專利名稱：環(huán)向限延伸柔性注壓錨桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及巖土與礦山工程支護(hù)設(shè)施技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種環(huán)向限延伸柔性注壓錨桿。
背景技術(shù)：
在巖土、隧道以及煤炭等礦山開采過程中，錨桿支護(hù)是兼有支架和加固兩種作用的圍巖控制技術(shù)，與框式支架相比使用錨桿支護(hù)工藝具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
傳統(tǒng)的錨桿可分為全長錨固錨桿和端頭錨固錨桿。全長錨固錨桿所用材料均是剛性材料，它與所錨固的巖層是通過各類粘結(jié)劑填充和粘接在一起的；這類錨桿主要存在如下缺點(diǎn)1、施工安裝復(fù)雜，施工周期長；2、無法補(bǔ)償巖層的運(yùn)動引起的錨孔變化，尤其不能很好解決較軟和較弱圍巖的支護(hù)問題；3、錨桿不易回收。端頭錨桿(或錨索)是靠錨桿或錨索的端部膨脹，將錨桿緊固在深部巖層上，對錨固巖層主要通過托板懸吊于堅(jiān)硬的巖層上。端頭錨固錨桿存在以下缺點(diǎn)1、錨桿的錨固作用力單一，一旦脹緊力不夠便會滑脫，極易造成錨桿錨固失效；2、錨桿無法回收。
中國國家知識產(chǎn)權(quán)局2005年5月25日公開的，一項(xiàng)名稱為“柔性注壓錨桿”申請?zhí)枮镃N200310105525.3的發(fā)明專利申請；以及2005年11月2日授權(quán)的，一項(xiàng)名稱為“柔性注壓錨桿”專利號為ZL200320107130.2的實(shí)用新型專利，有效地解決了傳統(tǒng)錨桿存在的缺點(diǎn)。該技術(shù)采用高彈性高分子材料(如橡膠、熱塑性彈性體)作為錨桿主體材料，將錨桿體做成中空結(jié)構(gòu)，空心部分為注壓腔，其端部一端封閉，一端緊密安裝注射單向閥；錨桿體用鋼絲或纖維材料與高彈性高分子材料強(qiáng)化復(fù)合而成。該錨桿解決了傳統(tǒng)錨桿在支護(hù)軟、散巖土體時存在的各種缺點(diǎn)，依靠桿體對錨孔的正壓力而產(chǎn)生的摩擦力、鑲嵌力提供全長錨固，錨固過程中能自動補(bǔ)償巖土體位移引起的錨孔變化、而不會導(dǎo)致錨桿松動，錨固力可靠并易于調(diào)整和補(bǔ)充，易于回收復(fù)用。
該柔性注壓錨桿由于只對桿體進(jìn)行了縱向增強(qiáng)，以滿足對錨固力的要求，而未對桿體環(huán)向進(jìn)行增強(qiáng)，在長時間的使用過程中，由于桿體高分子材料的粘彈性或粘塑性將產(chǎn)生蠕變等變形，尤其是遇到被錨固的巖土孔壁存在蜂窩空隙或孔口坍塌時，會導(dǎo)致柔性注壓錨桿桿體的局部環(huán)向破損而失效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有的“柔性注壓錨桿”桿體環(huán)向變形量無限制，導(dǎo)致強(qiáng)度不足的缺陷，發(fā)明一種既能保持“柔性注壓錨桿”的現(xiàn)有優(yōu)勢，又能限制錨桿桿體環(huán)向變形量，通過提高錨桿桿體環(huán)向強(qiáng)度的措施，整體強(qiáng)化錨桿桿體強(qiáng)度的“環(huán)向限延伸柔性注壓錨桿”。
本發(fā)明的基本構(gòu)思是在現(xiàn)有“柔性注壓錨桿”桿體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在柔性注壓錨桿的桿體內(nèi)縱向增強(qiáng)層的外層周邊環(huán)繞置入定長伸縮結(jié)構(gòu)的纖維、鋼絲、鋼絲繩或它們的編織物，對錨桿桿體的環(huán)向進(jìn)行增強(qiáng)，使錨桿在產(chǎn)生錨固工藝所需要的彈性變形后，對錨桿桿體的環(huán)向的變形產(chǎn)生約束和增強(qiáng)作用，整體強(qiáng)化了錨桿桿體的強(qiáng)度。
