一种新型耐久磁化锚杆制造技术

本发明专利技术公开一种新型耐久磁化锚杆，包括：锚杆杆体，锥形端套，锥形止动螺母，爪形弹性防胀外衬套，凹形弹簧圈，弹性磁化开缝钢管，橡胶衬套，拱形托盘，减摩垫圈，对顶加厚螺母紧固机构；其特征在于：锥形端套导引锚杆杆体钻入钻孔，锥形止动螺母与钻孔深部孔壁形成自锁结构，实现锚杆杆体轴向推进，爪形弹性防胀外衬套向锚杆杆体端部移动，释放弹性磁化开缝钢管，各爪齿收缩，凹形弹簧轴向压缩，弹性磁化开缝钢管扩张，楔形块贴合，钢管外壁与钻孔壁挤紧，对顶加厚螺母紧固机构压紧拱形托盘给锚杆施加预紧力；本发明专利技术一方面能使围岩处于三向受力状态，稳固岩层，另一方面能延长锚杆预紧力对围岩的有效作用时间，改善锚杆的耐久性，提高支护效率。

A new type of durable magnetized anchor bolt

The invention discloses a novel magnetic durability bolt, anchor rod, tapered end sleeve, tapered retainer nut, claw elastic expansion proof outer bushing, concave coil, magnetic elastic slotted steel pipe, rubber bushing, arch tray, friction washer, nut fastening mechanism of top thickening; characterized by end: taper sleeve guiding bolt rod drill drilling, cone retaining nut and drilling deep hole wall form a self-locking structure, realize the anchor rod axial propulsion, claw elastic expansion proof outer bushing to anchor rod end mobile, releasing elastic magnetic slotted pipe, the claw tooth contraction, concave axial compression spring slotted steel, elastic magnetization expansion, wedge joint, steel pipe wall and the borehole wall tightly, on top of thick nut fastening mechanism for pressing the tray to the arch bolt preload; one aspect of the invention can make the surrounding rock in Three, to the stress state, stable rock layer, on the other hand, can extend the effective time of bolt pretension to the surrounding rock, improve the durability of bolt, and improve the supporting efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种新型耐久磁化锚杆
本专利技术涉及煤矿井下或隧道支护
，尤其是涉及一种新型耐久磁化锚杆，该新型耐久磁化锚杆用于稳固岩层，防止其断裂或坍塌。
技术介绍
