本实用新型总体上涉及结构支护技术领域，主要涉及巷道支护，具体是一种变径锚杆支护结构。
背景技术：
为保证施工人员的安全，煤矿巷道支护问题一直是影响煤矿安全生产的难题。现有的锚杆支护结构中，主要应用的为等径螺纹锚杆支护结构，等径螺纹锚杆由直径相同的杆体、位于杆体尾部的止退螺母及方形托盘等附件组成。以现有技术对煤矿巷道支护时，采用多根等径螺纹锚杆将扁平的钢梁固定在巷道的围岩上，锚杆产生的预紧力通过方形托盘及钢梁传递至围岩，进而改变围岩的受力结构，使其受力平衡，防止围岩坍塌。
现有支护结构中，采用的等径螺纹锚杆常因锚杆与锚固体间的锚固强度不足而造成锚杆脱落，锚杆脱落后因失去承载力而失效。失效的锚杆会导致扁平钢梁受力不均，加之扁平钢梁在巷道纵向上本身的应力不均，扁平钢梁极易发生扭曲弯折，严重影响支护结构对巷道的共同承载能力。另外，现有技术采用的方形托盘在施加较大的预应力时，四周易发生翘曲，且不利于预紧力的扩散，显著降低了锚杆支护体系的承载能力。
技术实现要素：
鉴于现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种变径锚杆支护结构，所采用的变径锚杆用于增强锚杆与锚固体锚固强度、防止锚杆脱锚，该支护结构使用的带肋梁和托盘，提升了梁的强度，防止梁受力不均弯曲折断，使得巷道岩体受力均匀，提高对巷道岩体的支护强度。
本实用新型的技术方案如下：
本实用新型提供一种变径锚杆支护结构，包括变径锚杆、带肋梁、托盘、锁紧螺母以及锚固剂，其中：
所述变径锚杆包括等径段和变径段，变径段连接在等径段的前端，并且变径段自其与等径段的连接处至变径段的末端径向扩大；
所述带肋梁安装在托盘与岩体之间，其上开设有多个用于安装锚杆的通孔一，并且相邻通孔之间设置有一加劲肋；
所述托盘安装在带肋梁与锁紧螺母之间，其上开设有用于安装锚杆的通孔二；
所述锁紧螺母用于对锚杆施加预紧力并锁紧；
所述锚固剂填充在锚杆钻孔中。
作为一种改进，所述变径段做为锚固段，由锚固剂锚固在锚杆钻孔中。
作为一种改进，所述变径段与等径段焊接连接。
作为一种改进，所述变径锚杆的外表面成型有螺纹。
作为一种改进，所述托盘为草帽型托盘，包括外圈的草帽沿和内圈的草帽顶，草帽顶构成托盘圆拱。
作为一种改进，所述通孔二开设在托盘圆拱的拱顶。
作为一种改进，所述带肋梁的加劲肋垂直焊接于梁本体，且加劲肋与梁本体的宽度相同。
作为一种改进，所述带肋梁将多根变径锚杆联结为一支护整体。
作为一种改进，在所述带肋梁与岩体之间铺设有锚网。
作为一种改进，所述变径段自其与等径段的连接处至变径段的末端按一固定角度径向扩大，形成一锥形的扩大头。
本实用新型相对于现有技术的有益效果是：本实用新型的目的在于提供一种变径锚杆支护结构，所采用的变径锚杆用于增强锚杆与锚固体锚固强度、防止锚杆脱锚，该支护结构使用的带肋梁和托盘，提升了梁的强度，防止梁受力不均弯曲折断，使得巷道岩体受力均匀，提高对巷道岩体的支护强度。具体而言，至少具有如下实际效果：
(1)由于锚固段呈倒锥形，其最粗端位于钻孔最深处，在脱离钻孔的方向上，锚固剂的厚度逐渐增厚，增加了锚固段脱离阻力，使锚固更加牢固；
若忽略地应力的作用，当传统锚杆受到的拉力过大、锚固强度不足时，锚固体与锚杆胶结界面发生纯剪切破坏；而对于变径锚杆的锚固段，通过改善界面的受力状态，当变径锚杆受到的拉力过大时，锚固段与锚固剂胶结界面发生压剪破坏，有效提升了锚固段与锚固剂间的粘结强度。
(2)在变径锚杆外表面成型有螺纹更近一步的增加了锚固段与锚固剂的接触面积。
(3)加劲肋提升了带肋梁的抗扭曲弯折能力，以防止因锚杆脱锚或巷道岩体的挤压而产生扭曲弯折。
(4)在施加较大预紧力时，草帽型托盘能够使得预紧力均匀的扩散到带肋梁上，解决了传统的方形平托盘在施加较大的预应力时，四周易发生翘曲，不利于预应力的扩散，显著提高了锚杆支护体系的承载能力的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本实用新型一个实施方式的变径锚杆支护结构示意图；
图2为本实用新型一个实施方式的带肋梁的结构示意图，其中2a、2b、2c分别为主视图、侧视图、俯视图；
图3为本实用新型一个实施方式的托盘的俯视图；
图4为本实用新型一个实施方式的托盘的剖面示意图；
图5为本实用新型一个实施方式的变径锚杆支护结构使用状态示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型实施例作进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
