一种控制巷道围岩变形的锚杆装置的制作方法

1.本实用新型属于巷道支护技术领域，具体涉及一种控制巷道围岩变形的锚杆装置。


背景技术：

2.随着埋深的逐渐增加，岩层的情况也在不断变化，巷道内部开展的开采及支护工作所面临的问题日益严峻，且岩石的强度越来越低，导致围岩无法自稳，支护体系所承受的压力越来越大，巷道出现了较大的形变，在巷道局部区域常出现锚杆支护失效的问题，导致锚杆支护返修率较高，这种情况不仅支护材料浪费严重，还影响支护进度，不利于锚杆支护作业的安全快速进行。
3.目前许多传统的锚杆托板采用平托版，当遇到围岩变形、岩体深层破裂变形或冲击荷载 (如地震作用或岩爆情况下)时，托板常出现变形、破裂等现象，这是由于托板形状和几何结构设计不合理的原因，并且锚杆平托板力学性能较差，不具有调心能力，托板和调心垫配合不好，平托板承受偏载和集中荷载作用，常使平托板四周变形翘起、扭曲、破裂甚至压穿，降低锚杆的支护能力。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的上述技术问题，本实用新型提出了一种控制巷道围岩变形的锚杆装置，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
6.一种控制巷道围岩变形的锚杆装置，包括锚杆杆体、拱形托板、调心球垫、四脚托和紧固螺母；紧固螺母、四脚托、调心球垫、拱形托板由上往下依次套在锚杆杆体上，即紧固螺母、四脚托、调心球垫、拱形托板和锚杆杆体的轴线在同一直线，调心球垫的形状是一端为窄端，另一端为宽端的拱形状，其宽端面紧贴四脚托，其窄端位于拱形托板的窄端球窝处。
7.优选地，四脚托，包括一个同心圆片和四个脚型支柱；四个脚型支柱位于同心圆片的边缘处，同心圆片紧贴调心球垫的宽端面，每个相邻脚型支柱之间呈90
°
夹角，每个脚型支柱与水平面的夹角呈30
°
。
8.优选地，每个脚型支柱均包括第一水平脚型支柱、倾斜脚型支柱和第二水平脚型支柱，第一水平脚型支柱、倾斜脚型支柱和第二水平脚型支柱呈一体成型结构；倾斜脚型支柱与水平面的夹角呈30
°
。
9.优选地，四脚托的同心圆片的圆孔直径与调心球垫的宽端的圆孔直径相同。
10.优选地，调心球垫的窄端的圆孔直径小于拱形托板的窄端球窝直径的1/3，调心球垫的宽端的圆孔直径大于拱形托板的窄端球窝直径的1/3。
11.优选地，四脚托的脚型支柱的长度约为拱形托板长度的1.5倍。
12.优选地，四脚托采用中碳钢材质，中碳钢具有弹性，且塑形、韧性和强度良好。
13.优选地，调心球垫的窄端位于拱形托板的窄端球窝的1/3处。
14.本实用新型所带来的有益技术效果：
15.(1)本实用新型控制巷道围岩变形的锚杆装置结构简单、运输安装方便，工作量小。
16.(2)本实用新型优化了锚杆托盘，调心球垫，增加了四脚托，能够减少在发生围岩变形和岩层深度破裂等现象时传统锚杆发生变形和断裂等问题的出现，节约了成本，减少了环境污染。
17.(3)本实用新型为锚杆增加了四脚托，除托板给锚杆提供预应力外，四脚托增加了接触围岩的面积，额外为锚杆提供了预应力，并且根据不同的围岩情况，在安装时，可以转动四脚托，调节四脚托的落脚点。
18.(4)本实用新型的调心球垫与四脚托结构可以很好的减少锚杆断裂现象的出现，在锚杆承受偏心载荷作用时，调心球垫和四脚托可以通过角度调节为锚杆提供抗性阻力，调节杆体的受力方向和受力状态，为锚杆提供缓冲作用，防止锚杆因压力过大而折断。
19.(5)本实用新型在安装过程中遇到不平整岩壁时，拱形托板与围岩不能十分紧密贴合，导致托板提供的预应力减小，此时可以通过旋转四脚托为脚托找寻合适的落脚点，使脚托支撑住岩壁，为锚杆提供预应力。
