CN102418536A - 大孔径预张拉底板中空注浆装置 - Google Patents

大孔径预张拉底板中空注浆装置 Download PDF

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张农
陈亮
李桂臣
阚甲广
韩昌良
姚亚虎
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中国矿业大学
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Abstract

本发明涉及一种大孔径预张拉底板中空注浆装置,该注浆装置包括紧固段 A 、注浆段 B 及锚固段 C ,该大孔径预张拉底板中空注浆装置采用机械锚固的方式,利用倒枪刺钉可根据锚杆孔的直径大小而开合且只进不退的结构特点,实现锚索的有效锚固,同时可在注浆前施加预拉力。该装置结构简单,成本较低,容易被市场接受,易于机械或人工安装,可有效提高岩体加固的工作效率和可靠性,为解决深部软岩巷道支护难题和矿井的安全生产提供重要的技术保障,且方法简单,易实施,省时省力,效率高,具有广泛的实用性。

Description

大孔径预张拉底板中空注浆装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种注浆装置,尤其是适用于采矿工程、隧道、地下工程及水利工程领域的大孔径预张拉底板中空注浆装置。

背景技术

[0002] 深井高地压软岩支护一直是煤矿开采中的重大技术难题,也是国内外地下开采专业数十年来重点研究的对象。而软岩巷道的底臌问题,是影响高地应力软岩巷道支护成败的关键技术难题。作为煤矿安全生产的通道,巷道的底板治理重要性不言而喻。实践证明, 采用锚注支护是对松软破碎围岩加固的有效途径,即采用注浆锚杆(索)加固围岩,将锚固与注浆加固相结合,利用注浆加固来实现围岩改性,使锚固的作用得以发挥。但在现场施工过程中,存在以下几方面的问题:

(1)底板钻孔施工机具主要有旋转式、冲击式以及旋转冲击式三种形式,旋转式钻机可以实现钻孔与目前小孔径锚索(直径30mm以下)相匹配,但同时也存在遇硬岩凿孔困难,小孔径易被孔内掉渣堵塞的问题;冲击式钻机仅用于浅部孔施工,对于底板强烈变形巷道,使用上受到限制;目前使用的旋转冲击式钻机,造孔速度快(仅为前两者的25% -30%),成孔效果好,但同时存在钻孔孔径过大的问题(一般钻孔50mm-75mm)。

[0003] (2)目前采用的小孔径注浆锚杆(索),在注浆过程中由于受到孔径制约,注浆工序耗费时间长且出浆孔较小易于被孔内松散岩土堵塞,从而导致出浆孔周围裂隙亲水膨胀饱和,浆液无法沿原裂隙通道继续渗透,因而注浆量较少,导致围岩体加固工作受阻,对于底板内部裂隙不能很好的粘结修复,仍然存在隐患。

[0004] (3)在底板锚索施工过程中采用树脂锚固剂进行锚固,存在着锚固剂无法准确下放至孔底,此外由于施工水的影响,不能保证锚索与孔壁的粘结质量,锚索的注浆前预张拉对于底板的控制作用不明显。

[0005] 目前,施工中采用的小孔径注浆锚索注浆后形成的锚固环厚度过大,影响锚固效果;此外小孔径注浆锚索浆液扩散范围也受到制约;同时由于施工水以及底板施工隐蔽性的因素,采用树脂锚固影响到锚索的有效锚固,无法保证锚索的预张拉效果,上述问题都严重制约着底板治理技术的发展。

发明内容

[0006] 为了克服现有的注浆技术无法达到较好的锚固效果的问题,本发明提供一种大孔径预张拉底板中空注浆装置,该大孔径预张拉底板中空注浆装置采用机械锚固的方式, 利用倒枪刺钉可根据锚杆孔的直径大小而开合且只进不退的结构特点,实现锚索的有效锚固,同时可在注浆前施加预拉力。

[0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:该注浆装置包括紧固段A、注浆段B 及锚固段C,所述的锚固段C包括倒枪刺钉、限位块、销钉、内锚段锁具及夹片,所述的锚固段C有一段管状的内锚段锁具套装在索体上,内锚段锁具上端开有倒枪刺钉槽,槽内通过销钉与倒枪刺钉铰连接,倒枪刺钉槽的外部焊接有限位块,限制倒枪刺钉最终张开的角度为60度,内锚段锁具的下部设有内锥孔,锥孔与索体之间吻合装设有三片圆锥形夹片,夹片内夹紧索体,夹片外贴紧内锚段锁具的内锥孔面,使索体与内锚段锁具牢固连接在一起; 所述的注浆段B包括索体及鸟笼式注浆段,鸟笼式注浆段是由多股钢绞线和包含钢绞线内的注浆芯管组合而成,注浆芯管内每隔IOOmm钻有出浆孔,各孔交叉成60度,便于浆液可注入杆体四周的岩体,鸟笼式注浆段的直径大于索体的直径且小于钻孔的内径,该结构利于注浆芯管顺利的反向出浆,增加索体与孔壁间的摩擦力,增加锚固力;所述的紧固段A包括外锚段锁具、垫圈、托盘及封孔器,所述的外锚段锁具套装在索体上,下部固定设有垫圈、中间向上拱起的盘状托盘及倒椎体形状的封孔器,封孔器牢固压在锚固钻孔的口部,实现对整个钻孔深度内的全锚和锚索的封闭。

[0008] 在现场施工过程中,具体的施工步骤如下:

(1)利用旋转冲击式钻机对岩层实现快速成孔;

(2)将该大孔径预张拉底板中空注浆装置迅速下放至孔径的底部;

