CN103643977B - 一种全锚分区让压注浆锚杆及其使用方法 - Google Patents

一种全锚分区让压注浆锚杆及其使用方法 Download PDF

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Abstract

一种全锚分区让压注浆锚杆及其使用方法,锚杆包括中空锚杆体、锚杆托盘和锁具螺母,将中空锚杆体截成段长体,段长体与段长体之间均设有经中空连接螺栓连接在一起的杆体让压装置;杆体让压装置包括套装在让压注浆管段上的套筒,套筒内依次设有扁平型压力传感器和顶靠在阻挡螺母上的压缩弹簧,各扁平型压力传感器经导线连接有分区注浆指示器;本发明的锚杆能够实现对深部巷道围岩的多个破裂分区进行“多点”自动让压,进而有效地释放围岩内部的非协调变形破坏压力,避免锚杆杆体被拉断失效,同时能够准确地掌握每个围岩破裂分区的最佳注浆时机,及时、有针对性地对每个破裂分区进行独立地注浆加固,有效地提高了深部巷道分区破裂化围岩的稳定性。

Description

一种全锚分区让压注浆锚杆及其使用方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种全锚分区让压注浆锚杆及其使用方法,尤其是一种适用于矿山井巷、隧道等岩土工程锚固支护的深部巷道分区破裂化围岩加固的全锚分区让压注浆锚杆及其使用方法。

背景技术

[0002] 随着大规模矿山开采和开采深度的加大,与浅部井巷工程相比,深部工程岩体处于“三高一扰动”(即高地应力、高地温、高岩溶水压以及强烈的开采扰动)的复杂地质力学环境中。当在深部岩体中掘出巷道以后,巷道围岩中往往会产生若干个交替分布的破裂带的特有现象,即分区破裂化现象,从而导致了深部巷道围岩变形破坏表现出显著的非连续性和非协调性。当采用传统的锚杆形式对深部巷道围岩进行加固时,锚杆杆体往往不能适应巷道围岩大变形的这种非连续性和非协调性,从而造成锚杆杆体在围岩多个破裂分区处被拉断破坏而失效,进而引发巷道冒顶、偏帮等事故。

[0003] 理论研宄表明,为了有效地控制深部巷道分区破裂化围岩的稳定,支护系统应当至少具有以下三个方面的功能:①能够施加足够的初始预紧力,主动控制围岩内部破裂的发展速率;②具有“多点”让压功能,能够确保有效地释放掉围岩内部多个破裂分区处的剧烈变形能,③能够及时、准确地对已经发育形成的每一个围岩破裂分区进行注浆加固,提高破裂围岩的承载能力。

[0004] 基于以上支护思想,近年来不少具有让压和注浆功能的锚杆形式和支护方法被不断地开发出来,如中国专利 CN201210385308.3、CN201210450561.2、CN02112233.4 以及CN201210488656.3等等,但是这些锚杆支护形式和方法应用于深部巷道围岩控制中仍存在诸多的缺陷,如多数的让压注浆锚杆在锚固初期都不能进行全长锚固,初期锚固力低;同时,这些锚杆大都是将让压装置设在了围岩表面的锚杆外露端附近,因而锚杆杆体无法实现对围岩内部多个破裂分区处的让压作用;此外,现有的这些锚杆形式和支护方法均无法准确获得巷道围岩注浆加固的最佳时机。

发明内容

[0005] 技术问题:本发明的目的是针对现有技术中的不足之处,提供一种结构简单、可提高深部巷道围岩稳定性、具有高初锚力、“多点”自动让压、多次分区注浆,以及能够自动指示最佳注浆时机的全锚分区让压注浆锚杆及其使用方法。

[0006] 技术方案:本发明的全锚分区让压注浆锚杆,包括中空锚杆体、设在中空锚杆体上的锚杆托盘和锁具螺母,将所述的中空锚杆体截成0.5-1.0m的段长体,段长体与段长体之间均设有经中空连接螺栓连接在一起的杆体让压装置;每个所述段长体均包括锚固管段、与锚固管段相连的让压注浆管段和设在让压注浆管段端部的阻挡螺母,让压注浆管段管壁上布有多个出浆孔;所述的杆体让压装置包括套装在让压注浆管段上的套筒,套筒内依次设有扁平型压力传感器和顶靠在阻挡螺母上的压缩弹簧,各扁平型压力传感器经导线连接有分区注浆指示器;所述套筒的内壁上开有多个凹槽,所述阻挡螺母的外表面上设有与套筒内壁凹槽个数相匹配的多个凸肋。

[0007] 所述套筒的内壁上开有多个凹槽为2-4个;所述的分区注浆指示器中设有多个与杆体让压装置数量一致的指示灯。

[0008] 本发明的全锚分区让压注浆锚杆的使用方法:

