一种矿用十字花锚杆

1.本实用新型涉及巷道支护技术领域，尤其涉及一种矿用十字花锚杆。


背景技术：

2.锚杆支护是煤矿巷道和硐室围岩加固中一种常用的支护方式，与其它支护方式相比，具有支护工艺简单、支护效果显著、支护成本低廉、运输和施工方便等优点，在保证煤矿巷道和硐室围岩稳定及矿山的安全生产中发挥着至关重要的作用。但工程实践结果表明，普通锚杆容易出现支护失效的情况，尤其是锚杆与锚固剂接触面上的黏结失效。这是由于普通锚杆断面结构较为简单，导致锚杆与锚固剂接触面上的黏结强度相对较小。当普通锚杆锚固体受载后，锚杆与锚固剂接触面上的黏结应力超过接触面的黏结强度后，锚杆与锚固剂接触面会发生黏结失效。此外，我国部分矿区地质条件比较恶劣，围岩强度和应力分布较为复杂，普通锚杆的锚固性能较低，不能适应开挖岩体的变形特征，在地应力和采动应力的影响下，巷道内已安装的锚杆容易发生破断失效。因此，在巷道使用过程中往往需要进行多次维护和返修，大大增加了巷道的支护成本，同时也对矿山安全生产带来隐患，对矿山经济效益造成很大的影响。


