[发明专利]一种自动锚固预紧吸能锚杆

说明书

一种自动锚固预紧吸能锚杆，包括杆体、托盘、托盘角度自适应调平座、薄壁吸能套管、吸能套管胀块、预紧力示警垫圈、螺母及锚固力示警挡片；所述杆体的外露端外表面设有外螺纹，螺母通过外螺纹螺接套装在杆体的外露端，锚固力示警挡片固设在螺母的轴向外端面；预紧力示警垫圈、吸能套管胀块、薄壁吸能套管、托盘角度自适应调平座及托盘依次套装在螺母的轴向内端侧的杆体上。施工时对锚固力和预紧力的判断更加容易，通过薄壁吸能套管的塑性变形可直接吸收围岩变形释放的能量，锚杆抗冲击能力更强，通过托盘与托盘角度自适应调平座之间的球面万向调节结构，降低锚杆对顶板平整度和支护角度的要求，为巷道安全和高效支护提供保障。

技术领域

本发明属于巷道支护技术领域，特别是涉及一种自动锚固预紧吸能锚杆。

背景技术

冲击地压是指井巷或工作面周围煤岩体因弹性变形能的瞬时释放而产生突然剧烈破坏的动力现象，冲击地压发生时常伴有煤岩体抛出、巨响及气浪等情况，因此具有很大的破坏性，冲击地压也是煤矿重大灾害之一。

由于浅部煤炭资源已趋于枯竭，未来煤炭资源开发将全面进入1000～2000m的深部，但是进入深部后，煤炭资源赋存的地质条件复杂、地应力增大、煤岩体破裂程度加剧等因素带来一系列问题，煤矿冲击地压等动力灾害更加严重，并且冲击地压已经成为许多矿区的第一大灾害。

冲击地压巷道支护是巷道冲击地压防治研究中的重要内容之一，其主要内容是增强“围岩-支护”系统抵抗冲击地压能力，并且影响“围岩-支护”系统抵抗冲击地压能力因素是多方面的，但最主要因素则是支护结构形式。从理论上来讲，增强支护结构强度虽能有效增强支护系统抵抗冲击地压能力，但增强支护结构强度会大大增加支护成本，研究表明强度增加到一定程度后，再增加支护强度对提高支护系统抵抗冲击地压能力的作用较小，而且大量支护破坏统计还表明，支护破坏不是因支护强度不够，而是因为抗冲击能力差而突然失稳破坏。因此，支护结构需要从吸能防冲角度设计。

在煤矿巷道支护中，锚杆是应用最广、用量最多的支护设备，锚杆支护可有效调控巷道围岩自身的承载能力，锚杆的锚固力和预紧力是否达到要求是判断锚杆支护效果的重要依据，但现有锚杆在施工时对锚固力的和预紧力的判断费时费力，锚杆结构大多也没有从吸能防冲角度设计，抗冲击能力较差。即使现有的从吸能防冲角度设计的吸能锚杆也存在施工费时的问题，同时吸能锚杆对巷道顶板平整度和锚杆支护角度均有特殊要求，已经不能满足冲击地压巷道支护要求。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种自动锚固预紧吸能锚杆，施工时对锚固力和预紧力的判断更加容易，抗冲击能力更强，对巷道顶板平整度和锚杆支护角度要求更低，能够为巷道的安全和高效支护提供保障，有效满足了冲击地压巷道支护要求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种自动锚固预紧吸能锚杆，包括杆体、托盘、托盘角度自适应调平座、薄壁吸能套管、吸能套管胀块、预紧力示警垫圈、螺母及锚固力示警挡片；所述杆体的外露端外表面设有外螺纹，所述螺母通过外螺纹螺接套装在杆体的外露端，所述锚固力示警挡片固设在螺母的轴向外端面；所述预紧力示警垫圈、吸能套管胀块、薄壁吸能套管、托盘角度自适应调平座及托盘依次套装在螺母的轴向内端侧的杆体上。

所述托盘的中部采用外凸球面结构，外凸球面结构的中心为杆体穿行孔；所述托盘角度自适应调平座的一侧端面采用内凹球面结构，托盘角度自适应调平座的另一侧端面采用平面结构；所述托盘的外凸球面结构与托盘角度自适应调平座的内凹球面结构顶靠接触配合，托盘与托盘角度自适应调平座之间构成球面万向调节结构。

所述薄壁吸能套管的一端管口采用喇叭口结构，薄壁吸能套管的另一端管口开设有限位卡槽；所述吸能套管胀块的一侧端面为圆锥面结构，吸能套管胀块的另一侧端面为平面结构，吸能套管胀块的中心为杆体穿行孔；在所述托盘角度自适应调平座的平面结构表面固设有限位卡块，限位卡块与限位卡槽卡装配合；所述吸能套管胀块的圆锥面结构与薄壁吸能套管的喇叭口结构顶靠接触配合。