1.本發(fā)明涉及礦用錨索設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種超大直徑錨索錨固結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

2.隨著煤礦開采深度的增加，沖擊礦壓的問題日益突出，近幾年，國家煤礦安監(jiān)局要求強化煤礦沖擊地壓源頭防治，并提出強化沖擊地壓礦井巷道支護，要求合理選擇巷道支護的形式與參數(shù)。

3.錨索是礦井巷道常用的一種支護材料，對于煤層深度超過800米的厚煤層巷道，其錨索的直徑要求不得小于20mm。不斷開發(fā)使用大直徑錨索的意義在于，在支護施工過程中，如果鋼絞線的直徑小，和鉆孔的直徑徑差會加大，錨索安裝過程中，鋼絞線在攪拌樹脂錨固劑(藥卷)時的效果會差，錨固劑的利用率低，錨固效果差。另一方面，鋼絞線的直徑小，承載力值低，在沖擊礦壓發(fā)生時，鋼絞線的沖擊吸收功低，常導(dǎo)致錨索突然斷裂，巷道的安全性降低，還容易引發(fā)傷人等事故。

4.因此，深層井下受高應(yīng)力采動和地質(zhì)結(jié)構(gòu)等影響，造成圍巖失穩(wěn)性增加，在部分深層井下，目前市場上銷售的鋼絞線直徑、破斷負(fù)荷、伸長率均達不到強力張拉、支護、錨固的要求，超大直徑的礦用錨索存在著開發(fā)應(yīng)用需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

5.本發(fā)明的目的在于提供一種超大直徑錨索錨固結(jié)構(gòu)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

6.為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種超大直徑錨索錨固結(jié)構(gòu)，包括鋼絞線1、礦用錨索錨具2、托板3和卡環(huán)4，礦用錨索錨具2的中心定位連接有鋼絞線1，礦用錨索錨具2的右側(cè)固定連接有托板3，鋼絞線1的右側(cè)固定連接有卡環(huán)4，礦用錨索錨具2包括第一套殼架5和第一夾片6，第一套殼架5的內(nèi)側(cè)位置固定連接有第一夾片6。

7.優(yōu)選的，礦用錨索錨具2包括第二夾片7、第二套殼架8、緊固機構(gòu)9，第二套殼架8的內(nèi)側(cè)固定連接有第二夾片7，第二套殼架8的上端組合連接有緊固機構(gòu)9。

8.優(yōu)選的，緊固機構(gòu)9包括配合前固環(huán)10、擠壓凸輪11、安裝座12和協(xié)同桿13，配合前固環(huán)10的后端設(shè)有安裝座12，配合前固環(huán)10、擠壓凸輪11轉(zhuǎn)動連接在安裝座12的前部，配合前固環(huán)10的后端固定連接有協(xié)同桿13，協(xié)同桿13與安裝座12貫通設(shè)置。

9.優(yōu)選的，緊固機構(gòu)9還包括轉(zhuǎn)動齒環(huán)14、配合齒片15和組合環(huán)架16，協(xié)同桿13的后端固定連接有配合齒片15，配合齒片15的下端與轉(zhuǎn)動齒環(huán)14嚙合連接，協(xié)同桿13與第一夾片6貫通設(shè)置，轉(zhuǎn)動齒環(huán)14轉(zhuǎn)動連接在第二套殼架8的上端。

10.優(yōu)選的，擠壓凸輪11通過配合齒片15的驅(qū)動進行轉(zhuǎn)動，擠壓凸輪11與第二夾片7限位設(shè)置。

11.一種超大直徑錨索錨固結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟：

12.s1、熱處理工藝：采用40cr熱處理工藝，20crmnti碳氮共滲工藝，在熱處理過程中

嚴(yán)格執(zhí)行，日常、定期對設(shè)備進行必要的維護，確保熱處理后錨具硬度范圍在60-63hrc范圍內(nèi)；

13.s2、加長有效錨固長度、錨具及夾片的尺寸工藝：為減小應(yīng)力集中增加原有外徑到φ94m；為增加握裹長度保證靜載性能穩(wěn)定，在原有錨環(huán)、夾片長度基礎(chǔ)上各增加10mm(原有錨環(huán)長度103mm，夾片100mm)，因φ34.6鋼絞線張拉力值太大，將原有設(shè)計角度改進為錨環(huán)為13

°

20分，夾片14度。

14.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

15.通過整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計，能夠提高整體結(jié)構(gòu)的耐用度，加強連接的可靠性，減少深層井下受高應(yīng)力采動和地質(zhì)結(jié)構(gòu)等影響，增強圍巖失穩(wěn)性，在部分深層井下，鋼絞線直徑、破斷負(fù)荷、伸長率均達到強力張拉、支護、錨固的要求。

