專利名稱：二翼脹管式錨桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種支護(hù)地下空間圍巖的機(jī)械式脹管錨桿。
現(xiàn)在，全世界各國廣泛采用各種錨桿支護(hù)礦山巷道、硐室、采場和隧道等的頂板、幫壁和底板巖石。八十年代初，我國首先采用有機(jī)械楔緊裝置的脹管式錨桿支護(hù)地下空間圍巖。目前，這類脹管式錨桿有三種楔管式錨式[1]、變徑管楔錨桿[2]和鳳凰山銅礦的脹管式錨桿[3]。
1984年《長沙礦山研究院季刊》第二期發(fā)表了“楔管式錨桿研究”一文。該錨桿的管體用鋼管制作。鋼管下半部擴(kuò)管似縫管錨桿的管體，下端外表焊有一個(gè)擋環(huán)。鋼管上部鋸開兩條徑向管縫，其內(nèi)部裝有一個(gè)上楔和一個(gè)下楔，由上楔和下楔組成的楔緊裝置構(gòu)成錨桿頂錨段。上楔點(diǎn)焊在鋼管內(nèi)壁上，下楔用固定在鋼管管壁上的一個(gè)定位銷定位。1986年3月公開了獲專利權(quán)的變徑管楔錨桿，其專利號(hào)為CN85201938U。該錨桿與楔管式錨桿比較的不同之處是，為解決楔管式錨桿在用鋼釬沖擊下楔安裝錨桿過程中，定位銷可能卡釬、卡下楔或產(chǎn)生偏心力，從而影響鋼釬沖擊下楔效果的缺點(diǎn)，將鋼管上部也擴(kuò)管，把上楔和下楔安裝在擴(kuò)管段內(nèi)，利用鋼管管徑的變化代替定位銷托住下楔。銅陵有色金屬公司鳳凰山銅礦在1987年《有色金屬·礦山部分》第一期雜志上發(fā)表了“脹管式錨桿試驗(yàn)研究”的文章。該錨桿的管體外表形狀與楔管式錨桿的完全相同，但錨桿頂錨段用四塊固定內(nèi)襯套和一個(gè)錐銷代替一個(gè)上楔和一個(gè)下楔，并且用一個(gè)懸吊式定位銷和一個(gè)蓋帽代替固定在鋼管管壁上的一個(gè)定位銷。
這三種錨桿存在以下主要缺點(diǎn)
1.管體的下半部都擴(kuò)管設(shè)計(jì)成縫管段，其目的是利用管體壁與鉆孔壁之間的摩擦力來提高錨桿的錨固力。但是根據(jù)“楔管式錨桿研究”一文公開的資料，當(dāng)錨桿承載達(dá)到5～7t時(shí)，由于錨桿縫管段的外徑縮小，縫管段逐漸與鉆孔壁脫離接觸，其與鉆孔壁的摩擦力趨向于零，此時(shí)錨桿縫管段實(shí)際上不起支護(hù)巖石的作用，而擋環(huán)可以承受14～15t的載荷，墊板的承載能力也可以按要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。所以，有擋環(huán)和墊板就沒有必要設(shè)計(jì)縫管段了。而且，這三種錨桿的下半部設(shè)計(jì)縫管段后，因?yàn)殂@孔開門直徑比縫管段外徑應(yīng)小1～2mm，所以對開門鉆頭直徑有一定的要求，同時(shí)，安裝錨桿時(shí)要用鑿巖機(jī)和鋼釬沖擊二次，第一次將錨桿縫管段用帶突肩的短鋼釬沖入鉆孔，第二次用插入管體中的長鋼釬沖擊下楔或錐銷。這些都會(huì)降低錨桿安裝工的工效。加工縫管段也費(fèi)工和增加成本。因此，這三種錨桿的下半部沒有必要設(shè)計(jì)成縫管段；2.楔管式錨桿和變徑管楔錨桿的楔緊裝置是由上楔和下楔組成的，這種楔緊裝置的缺點(diǎn)是它是單斜面擴(kuò)張，其與雙斜面擴(kuò)張比較的擴(kuò)張量??；下楔沿鋼管內(nèi)壁推進(jìn)，鋼管內(nèi)壁是非加工面，比較粗糙，摩擦系數(shù)大，而且鉆孔壁表面凹凸不平，十分粗糙，鋼管壁的厚度僅3.25mm，容易變形，這些都將增加下楔的推進(jìn)阻力；下楔受鋼釬沖擊推進(jìn)后，錨桿的楔緊裝置擴(kuò)張，上楔和下楔的中心線將偏離鋼管中心線，但鋼釬的沖擊運(yùn)動(dòng)是沿鋼管中心線的，所以下楔受偏心沖擊力的作用，使鋼釬沖擊下楔的效果受到影響；上楔和下楔用刨床刨削制成，生產(chǎn)率低，成本高。