還可以將現(xiàn)有技術(shù)中錨桿與托盤的一體結(jié)構(gòu)，改進(jìn)為錨桿與托盤為組裝結(jié)構(gòu)。具體結(jié)構(gòu)是，在“柔性注壓錨桿”的錨桿體緊密安裝注射單向閥的一端緊密安裝錨頭，錨頭為空心結(jié)構(gòu)，錨頭的空心部位安裝注射單向閥，錨頭的尾端是螺桿，螺桿上安裝托盤，并用螺母緊固。
“環(huán)向限延伸柔性注壓錨桿”在保持“柔性注壓錨桿”原有的應(yīng)用效果的基礎(chǔ)上，彌補(bǔ)了“柔性注壓錨桿”存在的不足，增加了如下的優(yōu)點(diǎn)1、柔性注壓錨桿環(huán)向定伸長增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，是通過環(huán)向增強(qiáng)材料在未達(dá)到限定伸長量之前，錨桿桿體可以在較小的內(nèi)壓作用下，完成桿體的徑向膨脹，對錨孔產(chǎn)生充分的壓力；當(dāng)環(huán)向增強(qiáng)材料達(dá)到限定伸長量后，錨桿桿體的環(huán)向增強(qiáng)結(jié)構(gòu)限制桿體的繼續(xù)變形，避免了錨桿桿體高分子材料，因蠕變變形產(chǎn)生的桿腔泄漏等原因而失效。
2、由于采用了環(huán)向定伸長增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了錨桿體的整體強(qiáng)度，當(dāng)錨孔端口產(chǎn)生崩塌或錨孔內(nèi)存在蜂窩空隙，不至于無限制變形，而導(dǎo)致錨桿失效。
3、通過改進(jìn)，托盤6改造成可以拆裝的結(jié)構(gòu)，大大方便了錨桿的安裝，提高了錨桿對錨網(wǎng)的緊固作用。
四

圖1為環(huán)向限延伸柔性注壓錨桿的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中的A-A剖視圖。
附圖標(biāo)記1、錨桿主體，1-1、耐磨承載層，1-2、環(huán)向定伸長增強(qiáng)層，1-3、縱向增強(qiáng)層，1-4、密封層，2、注壓腔，3、錨頭，4、錨頭卡箍，5、注射單向閥，6、托盤，7、托盤緊固螺母，8、堵頭，9、堵頭卡箍。
五具體實(shí)施例方式
最佳實(shí)施例，如圖1、圖2所示選擇煤礦常用錨桿為例。煤礦通常用直徑28mm的鉆頭鉆制錨孔安放錨桿，為便于柔性注壓錨桿的安裝，錨桿的桿體直徑略小于鉆頭直徑，確定為27mm。注壓腔直徑為14mm，選擇直徑14mm的芯軸，芯軸上涂脫模劑，錨桿主體1中的密封層1-4厚度2.5mm，采用天然橡膠擠出而成，套在或直接擠在芯軸上；縱向增強(qiáng)層1-3選用30根直徑1.5mm的鋼絞線，沿錨桿縱向均布于密封層1-4的外表面，或者與1-4一同擠出；環(huán)向定伸長增強(qiáng)層1-2選用15mm寬、1.5mm厚、伸長率30％的高強(qiáng)錦綸編制松緊帶，沿環(huán)向螺旋緊排纏繞在錨桿縱向增強(qiáng)層的外層；桿體的最外部耐磨承載層厚度2.5mm，采用50mm左右寬的橡膠帶沿環(huán)向螺旋緊排纏繞在環(huán)向定伸長增強(qiáng)層外表面，或者采用擠出的辦法直接擠出在環(huán)向定伸長增強(qiáng)層上。桿體擠出和纏制完畢后，再對桿體進(jìn)行硫化。桿體的擠出、纏制和硫化可以是分段的，也可以是連續(xù)的。對于分段加工的桿體即為符合錨桿長度要求的錨桿桿體，對于連續(xù)加工的桿體按照錨桿長度要求截取錨桿桿體，通常錨桿長度為2米。錨桿桿體加工完畢后，一端桿體孔內(nèi)安裝堵頭8，通過扣緊堵頭卡箍9，與桿體扣緊為一體；另一端桿體孔內(nèi)安裝注射單向閥或安裝錨頭3，由扣緊錨頭卡箍4將其扣緊于錨桿體。錨頭3為空心結(jié)構(gòu)，尾部有緊固托盤的螺紋；注射單向閥緊密安裝在空心內(nèi)，注射單向閥5可選用重型輪胎氣門芯。托盤6為厚10mm，直徑60mm的圓形鋼板，為現(xiàn)行錨桿托盤通用結(jié)構(gòu)。托盤緊固螺母7為M27的標(biāo)準(zhǔn)螺母。
