[發明專利]一種可快速退錨的全螺紋錨桿預緊力施加裝置及操作方法

有效

• 申請號: 201310598078.3
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN103590843A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 王洪濤;李術才;江貝;任堯喜;彭蓬;張波;王德超;王琦;王新
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: E21D20/00
• 分類號: E21D20/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭華清

?

技術領域

本發明涉及礦山錨桿支護領域，尤其涉及一種可快速退錨的全螺紋錨桿預緊力施加裝置及操作方法。

背景技術

隨著國民經濟的發展，國家能源需求量日益增多，淺部煤炭資源的日益枯竭迫使煤炭開采轉入深部。在深部高地應力、高地溫、高巖溶水壓力與強采動影響條件下，巷道支護面臨諸多新的挑戰。錨桿在礦山支護系統中占有重要的地位，為了滿足各種實際需求，錨桿性能、工藝也在不斷的更新換代，錨桿類型也是層出不窮，比如用于礦山井巷工程中錨桿包括普通的圓鋼錨桿、麻花錨桿、帶肋螺紋鋼錨桿、無縱筋全螺紋錨桿、屈服錨桿、玻璃鋼錨桿、木錨桿、竹錨桿等。

錨桿通過施加預緊力，對圍巖產生徑向約束，能夠有效改善圍巖的應力重分布條件，提高峰后圍巖的自承能力；尤其是處于深部破碎圍巖的巷道，在“三高一擾動”影響因素下，對錨桿預緊力提出了更高的支護要求。以目前深部巷道支護常用的端部車絲和端部滾絲的螺紋鋼錨桿與無縱筋全螺紋錨桿為例，在錨桿安裝及使用過程中，還存在以下問題，亟待解決：

1）目前井下多是通過扭矩扳手或風動扳手的方式對錨桿施加預緊力，但該種方式預緊力施加量程較低，且存在扭矩轉化系數無法定量的問題；

2）在現有錨桿支護條件下，當巷道處于較碎裂圍巖之中時，如何在巷道頂板離層或片幫后進行后期預緊力的二次施加，目前尚無完全合適的解決辦法；

3）在預緊力施加過程中，無縱筋全螺紋錨桿的扭矩轉化系數低、螺紋間距大且易變形，退錨困難，預緊力很難達到設計要求；

4）端部車絲的螺紋鋼錨桿會造成端部錨桿桿體強度降低，不滿足支護要求，端部滾絲的螺紋鋼錨桿則造價高，兩者都存在預緊力施加無法定量問題；該類錨桿端部車（滾）絲長度一般在100mm～120mm，預緊力二次施加空間小，不適用于后期需要擴幫或者圍巖破碎的復修巷道等；

5）根據深部巷道頂板、兩幫的受力變形特點及對錨桿預緊力的支護要求，目前頂板多采用端部滾絲的螺紋鋼錨桿，兩幫多采用無縱筋全螺紋錨桿，但該種方式卻存在支護工藝繁瑣、工人勞動強度大、巷道掘進速度慢等問題。

一旦錨桿預緊力施加不足，則無法對圍巖產生有效約束，極易造成圍巖變形加大甚至失控，增加巷道的潛在安全風險。因此，本發明針對現有礦山錨桿支護中所面臨的幾個問題，旨在提出一種可快速退錨的全螺紋錨桿預緊力施加裝置。

發明內容

本發明的目的是解決現有礦山全螺紋錨桿預緊力施加過程中出現的扭矩轉化系數低、螺紋易變形而退錨困難、預緊力施加值低且無法定量、片幫后預緊力二次施加困難、施工工藝復雜、勞動強度大等問題，提出一種可快速退錨的全螺紋錨桿預緊力施加裝置，充分發揮礦山錨桿支護潛力，保證煤礦安全高效開采。

為實現上述目的，本發明采用如下技術路線：

一種可快速退錨的全螺紋錨桿預緊力施加裝置，包括前置橫梁、后置橫梁和實現對錨桿的夾緊與松開的退錨裝置，所述的前置橫梁和后置橫梁均與兩個液壓可縮式油缸支柱相連，且前置橫梁、后置橫梁中間均設有供錨桿穿過的孔，所述的前置橫梁與錨桿的托盤貼合，為反力支撐，通過兩個液壓可縮式油缸支柱對錨桿提供拉拔力；后置橫梁與退錨裝置相配合；所述的后置橫梁的中間與退錨裝置相配合，所述的可伸縮式油缸支柱有風動油壓泵驅動，風動油壓泵的輸出端連接一個控制器。

所述的退錨裝置包括一個鎖套，所述的鎖套的外圈安裝于后置橫梁的中間位置，所述的鎖套內圈上面為錐形，下面為柱形，且在內圈錐形部分安裝一個與其緊密貼合的特制鎖片，所述的特制鎖片由高強鋼材制作而成，其外形從上到下依次是柱體I、錐體和柱體II，且內部為空心柱體；且柱體I的直徑與鎖套前端開孔內徑一致，柱體II的半徑比柱體I大，比椎體的最大半徑小。特制鎖片前段外直徑與鎖套前端開孔內徑一致，并在特制鎖片的前端安裝有一個前置彈簧，特制鎖片后端安裝有一個錐形套筒，所述的錐形套筒與一個后置彈簧相連，所述的后置彈簧與一個拉桿環相連。當拉緊拉桿環時，后置彈簧被壓緊，前置彈簧松開，此時特制鎖片沿著鎖套下移并張開，錨桿可輕松穿過夾具內部，而當松開拉桿環時，錐形套管在后置彈簧松開作用下上移，此時特制鎖片沿著鎖套上移并可夾緊錨桿，待錨桿張拉完畢后，可通過拉緊拉桿環使夾具松開，不會發生因錨桿端部變形無法退錨的情形。