3.鳳凰山銅礦脹管式錨桿的楔緊裝置是由四塊固定內(nèi)襯套和一個(gè)錐銷組成的。這種楔緊裝置的缺點(diǎn)是雖然四塊固定內(nèi)襯套和一個(gè)錐銷在車床上車削制成，它們與上楔和下楔的刨削加工比較，提高了效率，但固定內(nèi)襯套的數(shù)目太多和點(diǎn)焊次數(shù)太多；用懸吊式定位銷和蓋帽固定錐銷的這種結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，而且在運(yùn)輸和儲(chǔ)存過程中容易松脫和解體。
本實(shí)用新型的目的是要提供一種新的支護(hù)地下空間圍巖的有機(jī)械楔緊裝置的脹管式錨桿，以便提高性能，節(jié)約原材料和降低成本。
本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是，二翼脹管式錨桿(


圖1)由一根管體(1)、兩塊二翼楔片(2)、一個(gè)中心楔體(3)、一個(gè)鋁鉚釘(4)、兩條管縫(5)、一個(gè)擋環(huán)(6)和一塊墊板(7)組成。管體(1)的一端鋸開兩條管縫(5)，另一端焊一個(gè)檔環(huán)(6)。在管體(1)的鋸開兩條管縫(5)的一端內(nèi)在管壁上對稱點(diǎn)焊兩塊二翼楔片(2)，并且兩塊二翼楔片(2)的中心線平面應(yīng)垂直于管體(1)上兩條管縫(5)的中心線平面。兩塊二翼楔片(2)距離管體(1)末端8～12mm。在管體(1)內(nèi)靠近兩塊二翼楔片(2)裝配中心楔體(3)，并且用一個(gè)鋁鉚釘(4)將中心楔體(3)固定于管體(1)的管壁上。墊板(7)套在管體(1)上，并且靠近檔環(huán)(6)裝配。
這種錨桿的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)及其安裝方法根據(jù)
圖1說明如下。在巖石中鉆鑿鉆孔后，在套上墊板(7)的管體(1)中插入一根長鋼釬，將錨桿和長鋼釬插入鉆孔，并使墊板(7)貼近鉆孔孔口巖石，用鑿巖機(jī)通過長鋼釬沖擊中心楔體(3)，中心楔體(3)剪斷鋁鉚釘(4)后向前推進(jìn)時(shí)，迫使兩塊二翼楔片(2)向外擴(kuò)張，因?yàn)殂@孔末端直徑比管體(1)外徑僅大2～5mm，而錨桿楔緊裝置的最大擴(kuò)張量可達(dá)10～12mm，所以，錨桿牢固地楔緊在鉆孔內(nèi)支護(hù)巖石。
本實(shí)用新型提出的錨桿由兩塊二翼楔片和一個(gè)中心楔體組成楔緊裝置。其楔緊裝置有兩種類型XZ型和YZ型。裝配XZ型楔緊裝置的錨桿(圖2)由兩塊弓形楔片(圖2，2)和一個(gè)中心楔子(圖2，3)組成楔緊裝置。裝配YZ型楔緊裝置的錨桿(圖3)由兩塊弧形楔片(圖3，2)和一個(gè)中心圓錐體(圖3，3)組成楔緊裝置。
下面根據(jù)
圖1、圖2和圖3詳細(xì)敘述本實(shí)用新型提出的錨桿的各組成部分。
管體(
