[發明專利]用于錨固破碎頂板煤體的叉形錨桿及其安裝方法

有效

• 申請號: 201710556971.8
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN107191211B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 李化敏;王伸;杜鋒;王文;袁瑞甫;劉闖;王祖洸;李回貴;朱時廷
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21D21/00
• 分類號: E21D21/00;E21D20/00
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰

用于錨固破碎頂板煤體的叉形錨桿，包括錨桿本體、驅動桿、第一分叉桿和第二分叉桿、定位銷、托盤和螺母，錨桿本體中部左側和右側分別開設有一條長孔，驅動桿由錨桿本體下端向上插設在錨桿本體內，驅動桿上端位于兩條長孔之間，驅動桿上端、第一分叉桿下端和第二分叉桿下端通過一根銷軸鉸接，第一分叉桿上端和第二分叉桿上端分別穿過一條長孔向上傾斜設置，第一分叉桿和第二分叉桿之間設置有自鎖定位機構。本發明還公開了叉形錨桿的安裝方法。本發明的叉形錨桿設計合理，結構緊湊，提高了錨固面積，增大了碎頂板煤體錨固范圍，提高了破碎圍巖的內摩擦角，改善了整體峰后強度，提高了碎頂板煤體的錨固效果。

技術領域

本發明屬于煤礦安全生產技術領域，具體涉及一種用于錨固破碎頂板煤體的叉形錨桿及其安裝方法。

背景技術

厚煤層一般采用沿底掘煤巷的方式布置回采巷道，頂板為較厚的煤體。因此，在采動應力、構造應力計圍巖膨脹作用下，頂煤往往較為破碎，呈現非連續特征。破碎后的煤塊與煤塊之間以摩擦力形式互相咬合，其頂板強度取決于摩擦力，頂板變形由水平應力擠壓與頂板破碎擴容共同影響。錨桿失效主要是由于錨桿錨固段與圍巖體之間部分或者全部失去力學聯系，使得錨桿與所支護巖體脫離，從而不能正常發揮錨固作用，在端頭錨固失效時，錨桿也就失去了對圍巖的加固和支護作用。針對軟弱煤巷，錨桿失效概率更大，錨固劑與圍巖體結構面破壞是其主要失效形式。本發明為加固松軟破碎頂板煤體，防止出現冒頂事故，通過對現有錨桿的結構改造，來提高錨桿錨固效果，增強錨固性能，進而提高礦井生產安全技術水平。

發明內容

本發明為了解決現有技術中的不足之處，提供一種提升錨桿的可靠性、提高錨固效果、增強錨固松軟破碎頂板煤體性能的用于錨固破碎頂板煤體的叉形錨桿及其安裝方法。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：用于錨固破碎頂板煤體的叉形錨桿，包括錨桿本體、驅動桿、第一分叉桿和第二分叉桿、定位銷、托盤和螺母，錨桿本體為中空結構且上端封堵下端敞口，錨桿本體中部左側和右側分別開設有一條關于錨桿本體中心線對稱的長孔，長孔的長度方向平行于錨桿本體中心線，螺母螺紋連接在錨桿本體下端外圓，托盤套在錨桿本體下端外部并位于螺母上，驅動桿由錨桿本體下端向上插設在錨桿本體內，驅動桿上端位于兩條長孔之間，驅動桿下端與錨桿本體下端齊平，定位銷位于托盤上方并沿錨桿本體徑向方向設置，定位銷穿過錨桿本體和驅動桿，驅動桿上端、第一分叉桿下端和第二分叉桿下端通過一根銷軸鉸接，第一分叉桿上端和第二分叉桿上端分別穿過一條長孔向上傾斜設置，第一分叉桿和第二分叉桿之間設置有自鎖定位機構。

自鎖定位機構包括水平設置的套筒和導桿，第一分叉桿右側固定設置有第一連接耳，第二分叉桿右側固定設置有第二連接耳，導桿插設在套筒內并與套筒內壁之間具有間隙，導桿右端伸出套筒，套筒下部左側固定設置有與第一連接耳鉸接的第三連接耳，導桿下部右側固定設置有與第二連接耳鉸接的第四連接耳，套筒上套設有左右兩端分別與第二連接耳和第四連接耳頂壓配合的第一壓縮彈簧，導桿左側上部開設有頂部敞口的定位槽，套筒右端下部沿軸線方向開設有長槽孔，第四連接耳左側伸入到長槽孔內與第一壓縮彈簧頂壓接觸，套筒右端上部沿徑向方向固定連接有一個套管，套管上端固定連接有堵板，套管內設置有第二壓縮彈簧和位于第二壓縮彈簧下方的定位柱，第二壓縮彈簧上端和下端分別與堵板和定位柱頂壓配合，定位柱下端與導桿頂部頂壓接觸。

驅動桿上端沿軸線方向開設有安裝槽孔，第一分叉桿上端和第二分叉桿上端均為尖銳結構，第一分叉桿下端和第二分叉桿下端部均為扁平結構，第一分叉桿下端的扁平結構向右折彎以及第二分叉桿下端的扁平結構向左折彎后伸入到安裝槽孔內通過所述的銷軸與驅動桿上端鉸接。

錨桿本體外部沿軸線方向設置有螺旋凸棱條。

第一分叉桿和第二分叉桿的外表面沿長度方向均勻設置有若干排倒刺組，每排倒刺組均沿分叉桿的圓周方向均勻設置，相鄰兩排倒刺組之間的距離為25mm，每排倒刺組中的每根倒刺的長度為10mm，每排倒刺組中的相鄰兩根倒刺的距離為5mm，每根倒刺的上端均與分叉桿的外表面固定連接，每根倒刺均與分叉桿中心線的夾角均為15°。