[发明专利]一种双曲度锚杆及其制造方法

说明书

一种双曲度锚杆，包括锚固杆体、旋紧件、托板，所述锚固杆体依次由直杆段和曲杆段组成，直杆段的一端套装托板后与旋紧件螺纹配合，所述直杆段的另一端与曲杆段相连，所述曲杆段设有阶梯曲度，所述阶梯曲度包括第一曲度和第二曲度，第一曲度和第二曲度的配合使得锚固杆针对岩体不同阶段所产生的不同力道或不同方向的应力具有更广泛的适应能力，从而提高了对岩体不同阶段不同性质的潜在失效风险的抵御能力。本发明同时提供双曲度锚杆的制造方法，采用轧制棒料结合热弯和终锻的锻造方法，在保证了锚固杆体的力学性能的同时，提高了制造效率。

技术领域

本发明涉及矿山、隧道工程支护技术领域，具体涉及一种双曲度锚杆及其制造方法。

背景技术

在矿山、隧道工程等地下工程建设中，最常用的一种加固和支护技术就是锚固杆支护技术。锚固杆支护有很多优点：提高了巷道的支护效果，显著增加了地下工程的安全性，同时钢材使用率低、支护成本也低；这种支护方式的结构简单，方便施工、维护的费用也低，可以极大的减轻工人的劳动强度，改善地下工程建设的作业环境。传统的锚固杆常常采用锻造直杆作为锚固件来加固和支护，锻造直杆刚度大，支护强度高，但延展性很小，变形能力较差，用于浅部地下硬岩矿山中是没有问题的。

随着现代采矿业的开采深度逐渐增加，巷道围岩在高地应力条件下经常表现为大变形的特点，使得巷道严重变形，甚至发生巷道冒顶、岩爆、冲击地压等灾害；在山区公路、铁路的隧道施工区域，断层及折皱发育，构造地应力复杂，隧道围岩经常产生大变形，进而失去稳定，岩层难以控制。普通的锻造直杆的支护效果在上述条件下面临着严重的挑战，锻造直杆是一种刚度很大的锚固杆，能提供的变形量很小，一旦巷道围岩大变形超过普通锚杆的承载能力后，锚固杆容易被拉断，导致锚固杆支护结构失效。现实中的岩体失效是很复杂的，很多是内部薄弱部位先产生微裂纹后发展成表观塌陷，可能对锚固杆产生不同阶段不同力道的拉伸和剪切，因此，需要能适应不同阶段不同力道拉伸和剪切的锚固杆。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种双曲度锚杆及其制造方法，该锚固杆针对岩体失效不同阶段所产生的不同力道的拉伸力或剪切力提供有效应对方案，在此基础上同时提出一种双曲度锚杆的制造方法，采用轧制棒料结合热弯和终锻的锻造方法保证锚固杆体的力学性能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种双曲度锚杆，包括锚固杆体（1）、旋紧件（2）和托板（3），所述锚固杆体（1）依次由直杆段（11）和曲杆段（12）组成，直杆段（11）的一端套装托板（3）后与旋紧件（2）螺纹配合，所述直杆段（11）的另一端与曲杆段（12）相连，所述曲杆段（12）设有阶梯曲度，所述阶梯曲度包括第一曲度（121）和第二曲度（122）。

如上所述的一种双曲度锚杆，设直杆段（11）的直径为D,第一曲度（121）的波峰与波谷之间的距离为H,第二曲度（122）的相同部位的波峰或波谷的距离为h，它们之间满足以下关系：H＞D；h≤D。

如上所述的一种双曲度锚杆，所述直杆段（11）的直径D与第一曲度（121）的波峰与波谷之间的距离H之间满足以下关系：1.8D≥H≥1.2D。

如上所述的一种双曲度锚杆，所述第二曲度（122）布满整个曲杆段（12）。

上述双曲度锚杆的制造方法，所述锚固杆体的毛坯采用圆棒料，经轧制和锻造工艺制备。

上述双曲度锚杆的制造方法，具体制备步骤如下：

步骤一：将锚固杆体的圆棒料毛坯加热至1050-1100℃后，用轧制的方式轧制棒料，使得棒料的直径变小直至D，轧制的具体过程为：用夹持工具夹住棒料的一端，将棒料的另一端伸入两个相对转动的偏心的辊子中间，两个辊子之间距离大时，将棒料放入，随着辊子的转动，两个偏心辊子之间的距离逐渐减小，两个偏心辊子之间的最小距离为D,从而使得位于两个辊子之间的棒料的直径变小直至变成D，然后用夹持工具夹住棒料的另一端，重复上述轧制过程，将圆棒料毛坯整体直径轧制成为D；