一种高强水压膨胀锚杆及锚杆压力系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种高强水压膨胀锚杆及锚杆压力系统，主要涉及巷道支护领域，所述锚杆包括杆体、阀体和外套管，所述外套管嵌套在所述杆体的一端，所述阀体安装在外套管的前端，所述杆体为C型中空软钢杆体，中空部分为水腔，内部水腔中可注入高压水，为杆体提供压力，经过简单的安装即可相当于一次性使用的液压千斤顶，将杆体牢牢地挤压在孔壁上，使杆体与围岩的摩擦力大大增加，广泛使用于矿井及岩石的支护作用中。

A High Strength Water Pressure Expansion Bolt and Bolt Pressure System

【技术实现步骤摘要】
一种高强水压膨胀锚杆及锚杆压力系统
本技术涉及巷道支护领域，尤其涉及一种高强水压膨胀锚杆及锚杆压力系统。
技术介绍
巷道、采场开挖后，地应力重新分布破碎区、塑性区及弹性区。破碎区顶帮冒落是造成安全事故的主要原因。为预防冒顶片帮事故的发生，地下工程大量使用锚杆进行支护，常用的锚杆包括机械式锚杆、管缝式锚杆和黏结式锚杆等。国内金属矿山目前普遍使用管缝式锚杆，其杆体由高强度、高弹性钢管制成，沿管全长有一条开缝，管的上端是锥体，在管的下端焊有一个用钢板制成的圆环。杆体壁厚为2～4mm，直径比钻孔直径大2～5mm，长度可根据需要加工，一般为1.6～2.0m，开缝宽度一般为10～15mm。当杆体被外力强压入钻孔后，开缝被迫压缩，与孔壁之间产生径向挤压应力，使杆体牢固地胀撑在钻孔内。杆体与孔壁的摩擦力便成为锚固力，并且是沿杆体全长分布的。通常来说，管缝式锚杆的抗拉拔力一般为6～10吨，而单位长度上的实际锚固力实际很低，200mm长锚固段的锚固力仅为0.5～1吨，尤其是当锚杆发生锈蚀后，使用寿命较短，锚固力也相应减弱变小。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种高强水压膨胀锚杆及锚杆压力系统，从而解决现有技术中存在的前述问题。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：一种高强水压膨胀锚杆，包括杆体、阀体和外套管，所述外套管嵌套在所述杆体的一端，所述阀体安装在外套管的前端。优选的，所述杆体为C型中空软钢杆体，中空部分为水腔。优选的，所述杆体的直径为35～55mm，软钢厚度为2～4mm，所述杆体的长度为0.5～4.0m。本申请还提供一种锚杆压力系统，包含所述高强水压膨胀锚杆，水压测试系统和配套液压系统，所述水压测试系统用于监测高强水压膨胀锚杆使用过程中的水压；所述配套液压系统为所述高强膨胀锚杆提供高压水，实现所述杆体膨胀给岩石强大压力，达到预期的支护效果。优选的，所述配套液压系统包括风动增压泵，所述增压泵可将水压增加至20～30MPa。优选的，所述风动增压泵包含低压表、高压表、低压气体输入接口、低压水输入接口和高压输出接口，所述气体输入接口和低压水输入接口与所述低压表相连，所述高压表连接所述高压输出接口，用于指示增压后的水压强度，所述高压输出接口与所述高强水压锚杆相连，为所述高强水压锚杆相连注入高压水。优选的，所述水压测压系统包括压力传感器、数据接收装置、传输系统和显示终端，所述压力传感器用于测试锚杆的水压，经所述传输系统将数据传输给所述数据接收装置，并在所述显示终端上进行显示。本技术的有益效果是：本技术提供的高强水压锚杆采用软钢作为杆体，内部水腔中可注入高压水，为杆体提供压力，经过简单的安装即可相当于一次性使用的液压千斤顶，在10～15兆帕压强下，杆体将沿径向扩张并给孔壁柱以170～370吨的压力，将杆体牢牢地挤压在孔壁上，使杆体与围岩的摩擦力大大增加，达到50～110吨，基本接近软钢的抗拉强度。附图说明图1是锚杆纵剖面结构图；图2是锚杆一端放大剖面图；图3是锚杆杆体的横截面图图4是锚杆安装后的效果图；图5是锚杆安装效果局部放大图；图6是锚杆压力系统结构图；1是阀体，2是外套管，3是杆体，4是水腔，5是垫圈，6是托盘，7是锚杆，8是巷道。