一种具有施加预紧力功能的稳阻吸能玻璃钢锚杆制造技术

本发明专利技术公开了一种具有施加预紧力功能的稳阻吸能玻璃钢锚杆，其杆体为玻璃钢杆体。套管一端内壁为喇叭口，外壁为螺纹段。卡位环的外圆周均匀设置若干钢珠，用于所述杆体与套管的卡合。所述托盘盘面中心为圆孔，圆孔的直径与套管的外径适配。构件的装配关系：套管套装于杆体的后端，喇叭口向后；所述卡位环套入杆体后端并置于套管的喇叭口内；内螺母旋入杆体的螺纹中；所述托盘套套在套管上，所述外螺母旋入套管外壁的螺纹中。所述套管喇叭口的反向一端设置止滑套。本发明专利技术利用托盘与外螺母，为该锚杆提供任意预紧力。套管、卡位环和玻璃钢杆体组成的机械结构，能够在设定杆体抗拉强度80%左右的稳定阻力下实现较大行程的稳阻可延伸支护。

【技术实现步骤摘要】
一种具有施加预紧力功能的稳阻吸能玻璃钢锚杆
本专利技术涉及一种煤矿巷道煤帮支护中的玻璃钢锚杆，尤其是一种具有施加预紧力功能的稳阻吸能玻璃钢锚杆。
技术介绍
针对煤矿深部开采与高强开采的现状及未来发展趋势，传统的锚杆支护已经不能满足“三高一扰动”以及“大断面巷道”所带来的支护难题。因此，“高强稳阻吸能”锚杆近年来得到了大力发展。同时，考虑到预紧力对于增强巷道围岩整体稳定性、减少围岩拉应力区具有重要作用，因此，发展可施加预紧力的高强稳阻吸能锚杆很有必要。综采工作面煤帮侧锚杆支护工艺不仅需要强度高来保持煤壁稳定，同时需要快速便捷的安装与拆卸来适应“高产高效”的回采速度。因此，玻璃杆锚杆因其高强（可以达到与常规钢锚杆的强度要求）、在安装后无需拆卸（玻璃钢杆体的材料为纤维强化塑料）的特点，在采煤工作面支护中得到大力应用。但是常规玻璃钢材料的延展性（2%左右）非常差，不像钢材有较好的塑性变形能力（16%左右）。所以常规玻璃钢锚杆由于延展性差而容易发生断裂失效，降低了工作面煤壁的支护质量。此外，煤帮在回采阶段受到动载作用下，易发生动力型失稳灾害，常规玻璃钢锚杆更容易发生破坏。
技术实现思路
本专利技术目的是，客服现有技术存在的缺陷，提供一种具有施加预紧力功能的稳阻吸能玻璃钢锚杆，在保证支护强度的前提下，提高玻璃钢锚杆的延展性。本专利技术具有施加预紧力功能的稳阻吸能玻璃钢锚杆，由杆体、套管、卡位环、内螺母、托盘与外螺母等构件组成。其特征是：所述杆体为玻璃钢杆体，杆体后端（使用状态时，伸入到锚孔底部的为前端）为螺纹段；所述套管一端内壁为喇叭口，外壁为螺纹段；所述卡位环的外圆周均匀设置若干钢珠，用于所述杆体与套管的卡合；所述托盘盘面中心为圆孔，圆孔的直径与套管的外径适配。所述托盘与外螺母配合用于锚杆对围岩施加预紧力。所述套管、托盘、外螺母以及钢珠均为金属材质，所述卡位环的钢珠的硬度、强度极限和屈服极限分别大于套管和杆体的对应值；套管的硬度、强度极限和屈服极限大于杆体的硬度、强度极限和屈服极限。上述构件的装配关系：所述套管套装于杆体的后端，喇叭口向后；所述卡位环套入杆体后端并置于套管的喇叭口内；内螺母旋入杆体的螺纹中；所述托盘套套在套管上，所述外螺母旋入套管外壁的螺纹中。所述套管喇叭口的反向一端设置止滑套；止滑套与内螺母配合，用于在稳阻吸能支护行程结束时二者相抵靠，防止杆体与托盘相脱离，此时稳阻吸能玻璃钢锚杆的支护功能与常规玻璃钢锚杆相同。