柔性注壓錨桿經(jīng)過環(huán)向定伸長增強(qiáng)后，強(qiáng)度大幅度提高，從原來的裸露狀態(tài)下承壓不足2MPa，即發(fā)生錨桿體爆裂，且爆裂前產(chǎn)生局部極不均勻的大變形，改變?yōu)槁懵稜顟B(tài)下可承受8MPa以上才發(fā)生桿體爆裂，而且爆裂前沿桿體均勻膨脹變形。地面模擬錨孔的蜂窩空隙，當(dāng)內(nèi)注壓力5MPa，錨孔有近30mm裸露，錨固力依然有70kN，完全不影響錨桿的正常錨固效果。
權(quán)利要求
1.環(huán)向限延伸柔性注壓錨桿，采用高彈性高分子材料作為錨桿主體材料，將錨桿體做成中空結(jié)構(gòu)，空心部分為注液腔或者注氣腔，其端部一端封閉，一端緊密安裝注射單向閥；錨桿體用鋼絲或纖維材料與高彈性高分子材料強(qiáng)化復(fù)合而成，其特征為在柔性注壓錨桿的桿體內(nèi)縱向增強(qiáng)層的外層周邊，環(huán)繞置入定長伸縮結(jié)構(gòu)的纖維或鋼絲或鋼絲繩或它們的編織物，對錨桿桿體的整體進(jìn)行增強(qiáng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的環(huán)向限延伸柔性注壓錨桿，其特征為，所述的在錨桿體內(nèi)緊密安裝注射單向閥的一端還可以緊密安裝錨頭，錨頭為空心結(jié)構(gòu)，錨頭的空心部位安裝注射單向閥，錨頭的尾端是螺桿，螺桿上安裝托盤，并用螺母緊固。
全文摘要
本發(fā)明涉及巖土與礦山工程支護(hù)設(shè)施技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種環(huán)向限延伸柔性注壓錨桿。是在現(xiàn)有“柔性注壓錨桿”桿體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在柔性注壓錨桿的桿體內(nèi)縱向增強(qiáng)層的外層周邊，環(huán)繞置入定長伸縮結(jié)構(gòu)的纖維或鋼絲或鋼絲繩或它們的編織物，對錨桿桿體的整體進(jìn)行增強(qiáng)。還可以將現(xiàn)有技術(shù)中錨桿與托盤的一體結(jié)構(gòu)，改進(jìn)為錨桿與托盤為組裝結(jié)構(gòu)。該技術(shù)在保持現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)用效果的基礎(chǔ)上，還具有以下優(yōu)點(diǎn)錨桿桿體的環(huán)向增強(qiáng)結(jié)構(gòu)限制了桿體的變形量，強(qiáng)化了錨桿體的整體強(qiáng)度，避免了錨桿桿體因蠕變變形產(chǎn)生的桿腔泄漏等原因而失效；當(dāng)錨孔端口產(chǎn)生崩塌或錨孔內(nèi)存在蜂窩空隙，不至于無限制變形，而導(dǎo)致錨桿失效；托盤改為組裝結(jié)構(gòu)可方便錨桿的安裝。
文檔編號E21D21/00GK101086159SQ200610044390
公開日2007年12月12日 申請日期2006年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月7日
發(fā)明者王威強(qiáng), 陳中合, 顏建成, 張洪生, 張懷欽 申請人:山東大學(xué)