一种新型矿用钢丝束制造技术

一种新型矿用钢丝束，适用于煤矿井巷施工中的顶板支护工程。包括钢丝束主体、托盘和螺母；钢丝束主体是由4根平行螺旋肋钢丝、螺纹套管和大螺旋套管组成；螺纹套管在平行螺旋肋钢丝的尾部，用强力结构胶和焊接连接；大螺旋套管在平行螺旋肋钢丝的前部，用焊接连接；其长度可根据矿井实际地质条件进行选择，足够长度的钢丝束能够满足现代化矿井安全生产；钢丝束中各根钢丝受力均匀，不会发生应力集中；大螺旋套管保证树脂药卷的充分搅拌并形成巷道顶板厚层锚固岩梁。钢丝束尾部有螺纹套管，安装方便快捷；本方案的钢丝束的抗拉强度比普通锚杆高，在同等破断载荷指标下钢丝束的有效截面积更小、重量更轻、成本较低，具有较大的推广应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种新型矿用钢丝束
本专利技术涉及一种钢丝束，尤其适用于煤矿井巷施工中的顶板支护工程中使用的新型矿用钢丝束
技术介绍
巷道是井工煤矿开采的必要通道，畅通、稳定的巷道是煤矿安全、高效开采的保障。据不完全统计，我国国有煤矿每年新掘进的巷道总长达12000km，国有重点煤矿巷道锚杆支护占比90％以上，每年消耗的锚杆数量达到上亿根。在现有的锚杆支护体系中，锚杆种类众多，有倒楔式锚杆、管缝式锚杆、胀管式锚杆、树脂锚杆、可伸长锚杆等等。现在最普遍使用的还是树脂锚杆，主要原理是螺纹钢锚杆通过树脂药卷或泵注树脂进行粘结锚固，可实现端部、加长或全长锚固。但是，该锚杆属于刚性材料，受制于巷道高度和施工操作的限制，锚杆长度普遍在2.0m～2.6m范围内；同时，锚杆长度过长，又会增加锚杆的成本以及重量。当前我国煤炭开发逐渐的转向深部，开采条件极其复杂，同时，机械化水平又大幅提高，需要的巷道断面越来越大，因此，巷道顶板锚固厚度也应加大，需要的锚杆长度理应加长，一般埋深400m～800m的巷道，锚杆长度应该为3.5m～4.0m，巷道高度限制了锚杆过长，所以，急需开发一种既能满足长度要求又能受力均匀的矿用支护材料。
技术实现思路
技术问题：针对上述技术的不足之处，提供一种长度满足要求，钢丝束主体受力均匀，使用中不容易断裂，安装方便，成本低的新型矿用钢丝束。技术方案：为实现上述技术目的，本专利技术的一种新型矿用钢丝束，包括钢丝束主体和设置在尾部的托盘和螺母，其特征在于：钢丝束主体包括多股平行螺旋肋钢丝，钢丝束主体前部顶端设有楔形面，钢丝束主体前部部分先后设有多个大螺旋套管，所述大螺旋套管前后两端分别设有对称设置的焊接槽a，大螺旋套管中段上设有凸起的大螺旋结构，钢丝束主体的尾部设有中空的螺纹套管，螺纹套管内设有多个粘结槽，螺纹套管前部设有焊接槽b，螺纹套管尾部设有螺纹，托盘设置在螺纹套管的焊接槽b与螺纹之间，螺母设置在螺纹上。所述的多股平行螺旋肋钢丝为4根平行螺旋肋钢丝为冷拔低碳钢丝，螺旋肋钢丝长度为3500mm～4200mm，冷拔低碳钢丝直径为5mm～8mm，冷拔低碳钢丝抗拉强度不低于1680MPa。所述的大螺旋套管外径为18mm～28mm，内径为13mm～21mm，长度为50mm～80mm；螺纹套管外径为20mm～30mm，内径为13mm～21mm，长度为150mm～300mm。所述的大螺旋套管有前后两个相同的焊接槽，焊接槽a宽度为3mm～5mm，焊接槽a宽度为15mm～25mm，所述的螺纹套管的焊接槽b宽度为5mm～7mm，焊接槽b长度为40mm～80mm。所述的螺纹套管的焊接槽b中心分别位于相邻两根平行螺旋肋钢丝之间的凹槽处，有效增加焊接面积，使焊接更加牢靠，所述的大螺旋套管前后焊接槽a处于相邻两根平行螺旋肋钢丝之间的凹槽处。