附圖說明

16.圖1為本發(fā)明主體結(jié)構(gòu)示意圖；

17.圖2為本發(fā)明礦用錨索錨具的結(jié)構(gòu)示意圖；

18.圖3為本發(fā)明礦用錨索錨具的第二實施例結(jié)構(gòu)示意圖；

19.圖4為本發(fā)明緊固機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

20.圖5為本發(fā)明緊固機構(gòu)的側(cè)視圖。

21.圖中：1-鋼絞線；2-礦用錨索錨具；3-托板；4-卡環(huán)；5-第一套殼架；6-第一夾片；7-第二夾片；8-第二套殼架；9-緊固機構(gòu)；10-配合前固環(huán)；11-擠壓凸輪；12-安裝座；13-協(xié)同桿；14-轉(zhuǎn)動齒環(huán)；15-配合齒片；16-組合環(huán)架。

具體實施方式

22.下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

23.實施例1

24.請參閱圖1-2，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種超大直徑錨索錨固結(jié)構(gòu)，包括鋼絞線1、礦用錨索錨具2、托板3和卡環(huán)4，礦用錨索錨具2的中心定位連接有鋼絞線1，礦用錨索錨具2的右側(cè)固定連接有托板3，鋼絞線1的右側(cè)固定連接有卡環(huán)4，礦用錨索錨具2包括第一套殼架5和第一夾片6，第一套殼架5的內(nèi)側(cè)位置固定連接有第一夾片6。

25.1、錨索的靜載性能試驗要求

26.錨索的靜載性能，由鋼絞線－錨具組裝件靜載試驗測定的錨具效率系數(shù)ηa和達到實測拉力時，該組裝件受力長度的總應(yīng)變εapu來確定。測定公式見鋼絞線1、礦用錨索錨具2。

27.①

錨具效率系數(shù)ηa的計算公式：

[0028][0029]

式鋼絞線1中：ηα——錨具效率系數(shù)；

[0030]

ηp——鋼絞線的效率系數(shù)，預(yù)應(yīng)力鋼材為1～5根時，ηp＝1；

[0031]

fapu——鋼絞線—錨具組裝件的實測極限拉力；

[0032]

fpm——鋼絞線實測破斷載荷平均值。

[0033]

②

鋼絞線－錨具組裝件極限載荷下總應(yīng)變εapu的計算公式：

[0034][0035]

式礦用錨索錨具2中：

[0036]

εapu——鋼絞線－錨具組裝件達到實測極限載荷時的總應(yīng)變；

[0037]

l0——原始總工作長度；

[0038]

l1——加載初應(yīng)力后油缸活塞的初始行程；

[0039]

l2——鋼絞線—錨具組裝件破壞時油缸活塞的終了行程；

[0040]

δα——鋼絞線－錨具組裝件的內(nèi)縮量。

[0041]

本產(chǎn)品為礦用錨索skp35，使用的鋼絞線為1

×

19w-φ34.6mm鋼絞線，需要選用200噸拉力機進行錨索靜載試驗，試驗方法和要求應(yīng)符合gb/t 14370—2007《預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器》、mt/t 942—2005《礦用錨索》以及《礦用錨索使用說明書》規(guī)定的相關(guān)要求。

[0042]

為能夠成功進行靜載匹配，重點考慮了鋼絞線表面硬度、直徑、抗拉強度等主要影響因素，并從鋼絞線的制造工藝、錨具的制造工藝以及對靜載性能試驗用的工裝均進行了多項改進，主要創(chuàng)新點在于：

[0043]

1、結(jié)合34.6mm鋼絞線的研制工藝有針對性的對配套錨具提出了硬度指標(biāo)要求

[0044]

錨具表面硬度影響著組裝件靜載性能和安全性能，硬度過小，使用過程中易變形，靜載性能不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求；硬度過大，錨具夾片會切入鋼絞線，容易在與鋼絞線的嚙合處，將鋼絞線刻斷，也影響靜載性能的試驗結(jié)果，并且錨具的硬度過大，易脆裂，甚至飛濺，存在安全隱患。

[0045]

本產(chǎn)品為礦用錨索skp35，使用的鋼絞線為1

×

19w-φ34.6mm鋼絞線，34.6mm鋼絞線在研制過程中，為提高鋼絞線整體的最大力水平，將外層細(xì)絲的抗拉強度設(shè)計到2000mpa以上，該鋼絞線使用的半成品鋼絲的實際抗拉強度見表1。

[0046]1×

19w-φ34.6mm鋼絞線用半成品的強度指標(biāo)

[0047]

表1

[0048]

半成品規(guī)格mm)最大力范圍kn抗拉強度范圍mpa7.7484.5～86.51796～18397.4379.5～82.01834～18928.0191.0～92.51807～18366.0759.0～60.52040～2092