本专利技术具有施加预紧力功能的稳阻吸能玻璃钢锚杆，通过套装在套管喇叭口内的卡位环的钢珠把套管与杆体卡合在一起。安装时，先将杆体锚固在煤帮中；插入套管，放入卡位环，利用内螺母压紧卡位环，使得套管、杆体被卡位环压紧；安装托盘和外螺母，将外螺母上紧，根据现场支护要求对其施加对应的扭矩，使得围岩具有预紧力。当围岩在小变形阶段，通过套管、钢珠以及杆体之间的挤压力的卡合作用，实现与常规玻璃钢锚杆相同的支护功能。而当围岩发生大变形时，托盘带动套管向巷道围岩外侧运动，使得套管、钢珠与杆体三者之间的挤压力也随之增大，当三者中的任何一个材料达到其塑性屈服极限时，套管与杆体就会发生错动，实现稳阻可延伸支护。这里，设定套管、玻璃钢杆体和钢珠三者之间的材料硬度、屈服极限和强度极限依次杆体最小，套管居中，钢珠最大。因此，玻璃钢杆体与钢珠接触的局部会首先进入塑性屈服状态，钢珠会嵌入杆体，产生的接触力在轴向方向上抵抗围岩变形。该力的大小随着钢珠嵌入杆体的深度不断增大，当套管与钢珠的相对运动到套管抵靠斜面终点后，钢珠会嵌入杆体的深度将保持不变，因此使该玻璃钢锚杆进入稳阻吸能支护状态。决定该可加预紧力的高强稳阻吸能玻璃钢锚杆的工作阻力是由套管、钢珠和杆体的结构特征和材料特征所决定的。具体的，包括套管喇叭口斜面的角度、套管与杆体之间的间隙距离、钢珠个数和半径、套管、杆体及钢珠的硬度、强度特征。一般可把工作阻力设定在杆体抗拉强度的80%左右。该稳阻吸能玻璃钢锚杆可提供的支护行程是套管的长度，也即止滑套与内螺母之间的距离。当然，这可以根据围岩变形的特征，通过调整外套管的长度来设定支护行程。当止滑套与内螺母发生抵靠时，稳阻吸能玻璃钢锚杆的支护功能又与常规玻璃钢锚杆相同。当割煤机割煤时，可将该稳阻吸能玻璃钢锚杆的内外螺母松开，将套管往里敲，取出卡位环，取出套管。这样不仅可以重复利用套管，同时也保证了割煤机的采煤效率。本专利技术利用托盘与外螺母，为该锚杆提供任意预紧力。利用套管、卡位环（钢珠）和玻璃钢杆体组成的机械结构，能够在设定杆体抗拉强度80%左右的稳定阻力下实现较大行程的稳阻可延伸支护，高稳阻、大行程吸能。适用于煤帮围岩300大变形、动压状态下的稳定性控制，可以克服常规玻璃钢锚杆延伸率差的缺点。附图说明图1为本专利技术具有施加预紧力功能的稳阻吸能玻璃钢锚杆的结构示意图。图2为本专利技术具有施加预紧力功能的稳阻吸能玻璃钢锚杆杆体的结构示意图。图3为图1中Ⅱ局部放大示意图。图4为本专利技术实施例中锚固段的结构示意图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步详细说明。实施例：图1所示的是本专利技术具有施加预紧力功能的稳阻吸能玻璃钢锚杆200。图1及图2示出了实施例中提供的具有施加预紧力功能的稳阻吸能玻璃钢锚杆200的具体结构。从图1及图2中可以看出，该可加预紧力的高强稳阻吸能玻璃钢锚杆200，包括玻璃钢杆体210、套管220、卡位环230、内螺母211、托盘240和外螺母221组成。其中，玻璃钢杆体210的靠围岩一端外周有一段螺纹，用于安装内螺母211。所述套管220一端内壁为喇叭口,，外壁为螺纹段；套管喇叭口的反向一端设置止滑套223。