技术实现要素：

3.本实用新型目的在于提供一种结构简单、安装方便、支护阻力大、适应性强，且能够根据采场地质条件，对锚杆锚固力进行调节的矿用十字花锚杆。
4.本实用新型采用如下技术方案，提供一种矿用十字花锚杆，包括预紧螺母、托盘、止浆塞、十字花结构、高强度左旋螺纹钢锚杆，所述止浆塞、托盘依次安装在高强度左旋螺纹钢锚杆杆体的外端头，并通过预紧螺母固定；所述十字花结构则安装在高强度左旋螺纹钢锚杆杆体上。
5.作为上述技术方案的进一步描述：
6.所述高强度左旋螺纹钢锚杆整体呈左旋结构，螺纹杆体上没有纵肋。
7.作为上述技术方案的进一步描述：
8.所述十字花结构呈花朵状，每片花瓣上设有中心圆孔，四片花瓣中心设中心螺孔，螺孔内设有与高强度左旋螺纹钢锚杆外螺纹相匹配的左旋螺纹。
9.作为上述技术方案的进一步描述：
10.所述十字花结构可以在高强度左旋螺纹钢锚杆伸展方向上自由移动，且两个十字花结构之间的距离可根据需要进行调节。
11.作为上述技术方案的进一步描述：
12.所述十字花结构的最大外径略小于止浆塞直径。
13.作为上述技术方案的进一步描述：
14.所述止浆塞外形呈锥台形，内设中心螺孔，螺孔内设有与高强度左旋螺纹钢锚杆外螺纹相匹配的左旋螺纹，止浆塞直径较小的一端指向高强度左旋螺纹钢锚杆的内端头；
直径较大的一端指向高强度左旋螺纹钢锚杆的外端头，且与托盘紧密相邻，外径大于托盘内圆直径，小于托盘方形边长。
15.作为上述技术方案的进一步描述：
16.所述托盘的中心螺孔与高强度左旋螺纹钢锚杆的外螺纹直径相契合。
17.作为上述技术方案的进一步描述：
18.所述预紧螺母内表面有与高强度左旋螺纹钢锚杆相匹配的左旋螺纹，外径大于托盘的中心螺孔直径。综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
19.(1)本实用新型通过改变锚杆杆体上两个十字花结构间的距离，调整锚杆与锚固剂之间的机械咬合力，进而调整锚杆与锚固剂之间的黏结强度，最终可以适应矿井各种不同的围岩条件，适用范围广，可靠性更强。
20.(2)本实用新型中的十字花锚杆采用全长锚固，由于十字花锚杆存在特殊的十字花结构，导致十字花锚杆在支护过程中，锚杆与锚固剂间有更大的接触面积和机械咬合力，从而可以成倍地提高支护阻力，保证巷道围岩长期稳定、进而确保巷道能够长时间地正常使用。
21.(3)本实用新型改变了普通预应力锚杆的失效破坏模式，十字花锚杆在支护过程中，在锚杆与锚固剂间接触面上会产生明显的剪涨行为。导致周围岩体向十字花锚杆施加更大的围压，从而可以成倍地提高锚杆支护阻力。
22.(4)本实用新型结构简单，安装方便，省去安装复杂工序，提高锚杆的利用效率，大大降低支护成本和支护时间。
附图说明
23.构成本技术的一部分附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
24.图1是本实用新型所述的一种矿用十字花锚杆整体结构示意图。图中：1、高强度左旋螺纹钢锚杆；2、十字花结构；3、止浆塞；4、托盘；5、预紧螺母。
25.图2是本实用新型所述高强度左旋螺纹钢锚杆的示意图。
26.图3是本实用新型所述十字花结构的俯视图。
27.图4是本实用新型所述止浆塞的示意图。
28.图5是本实用新型所述托盘的俯视图。
29.图6是本实用新型所述预紧螺母的示意图。
具体实施方式
30.如图1所示，本实用新型所述一种矿用十字花锚杆，包括预紧螺母5、托盘4、止浆塞3、十字花结构2、高强度左旋螺纹钢锚杆1。所述止浆塞3、托盘4依次安装在高强度左旋螺纹钢锚杆1的外端头，并通过预紧螺母5固定；所述十字花结构2则安装在高强度左旋螺纹钢锚杆1上。
31.具体的，如图2所示，所述高强度左旋螺纹钢锚杆1整体呈左旋结构，螺纹杆体上没有纵肋；
32.具体的，如图3所示，所述十字花结构2呈花朵状，每片花瓣上设有中心圆孔，四片
花瓣中心设中心螺孔，螺孔内设有与高强度左旋螺纹钢锚杆1外螺纹相匹配的左旋螺纹；
33.具体的，如图1所示，所述十字花结构2可以在高强度左旋螺纹钢锚杆1的伸展方向自由移动，且两个十字花结构2之间的距离可根据需要进行调节；
34.具体的，如图3和图4所示，所述十字花结构2的最大外径略小于止浆塞3的最大直径；
35.具体的，如图2、图4以及图5所示，所述止浆塞3外形呈锥台形，内设中心螺孔，螺孔内设有与高强度螺纹钢锚杆1外螺纹相匹配的左旋螺纹，止浆塞3直径较小的一端指向高强度左旋螺纹钢锚杆1的内端头；直径较大的一端指向高强度左旋螺纹钢锚杆1的外端头，且与托盘4紧密相邻，外径大于托盘4内圆直径，小于托盘4方形边长；
36.具体的，如图5所示，所述托盘4的中心螺孔与高强度左旋螺纹钢锚杆1的外螺纹直径相契合；
37.具体的，如图6所示，所述预紧螺母5内表面有与高强度左旋螺纹钢锚杆1相匹配的左旋螺纹，外径大于托盘4的中心螺孔直径。
38.下面结合附图说明本实用新型的一次使用过程：
39.(1)根据现场实际工况及岩体的软硬条件，在高强度左旋螺纹钢锚杆1上合理调整两个十字花结构2之间的距离。若巷道周围岩体为硬岩，则可适当缩短两个十字花结构2之间的距离，必要时可以将两个十字花结构2之间的距离缩短为零，即两个十字花结构2紧密相邻安装；若巷道周围岩体为软岩，则可以适当增大两个十字花结构2之间的距离，同时应注意距离不宜过大。
40.(2)选择与十字花结构2直径相适应的钻头打钻孔，钻孔深度为高强度左旋螺纹钢锚杆1的长度，然后将锚固剂送入所打钻孔内。
41.(3)按照图1所示，将各个部件组装好送到钻孔内。在将锚杆推入到钻孔内的过程中，高强度左旋螺纹钢锚杆1的内端头推送树脂药卷或快硬水泥药卷至钻孔的内端头。此时，旋转锚杆使高强度左旋螺纹钢锚杆1的内端头刺破树脂药卷或快硬水泥药卷。之后，药卷内的树脂锚固材料或快硬水泥材料从药卷内流出，并沿着十字花结构2之间的缝隙及其花瓣上的螺孔流动，最终充满钻孔。盖紧止浆塞3，当钻孔内的锚固剂凝固后，拧紧预紧螺母5，对其施加预紧力，此时预紧力通过托盘4作用在岩体上。
42.综上所述，借助于实用新型的上述技术方案，通过设置两个与高强度左旋螺纹钢锚杆1相匹配的十字花结构2，从而改变锚杆的断面，增大锚杆与锚固剂的接触面积，进而增加锚杆与锚固剂接触面上的机械咬合力和摩擦力，最终提高锚杆的支护阻力。两个十字花结构2之间的距离可以根据现场实际情况进行适当调节，从而可以适应矿井中各种不同的围岩条件，适用范围广，可靠性更强。
43.本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其它各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本技术相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。