圖1、1；圖2，1；圖3，1)采用普通的未擴(kuò)大內(nèi)徑的電焊鋼管、低壓流體輸送用焊接鋼管、未焊縫的鋼管管坯或高強(qiáng)度的人造管材等，鋼材選用A2或A3鋼。管體長1.5～3.5m。管體外徑不大于35mm，內(nèi)徑不小于26mm。管體的管壁厚度為2～4mm。管體一端鋸開的管縫長80～140mm，管縫寬1～3mm。
XZ型楔緊裝置的弓形楔片(圖2，2)的外側(cè)為圓柱面，圓柱面的半徑等于管體內(nèi)半徑，其內(nèi)側(cè)為斜面(楔面)。弓形楔片高40～120mm。弓形楔片下端的弓形高6～7mm，其上端的弓形高不大于12mm，內(nèi)側(cè)楔面楔角2°～5°。中心楔子(圖2，3)的下部為圓柱體，圓柱體高30～40mm，直徑26～31mm。中心楔子的上部為對稱雙斜面(楔形)，雙斜面的夾角應(yīng)等于弓形楔片楔角的2倍。雙斜面的兩側(cè)為圓柱面。圓柱面的半徑等于下部圓柱體的半徑。裝配時(shí)中心楔子應(yīng)貼近弓形楔片。中心楔子的下部圓柱體起導(dǎo)向和承受沖擊的作用。安裝錨桿時(shí)，用插入管體中的鋼釬沖擊中心楔子，在鋼釬沖擊下，中心楔子的下部圓柱體的下端允許變形，其徑向鐓粗和高度縮短設(shè)計(jì)在10％以內(nèi)。這種變形不會(huì)影響中心楔子的推進(jìn)。弓形楔片和中心楔子用QT400-18或QT400-15球墨鑄鐵采用金屬型精密鑄造法鑄造制成。如果這兩種零件中個(gè)別鑄件的楔面光潔度達(dá)不到要求，可以采用冷精壓法提高其表面光潔度。弓形楔片也可用A2或A3鋼采用閉式模熱鍛法鍛造，去氧化皮后經(jīng)冷精壓制成。
YZ型楔緊裝置的弧形楔片(圖3，2)的外側(cè)為圓柱面，內(nèi)側(cè)為圓錐面，兩側(cè)為垂直圓弧的平面?；⌒涡ㄆ?0～120mm，下端厚6～7mm，上端厚不大于12mm，下端內(nèi)側(cè)弧長20～35mm，內(nèi)側(cè)圓錐面楔角2°～5°。弧形楔片的各圓弧半徑是不變化的。中心圓錐體(圖3，3)在管體(圖3，1)內(nèi)受鋼釬沖擊靠近兩塊弧形楔片推進(jìn)時(shí)，在兩者相吻合處中心圓錐體的各圓弧半徑是逐步增大的。為了在任何時(shí)侯，中心圓錐體緊緊地貼近兩塊弧形楔片推進(jìn)，也就是說，兩塊弧形楔片的圓弧與中心圓錐體的圓弧都相切，而不出現(xiàn)兩圓弧相割的情況。因?yàn)閮蓤A弧相割時(shí)，在其中間部位將形成空隙，兩塊弧形楔片承載時(shí)將承受彎曲載荷和出現(xiàn)彎曲變形，這將影響力的傳遞，影響錨桿的錨固力。兩塊弧形楔片的圓弧與中心圓錐體的圓弧相切時(shí)，中心圓錐體施加給兩塊弧形楔片、管體壁和鉆孔壁的力是通過切點(diǎn)傳遞的。如果中心圓錐體所施加給兩塊弧形楔片的壓力大于巖石的抗壓強(qiáng)度，管體壁將嵌入巖石，此時(shí)管體壁和兩塊弧形楔片即使出現(xiàn)彎曲變形，也只不過使中心圓錐體的承壓面積增大，不會(huì)影響力的傳遞。所以，弧形楔片圓弧半徑的設(shè)計(jì)原則是，在保證設(shè)計(jì)楔角的條件下，弧形楔片下端內(nèi)圓弧的圓弧半徑等于或大于中心圓錐體錐部底圓的圓弧半徑，下端外圓弧的圓弧半徑等于其內(nèi)圓弧的圓弧半徑加上弧形楔片下端厚度之和。并且應(yīng)采用模壓法使裝配弧形楔片處管體內(nèi)壁的表面形狀與弧形楔片的外表形狀完全吻合。如果弧形楔片下端的內(nèi)圓弧長度、管體的管縫寬度和墊板中心孔的孔徑三者的選擇保持正確關(guān)系，那么，裝配弧形楔片和中心圓錐體后的錨桿楔緊裝置端可以順利地穿過墊板中心孔。
