[实用新型]一种自动调心让压锚杆

说明书

技术领域

本实用新型涉及到矿山巷道、隧道工程支护用的一种配套有调心组件的让压锚杆，特别适用于高应力巷道围岩支护后期发生缓慢变形，支护材料延展性差而引起的支护失效的情况以及顶底板与两帮夹角处的锚杆支护、巷道表面凸凹不平的围岩支护。

背景技术

托板是锚杆实施有效支护的重要配套组合构件之一，是使预应力实现有效扩散的支护设计的关键。通过托板的护表面积，可实现将围岩变形载荷直接作用于托板，由托板将载荷传递到锚杆轴线上，从而控制了巷道围岩变形的程度。在目前所使用的与锚杆配套的托盘几乎是以未变形之前的围岩表面为依托，进行设计开发的。随着深部开采的进行，复杂地质条件迫使以现有的锚杆支护材料来进行围岩支护，效果越来越差，片帮、冒顶现象时有发生，严重影响了深部煤矿开采。针对上述出现的情况，究其根源是未考虑到支护后期巷道围岩发生缓慢变形而引起的支护失效情况以及如何利用已有的支护设备来控制已经变形的围岩进一步恶化问题，是目前有待解决的难题。为此，从巷道破坏过程来看，巷道支护采用的支护材料以及支护配套设施、支护工艺应该趋向于地应力的转移和释放，特别是近年来锚杆以其自身的优点得到了国内外煤矿开采的首选。

目前使用的预应力锚杆支护体系仅从锚杆杆体材料方面、力学特性进行了综合分析，现使用的杆体一度达到了大吨位强力预期效果，但从现场施工支护中得出预应力锚杆在围岩支护中还存在以下问题：（1）巷道围岩支护不是一蹴而就的问题，具有明显的时间效应，面对高地应力的复杂地质环境，而一味的追求大强度、大刚度支护材料来实现围岩支护是无济于事，也是不太现实的；应使其顺其自然，将围岩中的高应力能以变性能、膨胀能的形式部分释放出来，降低应力集中程度，有利于锚杆支护；围岩变形具有时间效应，支护初期围岩变形小，而后期锚杆支护预应力大幅度减小，围岩大量变形，围岩变形无法控制；（2）由于施工现场围岩表面凸凹不平，锚杆托盘不能与围岩表面平齐，致使锚杆杆体弯曲，承受较大偏载，造成了锚杆张拉和锁定过程中的预应力损失，托盘偏载受力大，托盘上的载荷不能均匀分布，致使托盘被拉穿损坏，严重影响锚杆支护效果；（3）针对顶底板与两帮夹角处的锚杆支护，预紧力较低，不能满足不同锚杆安装角度的使用要求；（4）托盘承载力较低，渐进让压不明显，压力大时缓冲效果差，托盘易损坏，与高强力锚索不匹配；（5）只适用于锚杆与围岩表面垂直的支护，对顶底板与两帮夹角处的锚杆支护以及巷道流变后的表面凸凹不平的围岩支护不适用。（6）对于围岩变形引起的锚杆体与锚杆托盘不垂直而引起的附加偏心载荷不能很好的解决，从而导致锚杆预紧力施加困难或丧失，引起锚杆剪断失效。

实用新型内容

本实用新型针对上述围岩支护中出现的问题，提供一种自动调心让压锚杆。

其技术解决方案是：

一种自动调心让压锚杆，包括半球形托盘、碟形磨合垫片、球心滚子、紧固螺母和锚杆；上述半球形托盘为空心式，半球形托盘的周边设置有用于与巷道壁面接触的环状平底面，半球形托盘的壁厚从边缘向中央逐渐增大，在半球形托盘的正中央设置有球形凹槽，球心滚子置于球形凹槽内，与半球形托盘组成球面配合副一，球心滚子设置有柱形轴心孔；上述碟形磨合垫片位于半球形托盘正中央的外侧，碟形磨合垫片与半球形托盘组成球面配合副二；锚杆的自由端依次穿经球心滚子、碟形磨合垫片后通过紧固螺母进行锁紧。

上述碟形磨合垫片的壁厚从边缘向中央逐渐增大。

上述球心滚子涂覆有润滑油层。

上述半球形托盘的外壁面为光滑面。

本实用新型具有以下有益技术效果：

1、在外形设计上，与传统锚杆托盘不同，半球形托盘的厚度由边缘到中央逐渐增加，在半球形托盘变形的同时，强度逐渐增加，即承载力逐渐加大，既吸收了部分围岩应力又能“抵抗”围岩的变形，让压效果明显，避免了托盘中央被高预应力拉穿现象的发生。

2、半球形托盘的边缘为平底表面，能将作用于围岩表面的集中预紧力转移到围岩周边均匀分布，扩大锚杆作用范围；围岩变形载荷通过托盘传递到锚杆增大工作阻力，控制围岩变形。

3、能够实现半球形托盘随后期围岩变形任意角度的转动调整；碟形磨合垫片、球心滚子都围绕半球形托盘组成球面配合副，穿过锚杆杆体的球心滚子不能随意转动，而半球形托盘可绕滚子和碟形磨合垫片自动转动调整。