全预应力金属锚杆 所属技术领域
本实用新型涉及金属锚杆。
背景技术
目前，锚杆支护广泛应用于地下工程且使用量逐年增加。预应力结构能否形成是判断锚杆支护合理性的标准，预应力结构的厚度及承载力是控制围岩变形的关键，它取决于构件的布置及预拉力的大小，国内金属锚杆在300k.m扭矩作用下预紧力一般在10-30kn，在受爆破等的影响下紧固件松动，造成围岩反复松动，支护效果差。现国内与本申请相近的金属锚杆三种。
第一种是专利号99221864.0所述的回采巷道胀壳式快速安装锚杆，杆身由圆钢制成，其头部加工螺纹，采用托盘和螺母紧固，其孔底锚固形式是把杆尾加工成圆台形，安装时套上一个带有槽缝的圆筒形胀壳。其不足是：1、杆尾为圆台式，圆台的大头直径几乎等于钻孔直径，无法将树脂药卷放在孔底进行树脂锚固；2、其胀壳为圆筒形，与钻孔壁产生的摩擦力低，锚杆容易松动，失去预应力的作用。
第二种是普通的螺纹钢锚杆，杆身由螺纹钢制成，其头部采用托盘和与螺纹钢螺纹相配套的螺母紧固，孔底锚固形式是在尾部采用树脂药卷锚固，其不足是：1、头部的螺母依靠杆体的自身螺纹紧固，螺距大，紧固时预应力小；2、尾部采用树脂药卷锚固，紧固时需待药卷凝固后再进行紧固，因此安装速度慢；3、树脂锚固段杆体(30～1000mm)无预应力，不能充分利用杆体的全长对岩体施加预应力。
第三种锚杆是倒楔式金属锚杆，其头部有螺纹，用托盘和螺母紧固，孔底锚固形式是在金属锚杆尾部制成楔形，与配合的小楔进行锚固，这种锚固形式的缺点是预应力小。
【发明内容】
本申请的目的是为了克服上述锚杆的不足，提供一种新的机械锚固形式的全预应力金属锚杆，一是解决锚杆安装时预应力低和安装后易松动的问题。二是可实现锚杆全长对岩体施加预应力问题。
本实用新型的结构是：它包括杆身，杆身由螺纹钢制作，杆身的头部有螺纹，用螺母配合托盘紧固，其特征是杆身的尾部加工螺纹，依次装配上限位螺母，套上带有倒刺和槽缝的胀壳，装配上带有内螺纹地圆台形锚芯，锚芯上有销孔，插上限位销，用以限定锚芯与杆尾的初装位置。杆体头部加工螺纹，用螺母和托盘紧固，螺母采用铸造六方形大螺母，保证与托盘接触面积大。使用时通过转动设备转动杆体前进，直至锚芯到达眼底后，锚芯顶住眼底不再转动，而杆体继续向锚芯旋进，将限位销破坏后，胀壳即套在锚芯外面，使胀壳槽缝胀开，倒刺与钻孔壁挤紧，之后再上托盘，用六方大螺母进行紧固，使锚杆产生预应力。而且在紧固过程中，锚尾继续向锚芯旋进，在锚杆全长形成可达20-100kn的预紧力。
当用树脂药卷锚固补强时，在锚芯外周设计几道沟槽，安装锚杆前，先将树脂药卷放到孔底，锚杆旋进时树脂可通过锚芯的沟槽向外挤出，达到设计所需的锚固长度和更大的锚固力。
本实用新型的有益效果是：1、锚固力大，锚固后不易松动，而且在孔外施加同样的力紧固螺母时，可使预紧力较原来提高2～8倍，达20～100kn，用简单的手工操作达到了高预紧力。2、孔内杆体除锚芯连接段外，全长度均有预紧力，因此称为全预应力锚杆，最大限度地提高了预应力结构作用于围岩的厚度，有力地控制了围岩变形。3、当不用树脂药卷加强锚固时，只要反方向旋转锚杆杆体，即可使杆体退出锚芯和胀壳，消除胀力后，锚杆就可以回收复用。
【附图说明】
图1为本申请的装配主视图，图2为带有倒刺和槽缝的胀壳立体示意图，图3为加工沟槽的圆台形锚芯的立体示意图，图4为未加工沟槽的圆台形锚芯的立体示意图。图例说明：1-杆体；2-限位螺母；3-胀壳；4-圆台形锚芯；5-六方形大接触面螺母；6-托盘；7-槽缝；8-杆尾外螺纹；9-限位销；10-沟槽；11-限位销孔。
【具体实施方式】
如图所示，锚杆杆体(1)的尾部加工外螺纹(8)，依次装有限位螺母(2)，套上带有倒刺和槽缝的胀壳(3)，螺纹连接上圆台形锚芯(4)，锚芯(4)的限位销孔(11)上安装限位销(9)，将锚芯(4)限位在杆尾端部。锚芯(4)、胀壳(3)可由玻璃钢、塑料、金属制作，锚杆杆体(1)可由金属螺纹钢、金属圆钢制作，采用圆钢制作杆体时，在外端部加工上螺纹，以便与螺母(5)相配合。六方形大接触面螺母(5)由铸铁制作，带有倒刺和槽缝的胀壳(3)加工2-6个槽缝(7)和2-10圈倒刺。如图3所示，圆台形锚芯(4)外周设有4-6个沟槽(10)，用于树脂药卷锚固补强时，树脂药卷在搅拌时沿沟槽(10)流出。如图4所示的锚芯(4)与图3不同的是未加工沟槽(10)，用于非树脂药卷锚固补强时的情况。其中限位销(9)选用易破坏的材料，如木材、塑料等。安装时将装配好紧固装置的锚杆及树脂药卷送入眼底，利用扭转工具转动杆体(1)前进，到达孔底，直至将限位销(9)破坏，胀壳(3)的槽缝(7)胀开套在锚芯(4)外面，倒刺与煤岩体挤紧，然后在锚杆头部套上托盘，拧紧六方形大接触面螺母，并继续旋转杆体，达到设计的预紧力。