可供選用的弧形楔片的材料及加工方法有1.用長度和外徑滿足設(shè)計(jì)要求的圓鋼或厚壁無縫鋼管車出內(nèi)圓錐面，再用鋸床、等離子切割機(jī)或高壓水切割機(jī)按設(shè)計(jì)弧長沿徑向切割成弧形楔片；2.將A2或A3鋼坯料在閉式模內(nèi)進(jìn)行熱鍛，生產(chǎn)出弧形楔片半成品，去氧化皮后進(jìn)行冷精壓，制成尺寸和光潔度完全滿足設(shè)計(jì)要求的弧形楔片；3.用QT400-18或QT400-15球墨鑄鐵采用金屬型精密鑄造法鑄造制成。如果個(gè)別鑄件的尺寸和楔面光潔度達(dá)不到要求，可采用冷精壓法提高其尺寸精度和表面光潔度。
中心圓錐體(圖3，3)的下部為圓柱體，其上為圓錐臺(tái)。圓柱體高40～50mm，直徑26～31mm。圓錐臺(tái)高80～140mm。圓錐臺(tái)的母線與中心線的夾角等于弧形楔片楔角。在裝配中心圓錐體時(shí)，在中心圓錐體和兩塊弧形楔片之間應(yīng)形成環(huán)形空間，以便在管體上套墊板時(shí)可以壓緊鋸開管縫一端的管體，讓裝有兩塊弧形楔片的管體順利地穿過墊板中心孔。圓柱體起導(dǎo)向作用和承受沖擊載荷。因?yàn)閮蓧K弧形楔片下端的內(nèi)圓弧的總弧長僅占中心圓錐體錐部底圓周長的49～73.5％，在兩塊弧形楔片之間沿中心圓錐體錐部底圓周長存在26.5～51％的空隙，所以，必須加強(qiáng)中心圓錐體在管體內(nèi)推進(jìn)的導(dǎo)向作用。當(dāng)中心圓錐體的下部圓柱體高度為40～50mm，管體內(nèi)徑為27mm和圓柱體直徑為26mm時(shí)，中心圓錐體中心線偏離管體中心線的角度僅為1°11′～1°25′，可保證中心圓錐體沿管體內(nèi)腔推進(jìn)。在插入管體中的鋼釬的沖擊下，中心圓錐體的下部圓柱體可以允許變形，其徑向鐓粗和高度縮短設(shè)計(jì)在10％以內(nèi)。這種變形不會(huì)影響中心圓錐體沿管體內(nèi)腔推進(jìn)。
可供選擇的中心圓錐體的材料及加工方法有1.用直徑26～31mm的A2或A3熱軋圓鋼車削制成；2.用QT400-18或QT400-15球墨鑄鐵采用金屬型精密鑄造法鑄造制成，但要保證金屬型型腔圓錐面的光潔度，以滿足中心圓錐體圓錐臺(tái)光潔度的設(shè)計(jì)要求；3.大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)采用楔形模橫軋法進(jìn)行生產(chǎn)。
中心楔子或中心圓錐體用直徑5mm長7mm的鋁鉚釘(
圖1，4；圖2，4；圖3，4)固定于管體壁上。鋁鉚釘?shù)陌惭b位置應(yīng)是中心楔子的下部圓柱體或中心圓錐體的下部圓柱體的高度的中點(diǎn)。這種鋁鉚釘?shù)目辜袅?940N，抗拉力為4900N。它固定中心楔子或中心圓錐體的強(qiáng)度是足夠的，但在鑿巖機(jī)和鋼釬的沖擊下很容易被剪斷，而且不會(huì)影響鋼釬的沖擊與回轉(zhuǎn)。
擋環(huán)(
圖1，6；圖2，6；圖3，6)是將直徑6～7mm鋼筋纏繞管體下端一圈，并且在纏繞處的上面和下面連續(xù)焊接制成。裝配XZ型楔緊裝置的錨桿，其擋環(huán)使用直徑6mm的鋼筋。裝配YZ型楔緊裝置的錨桿，其擋環(huán)使用直徑7mm的鋼筋。鋼筋下邊緣距離管體末端8～10mm。
