專利名稱：一種高強(qiáng)度金屬粗尾讓壓錨桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及應(yīng)用在高地應(yīng)カ的深井、受動(dòng)壓影響較大的巷道或支護(hù)較困難的軟巖等大變形巷道的錨桿，尤其涉及ー種高強(qiáng)度金屬粗尾讓壓錨桿。
背景技術(shù)：
在我國(guó)，金屬錨桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還不夠合理，實(shí)踐表明，在巷道圍巖變形較大時(shí)，大多數(shù)錨桿均在錨桿尾部產(chǎn)生斷裂。為了解決這ー問(wèn)題，國(guó)內(nèi)錨桿制造經(jīng)歷了錨尾螺紋加工由車絲改滾絲的過(guò)程，后來(lái)還對(duì)錨尾采取了熱處理等措施，以提高錨尾強(qiáng)度，防止發(fā)生破斷。國(guó)內(nèi)有學(xué)者專家進(jìn)行過(guò)研究，錨尾經(jīng)過(guò)熱處理強(qiáng)化后，其屈服載荷和極限載荷均可提高30%以上。雖然錨尾強(qiáng)度有所提高，但仍低于錨桿桿體強(qiáng)度。
現(xiàn)今，由于我國(guó)煤炭資源的不斷減少，開(kāi)采深度逐漸増大，加上大量軟巖巷道的存在，給國(guó)內(nèi)巷道支護(hù)又提出了新的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有錨桿仍存在一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)為①錨桿強(qiáng)度較低。在軟巖巷道支護(hù)中，強(qiáng)度是錨桿讓壓的前提。如果錨桿強(qiáng)度較低，錨桿會(huì)隨著圍巖的變形很快被拉斷，而讓壓裝置還來(lái)不及起到“讓”的作用。因此，錨桿具備一定的強(qiáng)度是關(guān)鍵。②錨桿讓壓設(shè)計(jì)不合理。國(guó)內(nèi)起初生產(chǎn)的讓壓結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工不便且成本高。合理的讓壓裝置應(yīng)該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在保證巷道支護(hù)安全的前提下盡可能地減少成本，同時(shí)能保證錨桿支護(hù)系統(tǒng)在整個(gè)使用期間不失效。對(duì)于這類巷道而言，只依靠普通錨桿本身的支護(hù)能力，已經(jīng)很難控制住圍巖的變形，還必須充分發(fā)揮巷道圍巖自身的承載能力。因此，對(duì)于大變形的復(fù)雜難支護(hù)巷道，國(guó)內(nèi)有專家進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究，認(rèn)為支護(hù)系統(tǒng)必須具有讓壓性，巷道圍巖變形包括一部分不可控制的變形，但支護(hù)系統(tǒng)的讓壓必須是控制讓壓，而不是自由讓壓，以“讓”去部分變形。CN101498223A公開(kāi)了ー種玻璃鋼錨桿，其具有較粗的錨尾，使錨尾強(qiáng)度有所加強(qiáng)。但由于材料的限制，玻璃鋼無(wú)法進(jìn)行墩粗等機(jī)械エ藝，其錨尾必然是經(jīng)過(guò)車削加工或錨尾錨頭非一體成型技術(shù)制成，在這種情況下，雖然保證了錨尾的強(qiáng)度，但錨尾和錨頭的連接處會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，嚴(yán)重影響錨桿的錨固強(qiáng)度，同時(shí)由于玻璃鋼較難進(jìn)行熱處理，僅僅加粗也很難起到需要的加強(qiáng)效果。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服普通錨桿桿體材料的不足之處，解決錨桿錨尾破斷問(wèn)題，同時(shí)為適應(yīng)深井、軟巖及受動(dòng)壓影響明顯的大變形巷道的需要，本發(fā)明提出了ー種新型的錨桿形式，即高強(qiáng)度金屬粗尾讓壓錨桿。該錨桿一方面可以提高錨尾強(qiáng)度，最大限度地發(fā)揮自身的抗破斷能力，另ー方面可以在高應(yīng)力作用下體現(xiàn)自身的讓壓功能，從而有效地保證巷道支護(hù)安全。