[0049]

出于半成品鋼絲強度級別相差較為懸殊的考慮，我們沒有按照普通鋼絞線對錨夾片的硬度提出要求，而是對成品鋼絞線的性能進行了跟蹤，成品34.6mm鋼絞線的最大力均值為1432kn，抗拉強度均值達到了1818mpa，選取了1組鋼絞線，拆股測試了鋼絲的力學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)拆股后鋼絲的力學(xué)性能與半成品鋼絲的力學(xué)性能很接近，分析原因，整體鋼絞線的強度損失主要是由于試驗過程中，外層鋼絲和內(nèi)層鋼絲走的是曲線行程，存在著捻角，并且各個鋼絲之間以及各層鋼絲之間都存在摩擦阻力，因此在拉伸試驗過程中，負(fù)荷加載過程

中會造成部分強度的損失，拆股后的鋼絲強度見表2。

[0050]1×

19w-φ34.6mm鋼絞線拆股后的強度指標(biāo)

[0051][0052]

表2

[0053]

在靜載試驗過程中，錨具外殼和夾片要可靠地承受鋼絞線抗拉強度極限的荷載，同時要夾緊綱絞線，不發(fā)生斷絲滑絲現(xiàn)象。行業(yè)內(nèi)積累的經(jīng)驗，錨夾片硬度與鋼絞線表面硬度之差要≥hrc10，才能滿足最佳的匹配要求，考慮了瓦林吞結(jié)構(gòu)的鋼絞線在靜載試驗過程，接近98％以上是斷在外層細(xì)絲的情況，因此，我們測試了外層細(xì)絲的硬度，測試結(jié)果見表3。

[0054]

拆股后鋼絲的硬度測試結(jié)果

[0055]

表3

[0056]

序號外層細(xì)絲的抗拉強度/mpa對應(yīng)的硬度/hrc1203649.62204649.53207150.24201248.35204349.86207850.2

[0057]

實施例2

[0058]

如圖3-5，礦用錨索錨具2包括第二夾片7、第二套殼架8、緊固機構(gòu)9，第二套殼架8的內(nèi)側(cè)固定連接有第二夾片7，第二套殼架8的上端組合連接有緊固機構(gòu)9。

[0059]

緊固機構(gòu)9包括配合前固環(huán)10、擠壓凸輪11、安裝座12和協(xié)同桿13，配合前固環(huán)10的后端設(shè)有安裝座12，配合前固環(huán)10、擠壓凸輪11轉(zhuǎn)動連接在安裝座12的前部，配合前固環(huán)10的后端固定連接有協(xié)同桿13，協(xié)同桿13與安裝座12貫通設(shè)置。

[0060]

緊固機構(gòu)9還包括轉(zhuǎn)動齒環(huán)14、配合齒片15和組合環(huán)架16，協(xié)同桿13的后端固定連接有配合齒片15，配合齒片15的下端與轉(zhuǎn)動齒環(huán)14嚙合連接，協(xié)同桿13與第一夾片6貫通設(shè)置，轉(zhuǎn)動齒環(huán)14轉(zhuǎn)動連接在第二套殼架8的上端。

[0061]

擠壓凸輪11通過配合齒片15的驅(qū)動進行轉(zhuǎn)動，擠壓凸輪11與第二夾片7限位設(shè)置。

[0062]

一種超大直徑錨索錨固結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟：

[0063]

s1、熱處理工藝：采用40cr熱處理工藝，20crmnti碳氮共滲工藝，在熱處理過程中嚴(yán)格執(zhí)行，日常、定期對設(shè)備進行必要的維護，確保熱處理后錨具硬度范圍在60-63hrc范圍內(nèi)；

[0064]

s2、加長有效錨固長度、錨具及夾片的尺寸工藝：為減小應(yīng)力集中增加原有外徑到φ94m；為增加握裹長度保證靜載性能穩(wěn)定，在原有錨環(huán)、夾片長度基礎(chǔ)上各增加10mm原有錨環(huán)長度103mm，夾片100mm，因φ34.6鋼絞線張拉力值太大，將原有設(shè)計角度改進為錨環(huán)為13

°

20分，夾片14度。

[0065]

使用者通過轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動齒環(huán)14，帶動配合齒片15跟隨轉(zhuǎn)動，使得配合齒片15帶動協(xié)同桿13進行同步的轉(zhuǎn)動，作用在擠壓凸輪11上，使得擠壓凸輪11、配合前固環(huán)10在安裝座12前端轉(zhuǎn)動連接，通過擠壓凸輪11的轉(zhuǎn)動對第二夾片7進行限位，使得第二夾片7在安裝前，不會出現(xiàn)掉落的現(xiàn)象，由于礦用的錨索采用垂直安裝，會出現(xiàn)第二夾片7掉落的現(xiàn)象，造成施工的不便。