墊板(
圖1，7；圖2，7；圖3，7)的形狀為正方形或正三角形。正方形墊板的邊長為150～180mm。正三角形墊板的邊長為180～200mm。這兩種墊板厚6～8mm。在墊板中心鉆一個(gè)中心孔。中心孔孔徑與錨桿裝配的楔緊裝置的類型有關(guān)。裝配XZ型楔緊裝置錨桿的墊板中心孔孔徑比管體外徑大1～2mm。裝配YZ型楔緊裝置錨桿的墊板中心孔孔徑比管體外徑大2～3mm。鋼板寬度最好選用等于正方形墊板邊長或正三角形墊板高度的熱軋鋼帶(卷材)，用剪切機(jī)下料制作墊板，可以大大地降低墊板成本。
本實(shí)用新型提出的XZ型和YZ型楔緊裝置的受力狀態(tài)完全相同。根據(jù)
圖1繪出的楔緊裝置的受力狀態(tài)示于圖4。在圖4中1表示兩塊二翼楔片；2表示一個(gè)中心楔體；3表示用鑿巖機(jī)和鋼釬安裝錨桿時(shí)，插入管體中的鋼釬沖擊中心楔體的最大沖擊力Fmax；4表示鉆孔壁對錨桿楔緊裝置的反力N0；5表示在錨桿楔緊裝置端一側(cè)管體與孔壁的摩擦力T0，此處的摩擦系數(shù)為f0；6表示楔面上的法向力N1；7表示楔面上的摩擦力T1；二翼楔片的楔角為α，中心楔體的任何一個(gè)楔面和中心線的夾角也為α；二翼楔片與中心楔體之間的摩擦系數(shù)為f1和摩擦角為Φ1，則從圖4可得T1＝N1f1＝N1tgΦ1(1)Fmax-2N1Sinα-2N1tgΦ1cosα＝0 (2)N0-N1cosα+N1tgΦ1sinα＝0 (3)從(1)、(2)和(3)式可得N0＝Fmax/2tg(α+Φ1)本實(shí)用新型提出的二翼脹管式錨桿的摩擦錨固力T為T＝2T0
＝2f0N0＝f0Fmax/tg(α+Φ1) (4)根據(jù)公式(4)可得出的結(jié)論是二翼脹管式錨桿的摩擦錨固力與Fmax和f0的乘積成正比，而與α和Φ1之和的正切值成反比。也就是說，F(xiàn)max和f0愈大，α和Φ1愈小，則這種錨桿的摩擦錨固力愈大。公式(4)說明，這種錨桿的摩擦錨固力只決定于Fmax、f0、α和Φ1，而與楔片的數(shù)量無關(guān)。因此，公式(4)也完全適用于鳳凰山銅礦脹管式錨桿頂錨段摩擦錨固力的計(jì)算。
根據(jù)“脹管式錨桿試驗(yàn)研究”[3]一文的有關(guān)數(shù)據(jù)，F(xiàn)max＝7t和f0＝0.35，此時(shí)取不同的α、f1(Φ1)，根據(jù)公式(4)計(jì)算的二翼脹管式錨桿和鳳凰山銅礦脹管式錨桿頂錨段的摩擦錨固力，列入表1。
表1 計(jì)算的摩擦錨固力
表1說明，α和f1變化時(shí)，二翼脹管式錨桿的摩擦錨固力也發(fā)生變化，其數(shù)值是從8.37～18.08t。因此，設(shè)計(jì)者可以通過減小α值，或提高楔面光潔度和在楔面上涂潤滑油減小f1值，達(dá)到增加摩擦錨固力的目的，設(shè)計(jì)出滿足現(xiàn)場支護(hù)要求的二翼脹管式錨桿。但在任何情況下必須保證α＜Φ1。
鳳凰山銅礦脹管式錨桿頂錨段的錨固力試驗(yàn)結(jié)果列于表2。
表2脹管式錨桿頂錨段錨固力試驗(yàn)結(jié)果<
