第二锚杆的顶端无缝包围。本发明具有良好的支护作用和较高的承载力，但结构仍较为复杂，需要在锚杆(即该专利所述的第二锚杆2-1)上焊接活塞，组装钢珠等部件，安装繁琐，且其恒阻挤压摩擦套筒在让压时，受压变形，变形状态不一，对锚杆施加的力量不一，难以作到真正的恒阻，且其变形不具有弹性，不具有可逆性，若出破裂、漏钢球情况，整个锚杆都将失效。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是如何克服现有技术的上述缺陷，提供一种摩擦恒阻分级让压锚杆。

为解决上述技术问题，本摩擦恒阻分级让压锚杆包括拱形支撑体、紧固螺母、锚杆本体和螺杆，所述螺杆露出配用锚孔外，所述拱形支撑体由钢板制成，其中心向外隆起，形成隆起部，且隆起部中心开有通孔，并通过该通孔套在所述螺杆上，所述紧固螺母旋设在所述螺杆上，紧固螺母与螺杆螺纹配合，紧固螺母和螺杆的螺纹均为自锁螺纹，紧固螺母压在所述隆起部上，其特征在于：其还包括旋转筒，所述螺杆一端直接与旋转筒外端同轴固连，并一体成形，锚杆本体外端设有外螺纹，所述旋转筒旋套在锚杆本体外端上，二者螺纹配合，且其螺纹的升角为60-65°，所述紧固螺母主体呈锥台形，且紧固螺母小端外直径＜隆起部上的通孔直径＜紧固螺母大端外直径，隆起部周边的拱形支撑体压在配用锚孔周边的围岩上，且其小端还向外延伸出一圆柱段。

优选紧固螺母和螺杆的螺旋方向与旋转筒内螺纹螺纹方向相同(当然螺距不同)

锚杆受到的拉力部分转换为旋转筒的扭力。当锚杆受力达到极限强度的60％，但不超过80％时，这种扭力克服了旋转筒内螺纹与锚杆本体外端的外螺纹之间的静摩擦力，旋转筒转动，螺杆随同旋转筒转动，而紧固螺母在拱形支撑体约束下，不发生转动，所述紧固螺母在螺杆带动下，其小端上圆柱段首先挤入拱形支撑体的通孔内，如图3所示。

这一阶段，拱形支撑体基本不发生变形，锚杆拉力被旋转筒内螺纹与锚杆本体外端的外螺纹之间的静摩擦力抵消，为一级让压状态。这一过程利用了滑动摩擦力保持不变的特点，通过调节锚杆与旋转筒之间的恒定摩擦角，使锚杆保持恒定的支护力。

当锚杆受力达到极限强度的80％或80％以上时，旋转筒受到的扭力，克服旋转筒内螺纹与锚杆本体外端的外螺纹之间的静摩擦力，旋转筒转动，螺杆随同旋转筒转动，而紧固螺母在拱形支撑体约束下，不发生转动，所述紧固螺母在螺杆带动下，紧固螺母的锥台形逐渐挤入拱形支撑体的通孔内，如图4所示。这一阶段，拱形支撑体受力变形，锚固力加大，可视为二级让压状态。如此设计，初始时，本摩擦恒阻分级让压锚杆可以提供恒定锚固力，当负载加大时，还可以在一定范围内自动逐渐提高锚固力，不必人工调节。

本摩擦恒阻分级让压锚杆没有数量众多的钢珠，加工、安装方便。

作为优化，配用锚孔外端扩大，形成扩大孔，所述旋转筒就设置在该扩大孔内。如此设计，便于安装。

作为优化，锚杆本体上还有橡胶阻尼垫，该橡胶阻尼垫被旋转筒和扩大孔内端围岩夹在中间。如此设计，可以提供一定的弹性让压。

作为优化，所述隆起部内、外表面均呈球面形。如此设计，弹性好，强度高。

作为优化，其还包括支撑刚环，该支撑刚环套在所述螺杆上，且支撑刚环的内端面压在所述旋转套上，支撑刚环外缘抵在所述隆起部内壁的边沿上。如此设计，支撑刚环和紧固螺母分别从两侧压缩拱形支撑体，在矿震时，可以提供一定弹性变形，矿震消除，部分恢复。

作为优化，其还包括止旋固定翼，该止旋固定翼设置在锚杆本体和配用锚孔内壁之间。如此设计，止旋固定翼卡在锚杆本体和配用锚孔内壁之间，可以有效防止让压时锚杆转动。

本发明摩擦恒阻分级让压锚杆具有加工、安装方便的优点，初始时可提供恒定的锚固力，负载加大时又可在一定范围内自动逐渐提高锚固力，广泛适用于各种矿井。

附图说明

下面结合附图对本发明摩擦恒阻分级让压锚杆作进一步说明：

图1是本摩擦恒阻分级让压锚杆的配用锚孔及扩大孔的剖面结构示意图(沿过锚杆轴心线的平面剖切)；

图2是本摩擦恒阻分级让压锚杆的初始安装状态的剖面示意图(沿过锚杆轴心线的平面剖切)；

图3是本摩擦恒阻分级让压锚杆的一级(恒阻)让压状态的剖面示意图(沿过锚杆轴心线的平面剖切)；

图4是本摩擦恒阻分级让压锚杆的二级让压状态的剖面示意图(沿过锚杆轴心线的平面剖切)。

图中：1为拱形支撑体、2为紧固螺母、3为锚杆本体、4为螺杆、5为配用锚孔、6为旋转筒、7为围岩、8为圆柱段、51为扩大孔、9为橡胶阻尼垫、10为支撑刚环、11为隆起部、12为通孔、13为止旋固定翼。

具体实施方式

实施方式一：如图1-4所示，本摩擦恒阻分级让压锚杆包括拱形支撑体1、紧固螺母2、锚杆本体3和螺杆4，所述螺杆4露出配用锚孔5外，所述拱形支撑体1由钢板制成，其中心向外隆起，形成隆起部11，且隆起部11中心开有通孔12，并通过该通孔12套在所述螺杆4上，

所述紧固螺母2旋设在所述螺杆4上，紧固螺母2与螺杆4螺纹配合，紧固螺母2和螺杆4的螺纹均为自锁螺纹，紧固螺母2压在所述隆起部11上，其特征在于：其还包括旋转筒6，所述螺杆4一端直接与旋转筒6外端同轴固连，并一体成形，锚杆本体3外端设有外螺纹，所述旋转筒6旋套在锚杆本体3外端上，二者螺纹配合，且其螺纹的升角为60-65°，所述紧固螺母2主体呈锥台形，且紧固螺母2小端外直径＜隆起部11上的通孔12直径＜紧固螺母2大端外直径，隆起部11周边的拱形支撑体1压在配用锚孔5周边的围岩7上，且其小端还向外延伸出一圆柱段8。

如图1所示，配用锚孔5外端扩大，形成扩大孔51。

如图1-4所示，所述旋转筒6就设置在该扩大孔51内。锚杆本体3上还有橡胶阻尼垫9，该橡胶阻尼垫9被旋转筒6和扩大孔51内端围岩7夹在中间。所述隆起部11内、外表面均呈球面形。

本摩擦恒阻分级让压锚杆还包括支撑刚环10，该支撑刚环10套在所述螺杆4上，且支撑刚环10的内端面压在所述旋转套6上，支撑刚环10外缘抵在所述隆起部11内壁的边沿上。

本摩擦恒阻分级让压锚杆还包括止旋固定翼13，该止旋固定翼13设置在锚杆本体3和配用锚孔5内壁之间。