目前，锚杆支护技术已在国内外矿井巷道及铁路、水电、边坡等各类工程的隧道支护中得到普遍应用，是施工工程实现安全、高产和高效必不可少的关键技术之一。随着锚杆稳固岩层技术的日趋成熟，在矿井巷道或隧道支护中的应用也日渐重要。传统锚杆的种类有很多，通过不同类型锚杆在工程中的使用发现，现有的锚杆在支护过程中存在耐久性差，难以施加较大预紧力，锚固性能不稳定，支护强度低等主要缺点。如专利技术专利(CN101839143A)公开了一种锚杆能够减小锚杆腐蚀损坏，延长锚杆寿命，如专利技术专利(CN103422872A)公开了一种锚杆装置，能够直观的检验锚杆的预紧力是否足够，如专利技术专利(CN104895104A)公开了一种充气锚杆基础，能够提高充气锚杆的极限承载力，都没有有效延长锚杆预紧力作用时间，使锚杆长期对围岩钻孔孔壁施加径向压力，提高锚杆的耐久性，增强锚杆稳固岩层的能力。管缝式锚杆在支护过程中，锚固力对孔径差变化很敏感，锚杆锚固力受钻孔因素影响较大，锚固性能不稳定；水力膨胀式锚杆在支护中直接与外界接触，容易受潮腐蚀，造成锚杆失效；螺纹钢锚杆由于螺纹螺距大及螺纹与螺母的配合控制难度大，使其很难施加较大预紧力，现场使用经常发生退扣造成预紧力下降；导致锚杆不能长期控制围岩处于三向受力状态，造成锚杆支护强度降低。本专利技术的一个目的是克服或至少减少与现有技术的锚杆构造相关的一个或多个缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决现有技术存在的问题而提供的一种新型耐久磁化锚杆，所述的新型耐久磁化锚杆用于钻入围岩钻孔，与钻孔孔壁挤紧可立即在全长范围内对孔壁施加径向压力和阻止围岩下滑的摩擦力，加上锚杆拱形托盘的承托力，从而使围岩处于三向受力状态，实现岩层稳固。用于全长锚固，属于主动支护，而且锚固力随围岩变形的加大而逐渐增强，安装在锚杆杆体上的凹形弹簧圈及锚杆杆体与弹性磁化开缝钢管之间相斥的磁力，再配合若干个楔形块组成的楔形径向扩张结构，实现弹性磁化开缝钢管膨胀扩张，保证其外壁与钻孔孔壁挤紧，同时，安装在锚杆杆体上的凹形弹簧圈沿锚杆杆体轴向压缩，可延长预紧力作用时间，弹力与磁力可长期作用于弹性磁化开缝钢管，增强了锚杆的耐久性，提高其锚固性能。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：提供一种新型耐久磁化锚杆，主要包括锚杆杆体19，锥形端套2，锥形止动螺母3，爪形弹性防胀外衬套4，弹性磁化开缝钢管18，凹形弹簧圈7，楔形扩张块17，拱形托盘14，橡胶衬套15，减磨垫圈9，加厚紧固螺母(右旋)13，加厚自锁螺母(左旋)10。所述的新型耐久磁化锚杆，锚杆杆体19具有前端螺纹段20和尾部螺纹段8，前端螺纹段20端部配套安装开有对称裂口的锥形端套2；锥形止动螺母3与爪形弹性防胀外衬套4通过螺纹安装在锚杆杆体的前端螺纹段20上；前部锥形圈5、尾部锥形圈16及若干个楔形扩张块17-2均通过焊接方式安装在锚杆杆体19的中间段；凹形弹簧圈通过其中间圆孔直接套在锚杆杆体19中间段，且其轴向移动受到前部锥形圈5、尾部锥形圈16及若干个楔形扩张块17共同限制；弹性磁化开缝钢管18套装在锚杆杆体19中间段，弹性磁化开缝钢管内圈限制凹形弹簧圈径向扩张，在锚杆钻入围岩钻孔前，弹性磁化开缝钢管外圈的径向膨胀受到爪形弹性防胀外衬套4的限制；橡胶衬套15通过螺纹安装在锚杆杆体尾部螺纹段8上，橡胶衬套15具有一定的厚度和弹性，且可以沿锚杆杆体尾部螺纹段8移动；拱形托盘14与橡胶衬套15相配合安装在锚杆杆体尾部螺纹段8上；减磨垫圈9套在锚杆杆体尾部螺纹段8上；加厚紧固螺母(右旋)13与加厚自锁螺母(左旋)10通过螺纹安装在锚杆杆体尾部螺纹段8上。所述的新型耐久磁化锚杆，锚杆杆体19由左旋无纵筋螺纹钢加工制成，并对其进行磁化处理，使其具备一定的磁性，弹性磁化开缝钢管18为扩张元件由薄钢板卷制而成，对其进行磁化处理后使其与锚杆杆体19具备相同的磁性，二者之间的相斥磁力可以通过控制磁化过程中线圈的圈数、直径及施加电压等来改变；凹形弹簧圈7存在凹形弯曲面7-1，安装在锚杆杆体19的中间段之前凹形弯曲面7-1预先处于弹性压缩状态，其径向扩张依次受到弹性磁化开缝钢管18、爪形弹性防胀外衬套4的限制，弹性磁化开缝钢管的纵向管缝6处于压缩状态。