>根據(jù)“脹管式錨桿試驗(yàn)研究”[3]一文，脹管式錨桿設(shè)計(jì)選擇的有關(guān)參數(shù)的數(shù)據(jù)為f0＝0.35，f1＝0.15，tgα＝0.1和α＝5°43′。當(dāng)Fmax＝7t時(shí)，根據(jù)公式(4)計(jì)算的二翼脹管式錨桿和鳳凰山銅礦脹管式錨桿頂錨段的摩擦錨固力為9.65t，但鳳凰山銅礦脹管式錨桿頂錨段安裝后即時(shí)試驗(yàn)的平均錨固力為13.48t，比計(jì)算值高出39.7％。出現(xiàn)這種情況的主要原因是錨桿錨固端的孔壁巖石受壓后產(chǎn)生變形和管壁嵌入孔壁巖石的結(jié)果。在鳳凰山銅礦的錨桿拔出試驗(yàn)中，鉆孔直徑為41mm，實(shí)測的錨固端孔徑為44mm，管壁嵌入孔壁巖石達(dá)1.5mm。管壁嵌入孔壁后，錨桿錨固端受力下滑時(shí)，除經(jīng)受摩擦阻力外，還有破壞孔壁巖石的阻力，而且這種阻力隨嵌入深度的增大而增加，所以，鳳凰山銅礦脹管式錨桿頂錨段的實(shí)際錨固力大于所計(jì)算的摩擦錨固力。
普氏硬度系數(shù)f＝3～20巖石的抗壓強(qiáng)度為300～2000kg/cm2，小于A2、A3、QT400-18和QT400-15的抗壓強(qiáng)度。所以，在任何情況下，鋼管壁、弓形楔片、弧形楔片、中心楔子和中心圓錐體不會(huì)被壓壞，總是管壁嵌入巖石。鑿巖機(jī)的沖擊力大時(shí)，管壁嵌入鉆孔巖壁的深度也大。
應(yīng)該指出的是，二翼脹管式錨桿一塊楔片對孔壁的壓力是鳳凰山銅礦脹管式錨桿頂錨段一塊固定內(nèi)襯套的2倍，所以，管壁嵌入孔壁巖石的深度前者應(yīng)比后者大，前者的錨固力不低于后者的錨固力。
從以上分析可以作出結(jié)論二翼脹管式錨桿的錨固力不低于鳳凰山銅礦脹管式錨桿頂錨段的錨固力，設(shè)計(jì)的平均錨固力在13t以上。
綜上所述，二翼脹管式錨桿具有以下優(yōu)點(diǎn)1.結(jié)構(gòu)簡單。在以鋼管作為管體的各種機(jī)械式脹管錨桿中，二翼脹管式錨桿的結(jié)構(gòu)是最簡單的；2.它由錨固兼承載的管體和墊板二件組成，便于運(yùn)輸和儲(chǔ)存；3.使用工作面鑿巖機(jī)和鋼釬安裝錨桿，不需要專用設(shè)備，用鑿巖機(jī)和鋼釬沖擊中心楔子或中心圓錐體一次即可楔緊錨桿，比楔管式錨桿和鳳凰山銅礦脹管式錨桿可節(jié)約安裝時(shí)間50％；4.錨固力高。二翼脹管式錨桿的錨固力不低于鳳凰山銅礦脹管式錨桿頂錨段的錨固力，設(shè)計(jì)的平均錨固力在13t以上；5.成本低。由于結(jié)構(gòu)簡單、下部管體無縫管段、楔緊零件重量輕和加工生產(chǎn)率高、采用平墊板節(jié)省加工費(fèi)，所以，與目前大量應(yīng)用的楔管式錨桿比較，可降低成本10～20％以上。其缺點(diǎn)是1.墊板上的巖石冒落和墊板懸空時(shí)，錨桿將失效，需要在墊板上墊木塊和打木楔或安裝補(bǔ)充的錨桿；2.在沖擊中心楔子或中心圓錐體過程中，它們將伸出管端之外，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求超深鉆孔；3.地下空氣潮濕，鋼管內(nèi)、外同時(shí)生銹，其服務(wù)年限一般為2-4年。但在鋼管壁上沿軸向每隔100～150mm鉆一排8～10mm鉆孔后，堵塞墊板空隙，用MZ-1型注漿器在管內(nèi)自上而下注漿，使管體內(nèi)、外都填滿水泥砂漿，水泥砂漿硬化后則可以作為永久支護(hù)錨桿使用。
二翼脹管式錨桿的應(yīng)用范圍十分廣泛，在冶金、有色、煤炭、化工、鐵道、鈾開采、水工、建材等工業(yè)部門可以用于支護(hù)巷道、硐室、采場和隧道等。