应当理解，术语“包括/包含”、“由……组成”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含……”、“由……组成”限定的要素，并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。
还需要理解，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置、部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
参见图1，本实用新型提供一种能够提升锚杆与锚固体间锚固强度，使巷道岩体受力均匀，提高对巷道岩体的支护强度的变径锚杆支护结构，包括变径锚杆、带肋梁3、托盘4、锁紧螺母5以及锚固剂7，其中：变径锚杆包括等径段2和变径段1，变径段1连接在等径段2的前端，并且变径段1自其与等径段2的连接处至变径段2的末端按一固定角度径向扩张；变径段1作为锚固段9，经锚固剂7锚固在锚杆钻孔中，增大了锚固剂7与锚固段9的接触面积，使锚固牢固，防止脱锚。
作为本实施例锚固段的一种改进，在变径锚杆外表面成型有螺纹，更近一步的增加了锚固段9与锚固剂7的接触面积。变径锚杆可通过车削加工、铸模成型等加工方式一体成型；也可分别加工变径段1和等径段2，通过焊接将变径段1与等径段2进行焊接。
参见图1-2，带肋梁3安装在托盘4与岩体8之间，其上开设有多个用于安装锚杆的通孔一33，并且相邻通孔之间设置有一加劲肋31；托盘4安装在带肋梁3与锁紧螺母5之间；锁紧螺母5用于对锚杆施加预紧力并锁紧，带肋梁3与岩体8之间铺设有锚网6。
带肋梁3的加劲肋31垂直焊接于梁本体32，且加劲肋31与梁本体32的宽度相同。
参见图3-4，为更近一步提升支护结构的稳定性，将传统的方形平托盘改进为一种草帽型托盘，包括外圈的草帽沿41和内圈的草帽顶42，草帽沿构成托盘平板，草帽顶构成托盘圆拱，托盘4上开设有用于安装锚杆的通孔二43。在对草帽型托盘施加较大预紧力时，圆拱形草帽顶能够使得预紧力均匀的扩散到带肋梁上，解决了传统的方形平托盘在施加较大的预应力时，四周易发生翘曲，不利于预应力的扩散，显著提高了锚杆支护体系的承载能力的问题。
参见图5，带肋梁具有多个通孔一以及多个加劲肋，从而能够将多根变径锚杆联结为一支护整体，沿巷道纵深方向，有效提升了锚杆的协同支护作用。
至此，本领域技术人员应认识到，虽本文已详尽示出和描述了本实用新型的示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍然可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
1.一种变径锚杆支护结构，其特征在于：包括变径锚杆、带肋梁、托盘、锁紧螺母以及锚固剂，其中：
所述变径锚杆包括等径段和变径段，变径段连接在等径段的前端，并且变径段自其与等径段的连接处至变径段的末端径向扩大；
所述带肋梁安装在托盘与岩体之间，其上开设有多个用于安装锚杆的通孔一，并且相邻通孔之间设置有一加劲肋；
所述托盘安装在带肋梁与锁紧螺母之间，其上开设有用于安装锚杆的通孔二；
所述锁紧螺母用于对锚杆施加预紧力并锁紧；
所述锚固剂填充在锚杆钻孔中。
2.根据权利要求1所述的变径锚杆支护结构，其特征在于：所述变径段做为锚固段，由锚固剂锚固在锚杆钻孔中。
3.根据权利要求1所述的变径锚杆支护结构，其特征在于：所述变径段与等径段焊接连接。
4.根据权利要求1所述的变径锚杆支护结构，其特征在于：所述变径锚杆的外表面成型有螺纹。
5.根据权利要求1所述的变径锚杆支护结构，其特征在于：所述托盘为草帽型托盘，包括外圈的草帽沿和内圈的草帽顶，草帽顶构成托盘圆拱。
6.根据权利要求5所述的变径锚杆支护结构，其特征在于：所述通孔二开设在托盘圆拱的拱顶。
7.根据权利要求1所述的变径锚杆支护结构，其特征在于：所述带肋梁的加劲肋垂直焊接于梁本体，且加劲肋与梁本体的宽度相同。
8.根据权利要求7所述的变径锚杆支护结构，其特征在于：所述带肋梁将多根变径锚杆联结为一支护整体。
9.根据权利要求1所述的变径锚杆支护结构，其特征在于：在所述带肋梁与岩体之间铺设有锚网。
10.根据权利要求1-9任一项所述的变径锚杆支护结构，其特征在于：所述变径段自其与等径段的连接处至变径段的末端按一固定角度径向扩大，形成一锥形的扩大头。
技术总结