本發(fā)明解決大變形巷道支護(hù)問(wèn)題采用的高強(qiáng)度金屬粗尾讓壓錨桿具體形式為錨桿體材料選用高強(qiáng)度螺紋鋼制成。錨桿桿體可據(jù)需要加工不同的外觀形式，錨桿尾部需進(jìn)行墩粗處理，再對(duì)錨桿尾部進(jìn)行滾絲加工，要求錨桿尾部螺紋直徑大于桿體直徑4 5mm。桿體與錨桿尾部為同一材質(zhì)，且二者之間為整體式連接而非焊接方式，這樣可以大大提高錨桿延伸率，且可有效防止錨尾破斷。此外，在錨桿的螺母與托盤(pán)之間還需安裝ー個(gè)特制的讓壓管，同時(shí)配合使用兩個(gè)剛性墊圈和ー個(gè)樹(shù)脂墊圈，能使錨桿在高地應(yīng)カ下有效發(fā)揮自身的讓壓功能，以維護(hù)巷道穩(wěn)定。本發(fā)明的具體技術(shù)方案為一種高強(qiáng)度金屬粗尾讓壓錨桿，包括錨桿體、托盤(pán)、讓壓管和螺母，所述錨桿體由高強(qiáng)度圓柱螺紋鋼一體成型，包括頭部、桿體和尾部，所述尾部經(jīng)過(guò)墩粗和滾絲處理，其表面具有螺紋且螺紋直徑大于所述桿體的直徑Γ5πιπι ;在所述尾部經(jīng)過(guò)墩粗和滾絲處理后，僅對(duì)所述尾部進(jìn)行高溫?zé)崽幚恚顾鑫膊康膹?qiáng)度大于所述桿體的強(qiáng)度；所述托盤(pán)、讓壓管和螺母順次套置在所述尾部上，所述讓壓管的長(zhǎng)度為3(T40mm，所述托盤(pán)和所述讓壓管之間設(shè)置有剛性墊圈，所述螺母和所述讓壓管之間設(shè)置有剛性墊圈和樹(shù)脂墊圈，所述樹(shù)脂墊圈靠近所述螺母ー側(cè)設(shè)置。
優(yōu)選所述讓壓管為兩頭細(xì)中間粗的鼓形管狀結(jié)構(gòu)。優(yōu)選所述錨桿尾部先墩粗再滾絲處理，尾部在滾絲處理之前其直徑即大于所述桿體直徑4 5mm。與己有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在( I)本發(fā)明錨桿材料選用了高強(qiáng)度螺紋鋼，其抗拉強(qiáng)度較高，錨桿能沿全長(zhǎng)或分段發(fā)揮其內(nèi)在性能。因桿體與粗尾為同一材質(zhì)且為整體式連接，其延伸率可以得到明顯提高。(2)本發(fā)明要求錨桿尾部的螺紋直徑大于錨桿桿體直徑，經(jīng)墩粗處理和高溫?zé)崽幚砗蟮拇治膊糠值那d荷和極限載荷都得到明顯提高，同時(shí)不經(jīng)過(guò)機(jī)械和加熱處理的頭部保留了較好的韌性和延展性，在保證錨固強(qiáng)度的前提下可有效地防止錨尾破段。(3)本發(fā)明在螺母與托盤(pán)之間安裝了一個(gè)讓壓管，在錨桿受力較大時(shí)，讓壓管能夠發(fā)揮其特有的讓壓功能，以適應(yīng)圍巖的變形，保護(hù)錨桿在整個(gè)支護(hù)期間不失效，讓壓管兩側(cè)的剛性墊圈可以分散讓壓管的受力，使其受カ更為均勻，同時(shí)可以通過(guò)與其讓壓管的剛性配合使錨桿相對(duì)與讓壓管伸長(zhǎng)或壓縮，充分發(fā)揮出金屬錨桿自身的讓壓作用。



圖I是本發(fā)明所述讓壓錨桿的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1 ー桿體，2 —尾部，3 —托盤(pán)，4 一鋼性墊圏，5 —讓壓管，6 —樹(shù)脂墊圏，7 —螺母。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)附圖1，其描述了根據(jù)本發(fā)明所述的高強(qiáng)度金屬粗尾讓壓錨桿的ー個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。其包括錨桿體、托盤(pán)、讓壓管和螺母，錨桿體包括頭部(未示出)、桿體和尾部，頭部和尾部分別位于桿體的兩端，頭部和桿體在使用時(shí)伸入到巷道壁或頂板中，其結(jié)構(gòu)和功能是本領(lǐng)域的公知常識(shí)，在此不予累述，尾部在錨桿錨定完成后扔留在巷道壁或頂板外部，而不進(jìn)入所錨固的對(duì)象之中。錨桿體整體由高強(qiáng)度圓柱螺紋鋼一體成型，因此桿體和尾部之間沒(méi)有連接部件，保證桿體的整體結(jié)構(gòu)完整。