[0066]

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。技術(shù)特征：

1.一種超大直徑錨索錨固結(jié)構(gòu)，包括鋼絞線(1)、礦用錨索錨具(2)、托板(3)和卡環(huán)(4)，所述礦用錨索錨具(2)的中心定位連接有鋼絞線(1)，所述礦用錨索錨具(2)的右側(cè)固定連接有托板(3)，所述鋼絞線(1)的右側(cè)固定連接有卡環(huán)(4)，其特征在于：所述礦用錨索錨具(2)包括第一套殼架(5)和第一夾片(6)，所述第一套殼架(5)的內(nèi)側(cè)位置固定連接有第一夾片(6)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超大直徑錨索錨固結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述礦用錨索錨具(2)包括第二夾片(7)、第二套殼架(8)、緊固機構(gòu)(9)，所述第二套殼架(8)的內(nèi)側(cè)固定連接有第二夾片(7)，所述第二套殼架(8)的上端組合連接有緊固機構(gòu)(9)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超大直徑錨索錨固結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述緊固機構(gòu)(9)包括配合前固環(huán)(10)、擠壓凸輪(11)、安裝座(12)和協(xié)同桿(13)，所述配合前固環(huán)(10)的后端設(shè)有安裝座(12)，所述配合前固環(huán)(10)、擠壓凸輪(11)轉(zhuǎn)動連接在安裝座(12)的前部，所述配合前固環(huán)(10)的后端固定連接有協(xié)同桿(13)，所述協(xié)同桿(13)與安裝座(12)貫通設(shè)置。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種超大直徑錨索錨固結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述緊固機構(gòu)(9)還包括轉(zhuǎn)動齒環(huán)(14)、配合齒片(15)和組合環(huán)架(16)，所述協(xié)同桿(13)的后端固定連接有配合齒片(15)，所述配合齒片(15)的下端與轉(zhuǎn)動齒環(huán)(14)嚙合連接，所述協(xié)同桿(13)與第一夾片(6)貫通設(shè)置，所述轉(zhuǎn)動齒環(huán)(14)轉(zhuǎn)動連接在第二套殼架(8)的上端。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種超大直徑錨索錨固結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述擠壓凸輪(11)通過配合齒片(15)的驅(qū)動進行轉(zhuǎn)動，所述擠壓凸輪(11)與第二夾片(7)限位設(shè)置。6.一種超大直徑錨索錨固結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)工藝，采用權(quán)利要求1-2任意一項所示的一種超大直徑錨索錨固結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括以下步驟：s1、熱處理工藝：采用40cr熱處理工藝，20crmnti碳氮共滲工藝，在熱處理過程中嚴(yán)格執(zhí)行，日常、定期對設(shè)備進行必要的維護，確保熱處理后錨具硬度范圍在60-63hrc范圍內(nèi)；s2、加長有效錨固長度、錨具及夾片的尺寸工藝：為減小應(yīng)力集中增加原有外徑到φ94m；為增加握裹長度保證靜載性能穩(wěn)定，在原有錨環(huán)、夾片長度基礎(chǔ)上各增加10mm(原有錨環(huán)長度103mm，夾片100mm)，因φ34.6鋼絞線張拉力值太大，將原有設(shè)計角度改進為錨環(huán)為13

°

20分，夾片14度。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種超大直徑錨索錨固結(jié)構(gòu)，包括鋼絞線、礦用錨索錨具、托板和卡環(huán)，礦用錨索錨具的中心定位連接有鋼絞線，礦用錨索錨具的右側(cè)固定連接有托板，鋼絞線的右側(cè)固定連接有卡環(huán)，礦用錨索錨具包括第一套殼架和第一夾片，第一套殼架的內(nèi)側(cè)位置固定連接有第一夾片，礦用錨索錨具包括第二夾片、第二套殼架、緊固機構(gòu)，第二套殼架的內(nèi)側(cè)固定連接有第二夾片，第二套殼架的上端組合連接有緊固機構(gòu)，緊固機構(gòu)包括配合前固環(huán)、擠壓凸輪、安裝座和協(xié)同桿，配合前固環(huán)的后端設(shè)有安裝座。本發(fā)明為超大直徑錨索錨固結(jié)構(gòu)，通過礦用錨索錨具的設(shè)置，實現(xiàn)加強連接的目的。實現(xiàn)加強連接的目的。實現(xiàn)加強連接的目的。

技術(shù)研發(fā)人員：李寶軍 侯立山 王莉 趙學(xué)剛 潘捷 梁穎

受保護的技術(shù)使用者：天津市新天鋼中興盛達有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.12.20

技術(shù)公布日：2023/4/17