(3)上提注浆装置上部锚固段中的倒枪刺钉,使倒枪刺钉牢固锚固在孔底,形成有效生根点;

(4)安装外锚段锁具,然后利用张拉仪对装置进行张拉,达到设计张拉力后停止张拉。

[0009] (5)对孔径进行注浆,达到设计注浆参数后停注浆,待浆液初凝后进行二次张拉。

[0010] 本发明的有益效果是,该注浆装置中的锚索索体为中空结构,自带注浆芯管,采用反向注浆方式,不仅消除了产生气穴空洞的可能,保证锚固浆液充满钻孔,而且无须在现场绑匝注浆管、排气管以及封堵注浆孔,使施工步骤大为简化,同时该装置采用大孔径锚索, 解决了传统小孔径锚索注浆量少、易堵孔、注浆工序耗时较长的问题;另外,该装置结构简单,成本较低,容易被市场接受,易于机械或人工安装,可有效提高岩体加固的工作效率和可靠性,为解决

深部软岩巷道支护难题和矿井的安全生产提供重要的技术保障,且方法简单,易实施, 省时省力,效率高,具有广泛的实用性。

附图说明

[0011] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

[0012] 图1是本发明的结构原理示意图。

[0013] 图2是锚固段的局部结构放大示意图。

[0014] 图中,1.外锚段锁具,2.垫圈,3.托盘,4.封孔器,5.索体,6.鸟笼式注浆段,7.倒枪刺钉,8.限位块,9.销钉,10.内锚段锁具,11.夹片,12.孔壁。

具体实施方式

[0015] 在图中,该注浆装置包括紧固段A、注浆段B及锚固段C,所述的锚固段C包括倒枪刺钉7、限位块8、销钉9、内锚段锁具10及夹片11,所述的锚固段C有一段管状的内锚段锁具10套装在索体5上,内锚段锁具10上端开有倒枪刺钉槽,槽内通过销钉与倒枪刺钉7铰连接,倒枪刺钉槽的外部焊接有限位块8,限制倒枪刺钉7最终张开的角度为60度,内锚段锁具10的下部设有内锥孔,锥孔与索体5之间吻合装设有三片圆锥形夹片11,夹片11内夹紧索体5,夹片11外贴紧内锚段锁具10的内锥孔面,使索体5与内锚段锁具10牢固连接在一起;所述的注浆段B包括索体5及鸟笼式注浆段6,鸟笼式注浆段6是由多股钢绞线和包含钢绞线内的注浆芯管组合而成,注浆芯管内每隔IOOmm钻有出浆孔,各孔交叉成60度,便于浆液可注入杆体四周的岩体,鸟笼式注浆段6的直径大于索体5的直径且小于钻孔的内径,该结构利于注浆芯管顺利的反向出浆,增加索体5与孔壁间的摩擦力,增加锚固力;所述的紧固段A包括外锚段锁具1、垫圈2、托盘3及封孔器4,所述的外锚段锁具1套装在索体5上,下部固定设有垫圈2、中间向上拱起的盘状托盘3及倒椎体形状的封孔器4,封孔器 4牢固压在锚固钻孔的口部,实现对整个钻孔深度内的全锚和锚索的封闭。

[0016] 在现场施工过程中,具体的施工步骤如下:

(1)利用旋转冲击式钻机对岩层实现快速成孔;

(2)将该大孔径预张拉底板中空注浆装置迅速下放至孔径的底部;

(3)上提注浆装置上部锚固段中的倒枪刺钉7,使倒枪刺钉7牢固锚固在孔底,形成有效生根点;

(4)安装外锚段锁具1,然后利用张拉仪对装置进行张拉,达到设计张拉力后停止张拉。

[0017] (5)对孔径进行注浆,达到设计注浆参数后停注浆,待浆液初凝后进行二次张拉。

Claims (4)

1.大孔径预张拉底板中空注浆装置,该注浆装置包括紧固段A、注浆段B及锚固段C ; 其特征是:所述的锚固段C包括倒枪刺钉(7)、限位块(8)、销钉(9)、内锚段锁具(10)及夹片(11);注浆段B包括索体(5)及鸟笼式注浆段(6);紧固段A包括外锚段锁具(1)、垫圈 (2)、托盘(3)及封孔器(4)。
2.根据权利要求1所述的大孔径预张拉底板中空注浆装置;其特征是:所述的锚固段 C有一段管状的内锚段锁具(10)套装在索体(¾上,内锚段锁具(10)上端开有倒枪刺钉槽,槽内通过销钉与倒枪刺钉(7)铰连接,倒枪刺钉槽的外部焊接有限位块(8),限制倒枪刺钉(7)最终张开的角度为60度,内锚段锁具(10)的下部设有内锥孔,锥孔与索体(5)之间吻合装设有三片圆锥形夹片(11),夹片(11)内夹紧索体(5),夹片(11)外贴紧内锚段锁具(10 )的内锥孔面,使索体(5 )与内锚段锁具(10 )牢固连接在一起。
3.根据权利要求1所述的大孔径预张拉底板中空注浆装置;其特征是:鸟笼式注浆段 (6)是由多股钢绞线和包含钢绞线内的注浆芯管组合而成,注浆芯管内每隔IOOmm钻有出浆孔,各孔交叉成60度,鸟笼式注浆段(6)的直径大于索体(5)的直径且小于钻孔的内径。
4.根据权利要求1所述的大孔径预张拉底板中空注浆装置;其特征是:所述的外锚段锁具(1)套装在索体(5)上,下部固定设有垫圈(2)、中间向上拱起的盘状托盘C3)及倒椎体形状的封孔器(4),封孔器(4)牢固压在锚固钻孔的口部。
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