套管220套设在玻璃钢杆体210的后端部，其喇叭口朝后。卡位环230包括环体231和若干钢珠232，钢珠均匀的分布在环体231的外环上。卡位环230用于套管220的与玻璃钢杆体210的卡合。在使用的状态下，卡位环230置于套管220喇叭口内，卡位环230中的钢珠232用于套管220与玻璃钢杆体210的卡合，套管220、钢珠232和玻璃钢杆体210三者之间存在挤压力，其挤压力与玻璃钢杆体210中的轴力成正比。当玻璃钢杆体210中的轴力较小时，三者处于卡死状态，该玻璃钢锚杆与常规玻璃钢锚杆功能相同；当玻璃钢锚杆210轴力达到设定的稳阻阻力时，锚杆开启吸能功能；当内螺母211与止滑套223抵靠时，玻璃钢锚杆的稳阻吸能行程结束，其后的支护功能与常规玻璃钢锚杆相同。请参照图2，所述托盘240盘面中心为圆孔，圆孔的直径稍大于玻璃钢套管220的外径。托盘套在套管上，托盘托盘240与围岩300相接触，外螺母221旋入套管的螺纹中。在围岩发生变形时，其变形所带来的外力会施加到托盘240上，并使得可加预紧力的稳阻吸能玻璃钢锚杆200的外套管220在托盘240的带动下，产生沿可加预紧力的稳阻吸能玻璃钢锚杆200的轴线移动的趋势。另外，在本实施例中，为了提高具有施加预紧力功能的稳阻吸能玻璃钢锚杆200的整体性能，提高支护的稳定性以及强度，除玻璃钢杆体210及内螺母212以外的结构部件均采用金属材料制造。尤其是套管220以及钢珠232均由金属材料制成。进一步地，在本实施例中，钢珠232的硬度、强度极限和屈服极限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有施加预紧力功能的稳阻吸能玻璃钢锚杆，由杆体、套管、卡位环、内螺母、托盘与外螺母等构件组成；其特征是：所述杆体为玻璃钢杆体，杆体后端为螺纹段；所述套管一端内壁为喇叭口，外壁为螺纹段；所述卡位环的外圆周均匀设置若干钢珠；所述托盘盘面中心为圆孔，圆孔的直径与套管的外径适配；所述套管、托盘、外螺母以及钢珠均为金属材质，所述卡位环的钢珠的硬度、强度极限和屈服极限分别大于套管和杆体的对应值；套管的硬度、强度极限和屈服极限大于杆体的硬度、强度极限和屈服极限；上述构件的装配关系：所述套管套装于杆体的后端，喇叭口向后；所述卡位环套入杆体后端并置于套管的喇叭口内；内螺母旋入杆体的螺纹中；所述托盘套套在套管上，所述外螺母旋入套管外壁的螺纹中。

【技术特征摘要】
1.一种具有施加预紧力功能的稳阻吸能玻璃钢锚杆，由杆体、套管、卡位环、内螺母、托盘与外螺母等构件组成；其特征是：所述杆体为玻璃钢杆体，杆体后端为螺纹段；所述套管一端内壁为喇叭口，外壁为螺纹段；所述卡位环的外圆周均匀设置若干钢珠；所述托盘盘面中心为圆孔，圆孔的直径与套管的外径适配；所述套管、托盘、外螺母以及钢珠均为金属材质，所述卡位环的钢珠的硬度、强度极限和屈服极限分别大于...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宇，郝阳，李盼，郝观，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32