本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下二個(gè)實(shí)施例及其附圖給出。
實(shí)施例1。圖2是根據(jù)本實(shí)用新型提出的裝有XZ型楔緊裝置的二翼脹管式錨桿的示意圖。
下面結(jié)合圖2詳細(xì)說明依據(jù)本實(shí)用新型提出的該錨桿的各組成部分。
該錨桿有一根管體(1)、兩塊弓形楔片(2)、一個(gè)中心楔子(3)、一個(gè)鋁鉚釘(4)、兩條管縫(5)、一個(gè)擋環(huán)(6)和一塊墊板(7)。在管體(1)的一端鋸開兩條管縫(5)，另一端焊一個(gè)擋環(huán)(6)。在管體(1)的鋸開兩條管縫(5)的一端內(nèi)在管壁上對稱點(diǎn)焊兩塊弓形楔片(2)，并且兩塊弓形楔片(2)的中心線平面應(yīng)垂直于管體(1)上兩條管縫(5)的中心線平面。弓形楔片(2)距離管體(1)末端8～12mm。在管體(1)內(nèi)中心楔子(3)貼近兩塊弓形楔片(2)裝配，并且用一個(gè)鋁鉚釘(4)固定于管體(1)的管壁上。墊板(7)套在管體(1)上，并且靠近擋環(huán)(6)裝配。
該錨桿的安裝工序和使用方法根據(jù)圖2說明如下1.在待支護(hù)的巖石中鉆鑿一個(gè)鉆孔(圖中未畫出)；2.將墊板(7)套在管體(1)上，在管體(1)中插入一根比錨桿長300～400mm的鋼釬(圖中未畫出)，把管體(1)和鋼釬插入鉆孔；3.把鋼釬插在鑿巖機(jī)的回轉(zhuǎn)套筒(圖中未畫出)內(nèi)；4.鑿巖機(jī)開小風(fēng)門，管體(1)和鋼釬沿鉆孔向前推進(jìn)，使墊板(7)貼近鉆孔孔口巖石；5.鑿巖機(jī)開大風(fēng)門，利用鑿巖機(jī)的沖擊力通過鋼釬沖擊中心楔子(3)，中心楔子(3)剪斷鋁鉚釘(4)后向前推進(jìn)時(shí)迫使兩塊弓形楔片(2)向外擴(kuò)張。因?yàn)殂@孔末端直徑比管體(1)外徑僅大2～5mm，而該錨桿楔緊裝置的最大擴(kuò)張量可以達(dá)到10～12mm，所以，該錨桿牢固地楔緊在鉆孔內(nèi)支護(hù)巖石，保證地下空間的安全。
實(shí)施例2。圖3是根據(jù)本實(shí)用新型提出的裝有YZ型楔緊裝置的二翼脹管式錨桿的示意圖。
下面結(jié)合圖3詳細(xì)說明依據(jù)本實(shí)用新型提出的該錨桿的各組成部分。
該錨桿有一根管體(1)、兩塊弧形楔片(2)、一個(gè)中心圓錐體(3)、一個(gè)鋁鉚釘(4)、兩條管縫(5)、一個(gè)擋環(huán)(6)和一塊墊板(7)。在管體(1)的一端鋸開兩條管縫(5)，另一端焊一個(gè)擋環(huán)(6)。在管體(1)的鋸開兩條管縫(5)的一端內(nèi)在管壁上對稱點(diǎn)焊兩塊弧形楔片(2)，并且兩塊弧形楔片(2)的中心線平面應(yīng)垂直于管體(1)上兩條管縫(5)的中心線平面?；⌒涡ㄆ?2)距離管體(1)末端8～12mm。在管體(1)內(nèi)裝配中心圓錐體(3)時(shí)，在中心圓錐體(3)與兩塊弧形楔片(2)之間應(yīng)垂直于圓錐面形成2～3mm的空隙，并且用一個(gè)鋁鉚釘(4)固定于管體(1)的管壁上。墊板(7)套在管體(1)上，并且靠近擋環(huán)(6)裝配。
