[发明专利]动压软岩巷道用可伸缩恒力让压锚杆

说明书

技术领域：

本发明涉及地下工程支护装置领域，尤其涉及一种动压软岩巷道用可伸缩恒力让压锚杆。

背景技术：

随着煤矿开采深度的增加，软岩问题越来越严重，动压软岩巷道的支护难题越来越突出。动压软岩巷道具有三个特点：一是围岩所处的岩体环境复杂，岩体软弱、破碎、松散，受扰动影响频繁；二是围岩的物理和力学性能特殊，岩石强度低、风化严重，流变性大；三是巷道来压显现强烈且不稳定，围岩初期来压快，变形量大，稳定后围岩仍以一定速度长时间持续大变形，围岩的稳定性难以控制。因此，动压软岩巷道经常受到毁坏，需要进行专门支护。现有常用的动压软岩支护方式主要分为两类：一类是使用U型钢重叠加上紧固装置，做成有摩擦力的棚架。这种钢棚架事先安装在开拓好的巷道上，当巷道来压或变形应力超过棚架承受摩擦阻力时，相重叠的U型钢滞压滑动，围岩初步卸压后趋于平衡，从而达到巷道围岩保持完整和稳定性。但是这种支护方式消耗钢材量大，劳动强度高，投资多。另一类方式是以锚喷为主的系列支护技术，包括锚喷、锚网喷、锚喷网架、锚注、预应力锚索支护等。其中，以锚喷系列技术成本相对较低，是动压软岩支护的主要方式。但是，锚喷系列支护方式必须使用锚杆。现有锚杆难以适应动压软岩巷道的长期变形的状况、支护阻力不足，巷道变形量大。锚杆的螺帽、螺纹、托盘、杆体和锚固剂由于这些构件和技术不等强，在动压软岩巷道中使用时容易受动压影响造成螺纹滑丝、托盘破碎或锚固剂强力不足，导致围岩松动，冒落而受到破坏，从而影响正常的生产和安全，并增加了矿井开拓的成本。

国外可伸长锚杆有德国蒂森型及前苏联的杆体弯曲波浪型，该类锚杆恒阻工作阶段不稳定，不能做到锚杆的平稳承载，受冲击地压的影响较大。国内最典型的可伸长锚杆主要有中国矿业大学的“H型”及“改进型”杆体可伸长锚杆，“H型”和“改进型”的可伸长锚杆，对锚杆尾部进行了机械加工和热处理，尾部强度较高能够发挥锚杆的强度和延伸率。申请号为96115683.X的专利提出了一直膨胀松软岩等强支护体让压锚杆，通过改变锚杆体圆钢的屈强比，调整材质的方法使锚杆具备一定的带负荷延伸的性能。申请号为86208821的专利提出了一种伸缩式锚杆，该锚杆由不移动的头部和可一定的尾部、垫片、垫片固定环组成，锚杆的头部和尾部通过过盈配合组成，在围岩发生变形时锚杆的头部和尾部可产生相对位移。然而，研究证实上述可伸长锚杆的增阻速度还不及传统的树脂锚杆，同时当达到锚杆的屈服强度以后，锚杆的支护阻力迅速下降，并不能达到恒定的工作阻力状态，并且杆体强度不大，结构复杂，易受扰动影响，都不能适应动压软岩巷道的变形，无法吸收围岩的变形能，也不能做到“让-支”循环。

此外，安徽理工大学的段昌晨和张向阳等提出一种液压耦合锚杆的设计思路，设计的锚杆是在普通金属锚杆的尾部安装一种可调控的液压装置，使其能够与围岩形成“初期支护、合理让压、二次补强”的循环耦合作用，且配套的监测装置能够对巷道围岩受力进行实时监测。但是该锚杆系统需要配置压力传感器和监控系统，使支护增加太高。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题，是克服上述现有技术的不足，提供一种动压软岩巷道用可伸缩恒力让压锚杆，安装在锚杆上的托盘能在围岩发生变形时实现大位移带负荷移动让压，以保护支护装置，避免巷道被毁坏。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种动压软岩巷道用可伸缩恒力让压锚杆，由锚杆体、托盘、拉杆、预紧调节螺检、主弹簧、销轴、刀形凸轮、辅弹簧、锚固头框架、滚轮、滚轮架和螺母组成。其中，所述的锚杆体的尾部设有外螺纹，拉杆的头部设有内螺纹，锚杆体与拉杆通过螺纹相连接；托盘套在拉杆上，并通过预紧调节螺栓及螺母与锚固头框架相连接；滚轮架固定在拉杆的尾部，主弹簧套在拉杆上，并位于滚轮架和托盘之间；两个刀形凸轮相对拉杆的轴线呈对称布置，刀形凸轮的一端通过销轴与锚固头框架相连接，并可绕销轴转动，刀形凸轮的另一端与滚轮始终保持接触状态；辅弹簧的一端固定在锚固头框架上，其另一端与刀形凸轮相连接，两根辅弹簧相对拉杆的轴线呈对称布置；滚轮安装在滚轮架上，且两个滚轮相对拉杆的轴线呈对称布置。托盘可在外力作用下沿着拉杆移动，同时滚轮沿着刀形凸轮的外轮廓滚动，且在托盘的移动过程中主弹簧和辅弹簧对托盘产生的合成预紧力基本保持不变，即保持恒力。

所述的托盘上设有一个中心孔和两个螺栓孔，且两个螺栓孔相对中心孔的轴线呈对称布置。