[0009] 首先在围岩中钻出与杆体让压装置外径一致的钻孔,然后将组装好的分区让压注浆锚杆和多卷锚固剂药卷一起送入钻孔中,进行全长锚固,在分区让压注浆锚杆外露段安装锚杆托盘,拧上锁具螺母,并按照设计要求施加预紧力,将连接各扁平型压力传感器的经导线引出连接到分区注浆指示器上;

[0010] 当巷道围岩内部某处发生局部破裂时,距离此处最近的杆体让压装置开始让压工作,随着该处围岩破裂区的不断发展,位于杆体让压装置中的压缩弹簧被逐渐压缩,与此同时此处的让压注浆管段杆体被逐渐从杆体让压装置中拉出,确保了此处锚杆杆体不被拉断破坏;

[0011] 当杆体让压装置内的压缩弹簧被压缩至极限时,此时大部分的让压注浆管段杆体已被从杆体让压装置中拉出,且杆体上的出浆孔全部露出,此时位于钻孔外的分区注浆指示器上与该处杆体让压装置相对应的指示灯开始变亮,表示此刻可以对该围岩破裂分区进行注浆加固;将专用的注浆设备连接到分区让压注浆锚杆外露端上,使浆液通过围岩破裂分区处杆体上的出浆孔缓慢地渗透至围岩的破裂区中,当注浆压力或者注浆量达到设定值后,关闭注浆设备,停止注浆。

[0012] 有益效果:本发明适用于深部巷道分区破裂化围岩的全锚分区让压和注浆加固,与现有技术相比,具有以下优点:

[0013] ①可对安装的注浆锚杆进行初始全长锚固,提供较高的初始预紧力,进而主动控制深部巷道围岩内部破裂的发展速率;

[0014] ②可实现对深部巷道围岩内部不同破裂分区处进行独立、多点让压,有效释放围岩内部不同破裂分区处产生的剧烈变形能,确保锚杆杆体不被拉断失效;

[0015] ③能够准确捕获围岩内部每个破裂分区的最佳注浆时机,从而及时、有针对性地对每个破裂分区进行注浆加固,确保深部巷道围岩的长期稳定;

[0016] ④锚杆易于组装,可根据设计需要自由调节杆体长度,便于现场施工,且利用一根锚杆可实现对围岩不同破裂位置分别进行多次、独立的让压和注浆,简化了施工工序,节省了大量的人力和物力。

附图说明

[0017] 图1为本发明的结构示意图;

[0018] 图2为本发明的一个中空锚杆体的结构示意图;

[0019] 图3为本发明的一个杆体让压装置的结构示意图;

[0020] 图4为图1中A—A截面结构图。

[0021] 图中:1 一中空锚杆体;2—杆体让压装置;3 —中空连接螺栓;4一分区注浆指示器;5—导线;6—锚杆托盘;7—锁具螺母;1_1 一锚固管段;1_2—让压注浆管段;1-3—阻挡螺母;1-4一出楽孔;2_1—套筒;2_2—压缩弹簧;2_3—扁平型压力传感器。

具体实施方式

[0022] 下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的说明:

[0023] 如附图1所示,本发明的全锚分区让压注浆锚杆,主要由中空锚杆体1、杆体让压装置2、分区注浆指示器4、锚杆托盘6和锁具螺母7构成;锚杆托盘6和锁具螺母7设在中空锚杆体I上,将所述的中空锚杆体I截成0.5-1.0m的段长体,段长体与段长体之间均设有经中空连接螺栓3连接在一起的杆体让压装置2 ;所述的分区注浆指示器4中设有多个与杆体让压装置2数量一致的指示灯,以反映围岩内部不同破裂分区处的让压情况以及锚杆杆体受力情况。每个所述段长体均包括锚固管段1-1、与锚固管段1-1相连的让压注浆管段1-2和设在让压注浆管段1-2端部的阻挡螺母1-3,让压注浆管段1-2管壁上布有多个出浆孔1-4,如附图2所示。为提高锚杆杆体锚固力,锚固管段1-1的外表面加工成外螺纹,让压注浆管段1-2的外表面光滑,其上装有杆体让压装置2,为便于对让压以后的破裂围岩分区进行注浆,让压注浆管段1-2上顺序钻有多组交叉成90°的出浆孔1-4。所述的杆体让压装置2包括套装在让压注浆管段1-2上的套筒2-1,套筒2-1内依次设有扁平型压力传感器2-3和顶靠在阻挡螺母1-3上的压缩弹簧2-2,如图3所示。各扁平型压力传感器2-3经导线5连接有分区注浆指示器4,当分区注浆指示器4接收到的某个扁平型压力传感器2-3的信号超过预设的阀值时,与此对应的指示灯变亮,表示此时锚杆让压结束,可对该处的围岩破裂分区进行注浆,否则该指示灯灭,压缩弹簧2-2嵌装在套筒2-1内部,套筒2-1的一端完全开口,另一端开有直径等于中空锚杆体I外径的圆孔,压缩弹簧2-2的内径大于中空锚杆体I外径,初始长度小于套筒2-1高度,压缩弹簧2-2的刚度小于中空锚杆体I的刚度,以确保锚杆杆体在围岩破裂分区处能够及时让压释放较大的变形压力,为便于两个相邻杆体让压装置2之间的连接,套筒2-1完全开口一端的内表面加工成内螺纹,以安设中空连接螺栓3。所述套筒2-1的内壁上开有多个凹槽,所述阻挡螺母1-3的外表面上设有与套筒2-1内壁凹槽个数相匹配的多个凸肋,以限制中空锚杆体I的转动,所述套筒2-1的内壁上开有多个凹槽为2-4个,如图4所示。设在中空锚杆体I的让压注浆管段1-2端部的阻挡螺母1-3,可以确保当杆体受力变形时,能够及时地将杆体载荷传递至压缩弹簧2-2上。