所述的大螺旋套管为左旋双线大螺旋结构。所述的大螺纹套管内粘结槽宽度为3mm～5mm，粘结槽直径比螺纹套管内径大1mm～2mm，粘结槽间距6mm～8mm。所述螺纹套管用强力结构胶和焊接连接在螺旋肋钢丝的尾部；大螺旋套管在焊接连接平行螺旋肋钢丝的前部，设置3～5个，两个大螺旋套管间隔100mm～150mm设置。一种新型矿用钢丝束的施工方法，其步骤如下：步骤a：按照方案在巷道顶板施工钢丝束钻孔，钻孔直径为32mm～36mm，钻孔长度比钢丝束长度短150mm～300mm；步骤b：将树脂药卷放到钻孔孔口，再由钢丝束前部顶推进孔底，钢丝束是通过锚杆钻机旋转向前推进，利用钢丝束前部的楔形面搅破树脂药卷，再利用大螺旋结构充分搅匀树脂药卷，极大地发挥树脂药卷的粘结锚固作用；步骤c：用螺母(3)在钢丝束主体(1)尾部的螺纹套管(5)上施加预紧力，预紧力为60kN～90kN；步骤d：为防止钢丝束锚固力发生松弛，待当天施工完所有的钢丝束后，返回再对该天已经施工的钢丝束进行二次预紧，二次预紧力不低于80kN。有益效果：由于采用了上述技术方案，本专利技术与现有技术相比具有如下优点：(1)本专利技术的矿用钢丝束由4根平行多股平行螺旋肋钢丝组成，长度可以根据矿井实际地质条件进行选择，克服了锚杆长度受限于巷道高度的弊端，同时钢丝束的整体强度高于锚杆强度，能够形成巷道顶板厚层锚固岩梁，保证巷道顶板安全；(2)本专利技术的矿用钢丝束由4股两两并排设置的平行螺旋肋钢丝构成，各根多股平行螺旋肋钢丝受力均匀，在受力的状态下，多股平行螺旋肋钢丝之间不会散开，受力均匀，不会发生应力集中，避免了巷道受动压影响而发生钢丝的断裂破坏，保证了矿工的人身财产安全；(3)本专利技术的矿用钢丝束前部设有多个大螺纹套管，大螺旋套管是左旋双线大螺旋结构，同时钢丝前部是楔形面，能够保证树脂药卷的充分搅拌，极大地发挥树脂药卷的粘结锚固作用，可形成巷道顶板厚层锚固岩梁，保证巷道顶板的安全；(4)本专利技术的矿用钢丝束尾部设有螺纹套管，可以通过螺母施加预紧力，安装方便快捷；(5)通过在焊接槽两根相邻的平行螺旋肋钢丝之间的凹槽处进行焊接，增加了焊接面积，并且再用强力结构胶在粘结槽处粘结钢丝与螺纹套管，增加了螺纹套管的牢固性，能够确保矿用钢丝束施加较大的预紧力。附图说明图1是本专利技术的矿用钢丝束整体示意图。图2是本专利技术的矿用钢丝束局部放大图。图3是本专利技术的矿用钢丝束大螺旋套管处剖面图。图4是本专利技术的矿用钢丝束螺纹套管处剖面图。图5是本专利技术的大螺旋套管示意图。图6是本专利技术的螺纹套管示意图。图7是本专利技术的螺纹套管剖面图。图中：1、钢丝束主体；2、托盘；3、螺母；4、大螺旋套管；4-1、焊接槽a；4-2、大螺旋结构；5、螺纹套管；5-1、焊接槽b；5-2、螺纹；5-3、粘结槽。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的一个实施例作进一步的描述：如图1和图2所示，本专利技术的新型矿用钢丝束，包括钢丝束主体1和设置在尾部的托盘2和螺母3，其特征在于：钢丝束主体1包括多股平行螺旋肋钢丝，所述的多股平行螺旋肋钢丝为4根平行螺旋肋钢丝为冷拔低碳钢丝，螺旋肋钢丝长度为3500mm～4200mm，冷拔低碳钢丝直径为5mm～8mm，冷拔低碳钢丝抗拉强度不低于1680MPa，钢丝束主体1前部顶端设有楔形面，钢丝束主体1前部部分先后设有多个大螺旋套管4，如图3所示，所述的大螺旋套管4为左旋双线大螺旋结构，大螺纹套管4内粘结槽宽度为3mm～5mm，粘结槽直径比螺纹套管内径大1mm～2mm，粘结槽间距6mm～8mm，如图5所示，所述大螺旋套管4前后两端分别设有对称设置的焊接槽a4-1，焊接槽a4-1宽度为3mm～5mm，焊接槽a4-1宽度为15mm～25mm，如图6和图7所示，所述的螺纹套管5的焊接槽b5-1宽度为5mm～7mm，焊接槽b5-1长度为40mm～80mm，大螺旋套管4中段上设有凸起的大螺旋结构4-2，所述的大螺旋套管4外径为18mm～28mm，内径为13mm～21mm，长度为50mm～80mm；螺纹套管5外径为20mm～30mm，内径为13mm～21mm，长度为150mm～300mm，如图5所示，钢丝束主体1的尾部设有中空的螺纹套管5，螺纹套管5内设有多个粘结槽5-3，螺纹套管5前部设有焊接槽b5-1，所述的螺纹套管5的焊接槽b5-1中心分别位于相邻两根平行螺旋肋钢丝之间的凹槽处，有效增加焊接面积，使焊接更加牢靠，所述的大螺旋套本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型矿用钢丝束，包括钢丝束主体(1)和设置在尾部的托盘(2)和螺母(3)，其特征在于：钢丝束主体(1)包括多股平行螺旋肋钢丝，钢丝束主体(1)前部顶端设有楔形面，钢丝束主体(1)前部部分先后设有多个大螺旋套管(4)，所述大螺旋套管(4)前后两端分别设有对称设置的焊接槽a(4‑1)，大螺旋套管(4)中段上设有凸起的大螺旋结构(4‑2)，钢丝束主体(1)的尾部设有中空的螺纹套管(5)，螺纹套管(5)内设有多个粘结槽(5‑3)，螺纹套管(5)前部设有焊接槽b(5‑1)，螺纹套管(5)尾部设有螺纹(5‑2)，托盘(2)设置在螺纹套管(5)的焊接槽b(5‑1)与螺纹(5‑2)之间，螺母(3)设置在螺纹(5‑2)上。

【技术特征摘要】
1.一种新型矿用钢丝束，包括钢丝束主体(1)和设置在尾部的托盘(2)和螺母(3)，其特征在于：钢丝束主体(1)包括多股平行螺旋肋钢丝，钢丝束主体(1)前部顶端设有楔形面，钢丝束主体(1)前部部分先后设有多个大螺旋套管(4)，所述大螺旋套管(4)前后两端分别设有对称设置的焊接槽a(4-1)，大螺旋套管(4)中段上设有凸起的大螺旋结构(4-2)，钢丝束主体(1)的尾部设有中空的螺纹套管(5)，螺纹套管(5)内设有多个粘结槽(5-3)，螺纹套管(5)前部设有焊接槽b(5-1)，螺纹套管(5)尾部设有螺纹(5-2)，托盘(2)设置在螺纹套管(5)的焊接槽b(5-1)与螺纹(5-2)之间，螺母(3)设置在螺纹(5-2)上。2.根据权利要求1所述的新型矿用钢丝束，其特征在于：所述的多股平行螺旋肋钢丝为4根平行螺旋肋钢丝为冷拔低碳钢丝，螺旋肋钢丝长度为3500mm～4200mm，冷拔低碳钢丝直径为5mm～8mm，冷拔低碳钢丝抗拉强度不低于1680MPa。3.根据权利要求1所述的新型矿用钢丝束，其特征在于：所述的大螺旋套管(4)外径为18mm～28mm，内径为13mm～21mm，长度为50mm～80mm；螺纹套管(5)外径为20mm～30mm，内径为13mm～21mm，长度为150mm～300mm。4.根据权利要求3所述的新型矿用钢丝束，其特征在于：所述的大螺旋套管(4)的焊接槽a(4-1)宽度为3mm～5mm，焊接槽a(4-1)宽度为15mm～25mm，所述的螺纹套管(5)的焊接槽b(5-1)宽度为5mm～7mm，焊接槽b(5-1)长度为40mm～80m...

【专利技术属性】
技术研发人员：张农，魏群，谢正正，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32