尾部經(jīng)過(guò)墩粗エ藝增加其直徑，同時(shí)墩粗過(guò)程中也通過(guò)機(jī)械的煅打增加尾部的強(qiáng)度，増加了其屈服載荷和極限載荷，然后頭部滾絲處理形成螺紋，滾絲同樣可以増加尾部的表面強(qiáng)度，滾絲后形成的尾部的螺紋直徑要求比頭部的直徑大Γ5πιπι，優(yōu)選4. 5mm ;然后通過(guò)高溫加熱進(jìn)ー步增加尾部的硬度，并消除機(jī)械處理帶來(lái)的內(nèi)部應(yīng)力，防止錨固時(shí)錨尾破斷，由于錨桿需要一定的韌性，因此優(yōu)選頭部不經(jīng)過(guò)高溫加熱處理，以保持其原有的高強(qiáng)度螺紋鋼的韌性；托盤(pán)、讓壓管和螺母順次套置在所述尾部上，并可通過(guò)螺母的內(nèi)螺紋旋紫。讓壓管的長(zhǎng)度為30 40mm，優(yōu)選采用兩頭細(xì)中間粗的鼓形管狀結(jié)構(gòu)讓壓管以增強(qiáng)其讓壓效果。托盤(pán)和讓壓管之間設(shè)置有剛性墊圈，螺母和讓壓管之間也設(shè)置有剛性墊圈，剛性墊圈的作用ー是分散讓壓管的受力，使其受カ更為均勻，ニ是可以通過(guò)與其與讓壓管的剛性配合使錨桿體具有一定的延展能力，發(fā)揮出錨桿體自身的讓壓作用。同吋，由于剛性墊圈與金屬螺母的剛性配合不容易旋緊，為了保證螺母的旋緊效果，在靠近螺母一側(cè)還同時(shí)設(shè)置有一樹(shù)脂墊圈。以上所述，僅為本發(fā)明專利較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明專利的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明專利揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到 的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度金屬粗尾讓壓錨桿，包括錨桿體、托盤(pán)、讓壓管和螺母，其特征在于 所述錨桿體由高強(qiáng)度圓柱螺紋鋼一體成型，包括頭部、桿體和尾部，所述尾部經(jīng)過(guò)墩粗和滾絲處理，其表面具有螺紋且螺紋直徑大于所述桿體的直徑r5mm ； 在所述尾部經(jīng)過(guò)墩粗和滾絲處理后，僅對(duì)所述尾部進(jìn)行高溫?zé)崽幚?，使所述尾部的?qiáng)度大于所述桿體的強(qiáng)度； 所述托盤(pán)、讓壓管和螺母順次套置在所述尾部上，所述讓壓管的長(zhǎng)度為30 40mm，所述托盤(pán)和所述讓壓管之間設(shè)置有剛性墊圈，所述螺母和所述讓壓管之間設(shè)置有剛性墊圈和樹(shù)脂墊圈，所述樹(shù)脂墊圈靠近所述螺母ー側(cè)設(shè)置。
2.如權(quán)利要求I所述的錨桿，其特征在于所述讓壓管為兩頭細(xì)中間粗的鼓形管狀結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求I或2所述的錨桿，其特征在于所述錨桿尾部先墩粗再滾絲處理，尾部在滾絲處理之前其直徑即大于所述桿體直徑Γ5πιπι。
全文摘要
一種高強(qiáng)度金屬粗尾讓壓錨桿，包括桿體、托盤(pán)、讓壓管和螺母，所述錨桿體由高強(qiáng)度圓柱螺紋鋼一體成型，包括頭部、桿體和尾部，所述尾部經(jīng)過(guò)墩粗和滾絲處理，其表面具有螺紋且螺紋直徑大于所述桿體的直徑4~5mm；在所述尾部經(jīng)過(guò)墩粗和滾絲處理后，僅對(duì)所述尾部進(jìn)行高溫?zé)崽幚?，使所述尾部的?qiáng)度大于所述桿體的強(qiáng)度；所述托盤(pán)、讓壓管和螺母順次套置在所述尾部上，所述讓壓管的長(zhǎng)度為30~40mm，所述托盤(pán)和所述讓壓管之間設(shè)置有剛性墊圈，所述螺母和所述讓壓管之間設(shè)置有剛性墊圈和樹(shù)脂墊圈。
文檔編號(hào)E21D21/00GK102691513SQ201210160338
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月22日
發(fā)明者莊啟恒, 張川, 張玉江, 段會(huì)強(qiáng), 郭忠平 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)