該錨桿的安裝工序和使用方法根據(jù)圖3說明如下1.在待支護(hù)的巖石中鉆鑿一個(gè)鉆孔(圖中未畫出)；2.將墊板(7)套在管體(1)上，在管體(1)中插入一根比錨桿長300～400mm的鋼釬(圖中未畫出)，把管體(1)和鋼釬插入鉆孔；3.把鋼釬插入鑿巖機(jī)的回轉(zhuǎn)套筒(圖中未畫出)內(nèi)；4.鑿巖機(jī)開小風(fēng)門，管體(1)和鋼釬沿鉆孔推進(jìn)，使墊板(7)貼近巖石；5.鑿巖機(jī)開大風(fēng)門，利用鑿巖機(jī)的沖擊力通過鋼釬沖擊中心圓錐體(3)，中心圓錐體(3)剪斷鋁鉚釘(4)后向前推進(jìn)時(shí)迫使兩塊弧形楔片(2)向外擴(kuò)張。因?yàn)殂@孔末端直徑比管體(1)外徑僅大2～5mm，而該錨桿楔緊裝置的最大擴(kuò)張量可以達(dá)到10～12mm，所以，該錨桿牢固地楔緊在鉆孔內(nèi)支護(hù)巖石，保證地下空間的安全。
參考文獻(xiàn)1.羅邦兆等，“楔管式錨桿研究”，《長沙礦山研究院季刊》，1984，Vol.4，No2，P8～18。
2.羅邦兆等，“變徑管楔錨桿”，《實(shí)用新型專利申請說明書》，E21D，21/00，CN85201938U。
3.張秉多等，“脹管式錨桿試驗(yàn)研究”，《有色金屬·礦山部分》，1987，No1，P48～54。
權(quán)利要求1.支護(hù)地下空間圍巖的二翼脹管式錨桿，該錨桿有一根管體、一個(gè)管內(nèi)楔緊裝置及其定位附件、兩條管縫、一個(gè)擋環(huán)和一塊墊板，其特征在于，管體是普通的未擴(kuò)大內(nèi)徑的管材，楔緊裝置是由兩塊二翼楔片和一個(gè)中心楔體組成的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錨桿，其特征在于，管內(nèi)楔緊裝置的兩塊二翼楔片是兩塊弓形楔片和一個(gè)中心楔體是一個(gè)中心楔子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錨桿，其特征在于，管內(nèi)楔緊裝置的兩塊二翼楔片是兩塊弧形楔片和一個(gè)中心楔體是一個(gè)中心圓錐體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和3所述的錨桿，其特征在于，弧形楔片下邊緣內(nèi)圓弧的圓弧半徑等于或大于中心圓錐體錐部底圓的圓弧半徑，弧形楔片下邊緣外圓弧的圓弧半徑等于其內(nèi)圓弧的圓弧半徑加上弧形楔片下端厚度之和。
專利摘要二翼脹管式錨桿。本實(shí)用新型公開了一種機(jī)械式脹管錨桿，由管體(1)、兩翼楔片(2)、中心楔體(3)、鋁鉚釘(4)、管縫(5)、擋環(huán)(6)和墊板(7)組成。其楔緊裝置有XZ型和YZ型。XZ型為弓形楔片和中心楔子。YZ型為弧形楔片和中心圓錐體。優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單、用鑿巖機(jī)安裝、比楔管式錨桿可節(jié)約安裝時(shí)間50％和節(jié)省成本10～20％以上、平均錨固力在13t以上?？梢灾ёo(hù)巷道、硐室、采場、露天邊坡和隧道等。
文檔編號(hào)E21D21/00GK2243537SQ95237350
公開日1996年12月25日 申請日期1995年8月7日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月7日
發(fā)明者周志新, 周正濂 申請人:周正濂, 周志新