[发明专利]煤矿锚杆高预紧力无损伤自动快速施加方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿支护领域，特别是一种煤矿锚杆高预紧力无损伤自动快速施加方法。 

背景技术

煤矿巷道锚杆支护的作用在于控制锚固区围岩离层、滑动、裂隙张开、新裂纹产生等扩容、不连续变形破坏，使围岩处于受压状态，抑制围岩弯曲变形、拉伸与剪切破坏，保持锚固区围岩完整性，减小强度降低。很大程度上，施加预紧力的大小决定了锚杆支护的效果。在矿山压力的作用下，锚杆自由端处于拉、剪、扭、弯等多种复合应力状态。而锚杆（金属杆体）抗拉强度远远大于抗剪切、扭转、弯曲的强度；当锚杆杆体受剪切、扭转、弯曲时，锚杆较容易破断，尤其在锚杆的尾部和锚固段与自由段的交界处发生破断的几率最高。施加高预紧力和安装调心托盘，可控制岩体对锚杆杆体的弯曲和剪切作用；而锚杆的预紧力是通过外界机具对螺母的扭转来施加的，高预紧力势必需要施加更高的扭矩，造成锚杆尾部螺纹段和锚固段与自由段的交界处受到更高的扭力；在锚杆受拉应力作用下，扭应力便转换为对杆体的剪切应力，使得高预应力锚杆发生破断。某种程度上，95%的锚杆破断都是发生在锚杆螺纹段和锚固段与自由段的交界处。因此，煤矿锚杆高预紧力施加方法的改进和创新势在必行。 

发明内容

针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种煤矿锚杆高预紧力无损伤自动快速施加方法，可有效解决锚杆复合应力状态下产生破断及高预紧力施加速度慢的问题。 

本发明解决的技术方案是，第一步，向煤岩体钻打锚杆孔、放入树脂锚固剂进行搅拌，使锚杆在锚杆孔内端部锚固； 

第二步，安装球形托盘、拧紧锚杆螺母，球形托盘与顶盖中间上部倒立的圆锥体相连，锚杆螺母将锚杆固定住，安装一定数量锚杆后集中施加高预紧力；

第三步，液压千斤顶的进油口、出油口和中空液压马达的进油口、出油口分别与风动油泵进油口和出油口通过高压软管连接，并接通风动油泵的供风管路；

第四步，将煤矿锚杆高预紧力无损快速施加装置推入锚杆尾部，并顶紧球形托盘，开动风动油泵，打开液压千斤顶的进油阀，中盖内部的锁具锁紧锚杆尾部杆体，随着油压的不断增大，两内缸逐渐伸出两外缸，带动顶盖顶压球形托盘，同时锚杆向外被张拉，球形托盘与锚杆螺母之间将逐渐分离；

第五步，打开中空液压马达的进油阀，使得中空液压马达带动内部中空螺帽旋转，中空螺母带动锚杆螺母快速旋转，把锚杆螺母拧紧，实现锚杆张拉状态下高度预紧。

本发明方法简单，实现了锚杆预应力施加阶段仅受拉应力作用，使预紧力接近或达到锚杆屈服强度而不损伤杆体，可达到120kN以上；实现了锚杆预紧力的自动快速施加，真正做到锚杆巷道高预紧力锚杆支护，锚杆支护的效果显著提高，节约了成本，是煤矿巷道高预紧力锚杆支护方法上的创新。 

附图说明

图1为本发明的立体图。 

图2为本发明的局部剖视图。 

图3为本发明的侧视图。 

图4为本发明的使用方法示意图。 

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。 

由图1-4给出，本发明在具体实施时，首先安装煤矿锚杆高预紧力无损快速施加装置，所述的煤矿锚杆高预紧力无损快速施加装置包括液压千斤顶、中盖和顶盖，液压千斤顶由两外缸1、两内缸2和两底座16构成，两内缸2套在两外缸1内部，两外缸1套在两底座16内，一底座16柱体外侧有进油口7，两底座16之间通过油管5连接在一起，中盖3套装并密封在两外缸1顶部，中盖3柱体外侧有与进油口7相对应的出油口8，中盖3内部设有锁具腔6，锁具腔6内有锁片13、弹簧14和中空螺母15，顶盖4两侧的中空结构套装在两内缸2的顶部，顶盖4柱体外侧有顶盖进油口9和顶盖出油口10，顶盖4两侧的中空结构与内缸2连接，顶盖4中间内部为下大上小成阶梯状结构的圆形腔体，圆形腔体内安装有中空液压马达12和中空螺帽11；再利用煤矿锚杆高预紧力无损快速施加装置，按以下步骤进行： 

第一步，向煤岩体钻打锚杆孔20、放入树脂锚固剂22进行搅拌，使锚杆21在锚杆孔20内端部锚固；

第二步，安装球形托盘18、拧紧锚杆螺母19，球形托盘18与顶盖4中间上部倒立的圆锥体相连，锚杆螺母19将锚杆21固定住，安装一定数量锚杆21后集中施加高预紧力；

第三步，液压千斤顶的进油口7、出油口8和中空液压马达12的进油口9、出油口10分别与风动油泵进油口和出油口通过高压软管连接，并接通风动油泵的供风管路；