所述的新型耐久磁化锚杆，开有对称裂口的锥形端套2套接在锚杆杆体前端螺纹段20的端头部，锥形端套2的内表面与锚杆杆体前端螺纹段20的外表面保持接合，锥形端套2结构形状为锥形或类似于锥形，其窄端部留有对称裂口1，在锚杆钻入围岩钻孔时锥形端套2可以起导引作用，并且可以根据钻孔孔径大小来调节其对称裂口1的尺寸，增强锚杆对孔径差的适应性；当锚杆钻入钻孔后，在锚杆轴向推力的挤压作用下，对称裂口1插入钻孔深部围岩发生变形膨胀，与钻孔深部孔底围岩挤紧贴合，固定锚杆前端部，使其不易松动，提高锚杆稳定性，增强锚固性能。所述的新型耐久磁化锚杆，锥形止动螺母3与锚杆杆体前端螺纹段20组成螺旋副来实现螺旋传动，将锚杆杆体的回转运动转变为沿钻孔轴线方向的直线推进，同时将锚杆杆体的轴向推力传递给锥形端套2；锥形止动螺母3宽端部外圈尺寸稍大于爪形弹性防胀外衬套4张开时的外圈尺寸，但稍小于钻孔孔径，锚杆钻入钻孔后，锥形止动螺母3嵌入钻孔深部粗糙孔壁，与孔壁围岩配合成为螺旋传动的自锁构件；锚杆杆体前端螺纹段20的材料可选用40Cr、65Mn、T12、40WMn、20CrMnTi等钢性材料，需经热处理，以提高其耐磨性，适用于锚杆重载要求；锥形止动螺母3可采用钢或铸铁制造，内孔浇注青铜或巴氏合金，使其耐磨性好，强度高，满足重载传动；锥形止动螺母3的内螺纹采用最常用的梯形传动螺纹，内、外螺纹以锥面贴近，不易松动，工艺性好，牙根强度高，对中性好，有利于锚杆进行支护。所述的新型耐久磁化锚杆，爪形弹性防胀外衬套4通过螺纹安装在锚杆杆体前端螺纹段20上，主要包括由高强度、高弹性的薄钢片或其它具有一定强度柔性金属制成的弹性爪齿4-1和薄形连接螺纹圈4-2，弹性爪齿4-1沿薄形连接螺纹圈4-2镜像对称布置，可以通过焊接方式相连接，且沿径向可以弹性收缩，实现径向收口，在弹性磁化开缝钢管18钻入钻孔前，通过弹性爪齿4-1径向收口的弹力限制弹性磁化开缝钢管18的径向膨胀扩张，进一步限制凹形弹簧圈7发生径向扩张，弹性磁化开缝钢管18被压缩，以便锚杆钻入钻孔，薄形连接螺纹圈4-2通过内螺纹安装在锚杆杆体前端螺纹段20上，通过螺旋传动可以实现爪形弹性防胀外衬套4沿锚杆杆体前端螺纹段20轴向移动，薄形连接螺纹圈4-2的外圈尺寸要略小于锥形止动螺母3宽端部外圈尺寸，以便锚杆钻入钻孔后爪形弹性防胀外衬套4与锚杆杆体前端螺纹段20共同沿轴向推进钻孔深部，从而释放弹性磁化开缝钢管18，弹性爪齿4-1收缩抱紧锚杆杆体前端螺纹段20，在凹形弹簧7的径向力、磁力及若干楔形块径向扩张的作用下，弹性磁化开封钢管18径向膨胀扩张，与钻孔孔壁挤紧。所述的新型耐久磁化锚杆，前部锥形圈5与尾部锥形圈16焊接在锚杆杆体19上，前部锥形圈5焊接在锚杆杆体前部螺纹段20的后部(下部)，尾部锥形圈16焊接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型耐久磁化锚杆，所述新型耐久磁化锚杆用于使围岩处于三向受力状态，实现围岩稳固，其主要包括：①由左旋无纵筋螺纹钢加工制成的锚杆杆体，所述锚杆杆体加工有前端螺纹段和尾部螺纹段；②套在锚杆杆体前端部的开有对称裂口的锥形端套，以便导引锚杆杆体钻入围岩面内的钻孔进行安装；③锥形止动螺母，与锚杆杆体前端螺纹配合组成螺旋副来实现锚杆杆体轴向推进传动要求；④爪形弹性防胀外衬套，防止锚杆杆体钻入钻孔前弹性磁化开缝钢管发生径向膨胀扩张，利用对称弹性爪齿之间的收缩力限制弹性磁化开缝钢管径向发生膨胀扩张；⑤安装在锚杆杆体上的凹形弹簧圈，通过锚杆杆体轴向推动使凹形弹簧圈沿锚杆杆体轴向处于压缩状态，和楔形块结构配合，利用弹力、磁力及扩张力共同使弹性磁化开缝钢管径向膨胀扩张，对围岩面内钻孔的孔壁有效施加径向压力和阻止围岩下滑的摩擦力；⑥由高弹性、高强度薄钢板卷制而成的弹性磁化开缝钢管为扩张元件，其全长沿纵向开缝，开缝宽度为10～15mm，其内侧焊接有若干个与锚杆杆体相配合的楔形块，通过锚杆杆体轴向推进，弹性磁化开缝钢管在楔形块机械贴合作用下可以实现膨胀扩张；⑦配套安装在锚杆杆体尾部螺纹上的橡胶衬套、拱形托盘、减摩垫圈，以及对顶加厚螺母紧固机构，通过拧紧对顶加厚螺母紧固机构以便压紧拱形托盘施加预紧力。...

