伞状固定架煤矿锚杆结构分析

张继周，王 浩

（江苏安全技术职业学院 ，江苏 徐州 221011）

0 引 言

我国煤矿主要是地下开采,需要在井下开掘大量巷道,保持巷道畅通和围岩稳定对煤矿建设与安全生产具有重要意义。所以，在开掘巷道时，就需要采用科学的方法和合理的支护材料对巷道进行有效的支护。

我囯煤矿巷道支护的主要形式有3种：砌碹支护、棚室支护、锚杆支护。相对来说，锚杆支护具有掘进断面小、支护成本低、施工工艺简单、有利于一次成巷和快速掘进、可以紧跟工作面支护等优点,所以，锚杆支护是我国煤矿巷道支护的主要形式。锚杆支护又分为：锚网支护、锚喷支护、锚网喷支护、锚网索支护四种主要形式，锚杆在这些支护形式当中是必不可少的工具。

锚杆是一种安置在巷道围岩体内的杆状锚栓体系。采用锚杆支护的巷道，其实就是在巷道掘进后向围岩中钻锚杆眼，然后将锚杆安置在锚杆孔内，对巷道围岩进行加固，以维护巷道的稳定性。

1 伞状固定架锚杆结构特征

1.1 伞状固定架锚杆总体结构特征

其结构包括锚杆杆体、钻头、垫板、止浆塞、以及伞状固定架装置。锚杆杆体包括内杆和外杆。钻头焊接在外杆最左侧，锚杆外杆左部杆体上设有螺纹部和钻头部，锚杆螺纹部与钻头部相连处设有垫板。锚杆止浆塞通过度固定板与垫板相连，锚杆内杆为空心杆，内部设有灌浆通道，锚杆灌浆通道将位于锚杆杆体最左侧的灌浆口与设置在钻头部四周的出浆口相连。锚杆伞状固定架装置包括铰链接在钻头尾部的固定上架，与固定上架位置相对的固定下架，以及位于内杆与外杆间将固定上架和固定下架相连的钢丝。伞状固定架锚杆总体结构特征与装置功能结构见图1。

图1 伞状固定架锚杆结构示意图

1.2 与传统锚杆结构相比有哪些改进

伞状固定架锚杆与传统锚杆结构相比在五个方面进行了改进：

1）伞状固定架锚杆钻头部的表面设有螺旋钻纹，如图2所示。

图2 螺旋钻纹的结构示意图

2）伞状固定架锚杆固定上架和固定下架的内侧设有凹槽，凹槽与出浆口相匹配，如图1（b）所示。

3）伞状固定架锚杆固定上架和固定下架与钻头部间设有复位弹簧，钻头部上设有凹槽，复位弹簧可位于凹槽中，如图1（b）所示。

4）伞状固定架锚杆螺纹部上设有连接头，连接头为四通连接头，如图3所示。

5）伞状固定架锚杆钻头为实心结构，钻头顶端椎体的锥度为450。

图3 连接头结构示意图

2 煤矿支护锚杆技术分析

2.1 解决现有技术缺陷

伞状固定架锚杆要解决的技术问题是提供一种煤矿支护锚杆以解决现有技术中导致的固定效果差、灌浆效果差的多项缺陷。

为实现上述目的，伞状固定架锚杆提供以下的技术方案：一种煤矿支护锚杆包括锚杆杆体、钻头、垫板、止浆塞、以及伞状固定架装置，锚杆杆体包括内杆和外杆，钻头焊接在外杆最左侧，外杆左部杆体上设有螺纹部和钻头部，螺纹部与钻头部相连处设有垫板，垫板右侧设有止浆塞，内杆为空心杆，内部设有灌浆通道，灌浆通道将位于锚杆杆体最左侧的灌浆口与设置在钻头部四周的出浆口相连，伞状固定架装置包括铰链接在钻头尾部的固定上架，与固定上架位置相对的固定下架，以及位于内杆与外杆间将固定上架和固定下架相连的钢丝。

2.2 市场应用前景

此种煤矿支护锚杆，钻头部的表面设有螺旋钻纹，便于钻进，固定上架和固定下架的内侧设有凹槽，凹槽与出浆口相匹配，可以使固定上架和固定下架可以连接成为一整体，固定上架和固定下架与钻头部间设有复位弹簧，钻头部上设有凹槽，复位弹簧可位于凹槽中，有利于提高伞状固定装置的张力，螺纹部上设有连接头，连接头为四通连接头，可以与周围其他支护锚杆相连，钻头为实心结构，钻头顶端椎体的锥度为45度，有利于钻进，该煤矿支护锚杆具有锚固效果、结构精巧的优点，具有广阔的市场前。

3 伞状固定架锚杆具体实施方式

下面结合图1详细说明伞状固定架锚杆实施与操作方式：伞状固定架锚杆包括锚杆杆体1、钻头2、垫板3、止浆塞4、以及伞状固定架装置5。锚杆杆体1包括内杆6和外杆7。钻头2焊接在外杆7最左侧。外杆7杆体上设有螺纹部8和钻头部9，螺纹部8与钻头部9相连处设有垫板3，垫板3右侧设有固定板10，止浆塞4通过固定板10固定在垫板3上，可以通过垫板3在螺纹部8的移动，来调节其位置，便于止浆。内杆6为空心杆，内部设有灌浆通道11，灌浆通道11将位于锚杆杆体1最左侧的灌浆口12与设置在钻头部9四周的出浆口13相连，有利于从锚杆杆体1的内部对钻头部9周围均匀的灌注水泥砂浆。伞状固定架装置5包括铰链接在钻头2尾部的固定上架14，与固定上架14位置相对的固定下架15，以及位于内杆6与外杆7间将固定上架14和固定下架15相连的钢丝16，可以通过钢丝16来调节固定上架14和固定下架15的张合，增强锚固效果。钻头部9的表面设有螺旋钻纹17，便于钻进，固定上架14和固定下架15的内侧设有凹槽18。凹槽18与出浆口13相匹配，在钻进的时候，固定上架14和固定下架15可以紧密与钻头部9贴合。固定上架14和固定下架15与钻头部9间设有复位弹簧19。钻头部9上设有凹槽18。复位弹簧19可位于凹槽18中，有利于提高伞状固定装置5的张力。螺纹部8上设有连接头20。连接头20为四通连接头，可以与周围其他支护锚杆相连。钻头2为实心结构，钻头2顶端椎体的锥度为45度，有利于钻进。

采用以上伞状固定架锚杆实施与操作方式的有益效果是：由于伞状固定架锚杆钻头部的表面设有螺旋钻纹，便于钻进。伞状固定架锚杆的固定上架和固定下架的内侧设有凹槽，凹槽与出浆口相匹配，可以使固定上架和固定下架可以连接成为一整体。伞状固定架锚杆固定上架和固定下架与钻头部间设有复位弹簧，钻头部上设有凹槽，复位弹簧可位于凹槽中，有利于提高伞状固定装置的张力。伞状固定架锚杆螺纹部上设有连接头，连接头为四通连接头，可以与周围其他支护锚杆相连，结构紧凑合理。伞状固定架锚杆钻头为实心结构，钻头顶端椎体的锥度为450，有利于钻进。

4 结 语

总的来说，伞状固定架锚杆具有锚固效果、结构精巧的优点，具有广阔的市场前。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离伞状固定架锚杆创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。