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。如图1所示，本实施例提供一种高强水压膨胀锚杆，包括杆体、阀体和外套管，所述外套管嵌套在所述杆体的一端，为了保证杆体的密封性，所述杆体与外套管之间有垫圈，所述阀体安装在外套管的前端。本实施例的杆体是由软钢制成的C型中空杆体，中间为水腔，所述杆体的直径为40mm，软钢厚度为2mm，杆体的长度为2.0m，值得注意的是杆体的尺寸可以根据实际需要进行调整，用于注入高压水，增大摩擦力。如图5所示，本实施例还提供了一种锚杆压力系统，包括锚杆、配套液压系统以及水压测试系统，所述水压测试系统用于监测高强水压膨胀锚杆使用过程中的水压变化；所述配套液压系统为所述高强膨胀锚杆提供高压水，实现所述杆体膨胀给岩石强大压力，达到预期的支护效果。配套液压系统包括风动增压泵，可以将水压增加至20～30MPa，所述水压测压系统包括压力传感器、数据接收装置、传输系统和显示终端，所述压力传感器用于测试锚杆的水压，经所述传输系统将数据传输给所述数据接收装置，并在所述显示终端上进行显示。安装锚杆时，安装效果图如图3所示，将杆体安装在岩石孔隙中，然后采用配套液压系统的风动增压泵通过阀体向水腔中注入高压水，使得锚杆杆体膨胀，与岩石之间产生巨大的摩擦力。为了增加锚固面积，还可以在套管处添加一个托盘，以保证锚杆的锚固效果。同时利用水压测试系统对锚杆水腔中的压力进行测定，实时监控压力变化，并且计算出杆体与岩石之间的摩擦力。本实施例以三个长度的锚杆为例，分别是1.5m，2.0m以及2.5m的锚杆，向其中注入高压水，并用水压测试系统测试其最高压力值。经过试验可知，当压力值达到15MPa时，三个锚杆的摩擦力分别为70吨、94吨、118吨，经试验测定可知200mm长的高强水压膨胀锚杆得到的摩擦力为9.4吨。而现有技术中常用的管缝式单位长度上的实际锚固力实际很低，200mm长锚固段的摩擦力仅为1吨，由此可见本实施例中的水压锚杆的摩擦力是现有传统锚杆的近10倍。通过采用本技术公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：本实施例提供的高强水压锚杆采用软铁作为杆体，内部水腔中可注入高压水，为杆体提供压力，经过简单的安装即可相当于一次性使用的液压千斤顶，在10～15兆帕压强下，杆体将沿径向扩张并给孔壁柱以170～370吨的压力，将杆体牢牢地挤压在孔壁上，使杆体与围岩的摩擦力大大增加，达到50～110吨，基本接近软钢的抗拉强度。以上所述仅是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强水压膨胀锚杆，其特征在于，包括杆体、阀体和外套管，所述外套管嵌套在所述杆体的一端，所述阀体安装在外套管的前端；所述杆体为C型中空软钢杆体，中空部分为水腔。

【技术特征摘要】
1.一种高强水压膨胀锚杆，其特征在于，包括杆体、阀体和外套管，所述外套管嵌套在所述杆体的一端，所述阀体安装在外套管的前端；所述杆体为C型中空软钢杆体，中空部分为水腔。2.根据权利要求1所述的高强水压膨胀锚杆，其特征在于，所述杆体的直径为35～55mm，软钢厚度为2～4mm，所述杆体的长度为0.5～4.0m。3.一种锚杆压力系统，其特征在于，包含权利要求1或2所述的高强水压膨胀锚杆，水压测试系统和配套液压系统，所述水压测试系统用于监测高强水压膨胀锚杆使用过程中的水压；所述配套液压系统为所述高强水压膨胀锚杆提供高压水，实现所述杆体膨胀给岩石强大压力，达到预期的支护效果。4.根据权利要求3所述的锚杆压力系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵传卿，李彦欣，岳雨啸，王海波，王江涛，
申请(专利权)人：北京伊勒派斯科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11