【技术特征摘要】
1.一种新型耐久磁化锚杆，所述新型耐久磁化锚杆用于使围岩处于三向受力状态，实现围岩稳固，其主要包括：①由左旋无纵筋螺纹钢加工制成的锚杆杆体，所述锚杆杆体加工有前端螺纹段和尾部螺纹段；②套在锚杆杆体前端部的开有对称裂口的锥形端套，以便导引锚杆杆体钻入围岩面内的钻孔进行安装；③锥形止动螺母，与锚杆杆体前端螺纹配合组成螺旋副来实现锚杆杆体轴向推进传动要求；④爪形弹性防胀外衬套，防止锚杆杆体钻入钻孔前弹性磁化开缝钢管发生径向膨胀扩张，利用对称弹性爪齿之间的收缩力限制弹性磁化开缝钢管径向发生膨胀扩张；⑤安装在锚杆杆体上的凹形弹簧圈，通过锚杆杆体轴向推动使凹形弹簧圈沿锚杆杆体轴向处于压缩状态，和楔形块结构配合，利用弹力、磁力及扩张力共同使弹性磁化开缝钢管径向膨胀扩张，对围岩面内钻孔的孔壁有效施加径向压力和阻止围岩下滑的摩擦力；⑥由高弹性、高强度薄钢板卷制而成的弹性磁化开缝钢管为扩张元件，其全长沿纵向开缝，开缝宽度为10～15mm，其内侧焊接有若干个与锚杆杆体相配合的楔形块，通过锚杆杆体轴向推进，弹性磁化开缝钢管在楔形块机械贴合作用下可以实现膨胀扩张；⑦配套安装在锚杆杆体尾部螺纹上的橡胶衬套、拱形托盘、减摩垫圈，以及对顶加厚螺母紧固机构，通过拧紧对顶加厚螺母紧固机构以便压紧拱形托盘施加预紧力。2.根据权利要求1所述的锚杆杆体，其特征在于：①新型耐久磁化锚杆杆体由左旋无纵筋螺纹钢加工制成，锚杆杆体预先进行磁化处理，使其具备磁性；②弹性磁化开缝钢管由高弹性、高强度的薄钢板卷制而成，弹性磁化开缝钢管要预先进行磁化处理，使其具备磁性；③新型耐久磁化锚杆杆体与弹性磁化开缝钢管经过磁化处理后具有相同的磁性，二者之间具备相斥的磁力；④弹性磁化开缝钢管配套安装在锚杆杆体上；⑤弹性磁化开缝钢管收缩状态时的管径要稍大于锚杆杆体的径向尺寸。3.根据权利要求1所述的锥形止动螺母，其特征在于：①锥形止动螺母加工制成锥形，以便安装；②锥形止动螺母其锥形大端部的尺寸应稍大于爪形弹性防胀外衬套张开时的尺寸，以便锥形止动螺母大端部嵌入钻孔深部孔壁...

【专利技术属性】
技术研发人员：张若飞，刘增辉，张宇博，娄嵩，戴晨，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34