20.(6)本实用新型能够有效提高锚杆的使用寿命，在面对围岩变形或者岩层深度断裂等冲击荷载时，四脚托可以随调心球垫转动，调节锚杆受力方向和受力状态的同时，四脚托的四脚会有效的压迫岩壁，为锚杆提供形变阻力，从而减小锚杆的形变。
21.(7)本实用新型控制巷道围岩变形的锚杆装置操作简单，施工方便危险系数较低。
附图说明
22.图1为本实用新型的整体连接示意图；
23.图2为本实用新型的拱形托板示意图；
24.图3为本实用新型的调心球垫示意图；
25.图4为本实用新型的四脚托示意图；
26.图5为本实用新型的拱形托板、调心球垫和四脚托的连接示意图；
27.其中：1-锚杆主体；2-拱形托板；3-调心球垫；4-四脚托；5-紧固螺母。
具体实施方式
28.下面结合附图以及具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：
29.如图1所示，一种控制巷道围岩变形的锚杆装置，包括锚杆主体1、拱形托板2、调心球垫3、四脚托4和紧固螺母5；紧固螺母5、四脚托4、调心球垫3、拱形托板2由上往下依次套在锚杆杆体1上，即紧固螺母5、四脚托4、调心球垫3、拱形托板2和锚杆杆体1的轴线在同一直线，调心球垫3的形状是一端为窄端，另一端为宽端的拱形状，其宽端面紧贴四脚托4，其窄端位于拱形托板2的窄端球窝处。
30.四脚托4，包括一个同心圆片和四个脚型支柱；四个脚型支柱位于同心圆片的边缘处，同心圆片紧贴调心球垫的宽端面，每个相邻脚型支柱之间呈90
°
夹角，每个脚型支柱与水平面的夹角呈30
°
。
31.每个脚型支柱均包括第一水平脚型支柱、倾斜脚型支柱和第二水平脚型支柱，第一水平脚型支柱、倾斜脚型支柱和第二水平脚型支柱呈一体成型结构；倾斜脚型支柱与水平面的夹角呈30
°
。
32.四脚托的四脚采用水平脚，并且在安装过程中可以转动调节落脚位置，可以适应各种不平整岩壁。
33.四脚托4的同心圆片的圆孔直径与调心球垫3的宽端的圆孔直径相同。
34.调心球垫3的窄端的圆孔直径小于拱形托板2的窄端球窝直径的1/3，调心球垫3的宽端的圆孔直径大于拱形托板2的窄端球窝直径的1/3。
35.四脚托4的脚型支柱的长度约为拱形托板长度2的1.5倍。
36.四脚托4采用中碳钢材质，中碳钢具有弹性，且塑形、韧性和强度良好，在受到强外力作用下不会轻易折断。
37.调心球垫3的窄端位于拱形托板2的窄端球窝的1/3处。
38.本实用新型在使用时，当锚杆安装至最后上拱形托板的步骤时，将调心球垫3的窄端放置于拱形托板2的窄端球窝处，约没入球窝的1/3，四脚托4的同心圆片紧贴调心球垫3的宽端，可适当调节旋转四脚托4在岩壁上的落脚点，最后由紧固螺母5拧紧。
39.本适用新型主要作用在于当锚杆安装完毕后，在发生围岩变形时，因锚杆在岩体内部的部分受力状态发生改变，锚杆外部自由端也会发生形变，此时调心球垫调整角度，起到缓冲作用，抗拒锚杆发生形变，此时四脚托随调心球垫转动调节角度，四脚对岩壁产生作用力，岩壁的反作用力通过四脚托传递给锚杆，为锚杆的形变产生阻力，以至于减少锚杆形变的速度，提高锚杆寿命。
40.拱形托板2、调心球垫3和四脚托4结构增加了锚杆的稳定性，在发生围岩变形时，该结构可以有效减小锚杆形变的速度，同时在面对高冲击荷载时，普通锚杆承受偏心载荷作用，容易折断，该装置可以在锚杆承受偏心载荷作用时提供缓冲力，防止因载荷过大折断，提高了锚杆的稳定性和耐久性。
41.当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。