[0024] 本发明的全锚分区让压注浆锚杆的使用方法:

[0025] 施工时,首先在围岩中钻出与杆体让压装置2外径一致的钻孔,然后将组装好的分区让压注浆锚杆和多卷锚固剂药卷一起送入钻孔中,进行全长锚固,在分区让压注浆锚杆外露段安装锚杆托盘6,拧上锁具螺母7,并按照设计要求施加预紧力,将连接各扁平型压力传感器2-3的导线5引出连接到分区注浆指示器4上;当巷道围岩内部某处发生局部破裂时,距离此处最近的杆体让压装置2开始让压工作,随着该处围岩破裂区的不断发展,位于杆体让压装置2中的压缩弹簧2-2被逐渐压缩,与此同时此处的让压注浆管段1-2杆体被逐渐从杆体让压装置2中拉出,在该过程中围岩破裂分区产生的剧烈变形能得到了合理地释放,确保了此处锚杆杆体不被拉断破坏;

[0026] 当杆体让压装置2内的压缩弹簧2-2被压缩至极限时,此时大部分的让压注浆管段1-2杆体已被从杆体让压装置2中拉出,且杆体上的出浆孔1-4全部露出,此时位于钻孔外的分区注浆指示器4上与该处杆体让压装置2相对应的指示灯开始变亮,表示此刻可以对该围岩破裂分区进行注浆加固;将专用的注浆设备连接到分区让压注浆锚杆外露端上,使浆液通过围岩破裂分区处杆体上的出浆孔1-4缓慢地渗透至围岩的破裂区中,当注浆压力或者注浆量达到设定值后,关闭注浆设备,停止注浆。同理,当围岩内部其他区域发生局部破裂时,与此对应的杆体让压装置2和分区注浆指示器4会进行类似的工作;重复以上步骤,可对深部巷道围岩内部的多个其它破裂分区分别进行独立的让压与注浆加固。

Claims (4)

1.一种全锚分区让压注浆锚杆,包括中空锚杆体(I)、设在中空锚杆体(I)上的锚杆托盘(6)和锁具螺母(7),其特征在于:将所述的中空锚杆体(I)截成0.5-1.0m的段长体,段长体与段长体之间均设有经中空连接螺栓(3)连接在一起的杆体让压装置(2);每个所述段长体均包括锚固管段(1-1)、与锚固管段(1-1)相连的让压注浆管段(1-2)和设在让压注浆管段(1-2)端部的阻挡螺母(1-3),让压注浆管段(1-2)管壁上布有多个出浆孔(1-4);所述的杆体让压装置(2)包括套装在让压注浆管段(1-2)上的套筒(2-1),套筒(2-1)内依次设有扁平型压力传感器(2-3)和顶靠在阻挡螺母(1-3)上的压缩弹簧(2-2),各扁平型压力传感器(2-3)经导线(5)连接有分区注浆指示器(4);所述套筒(2-1)的内壁上开有多个凹槽,所述阻挡螺母(1-3)的外表面上设有与套筒(2-1)内壁凹槽个数相匹配的多个凸肋。
2.根据权利要求1所述的全锚分区让压注浆锚杆,其特征在于:所述套筒(2-1)的内壁上开有多个凹槽为2-4个。
3.根据权利要求1所述的全锚分区让压注浆锚杆,其特征在于:所述的分区注浆指示器(4)中设有多个与杆体让压装置(2)数量一致的指示灯。
4.根据权利要求1所述全锚分区让压注浆锚杆的使用方法,其特征在于: 首先在围岩中钻出与杆体让压装置(2)外径一致的钻孔,然后将组装好的分区让压注浆锚杆和多卷锚固剂药卷一起送入钻孔中,进行全长锚固,在分区让压注浆锚杆外露段安装锚杆托盘(6),拧上锁具螺母(7),并按照设计要求施加预紧力,将连接各扁平型压力传感器(2-3)的导线(5)引出连接到分区注浆指示器(4)上; 当巷道围岩内部某处发生局部破裂时,距离此处最近的杆体让压装置(2)开始让压工作,随着该处围岩破裂分区的不断发展,位于杆体让压装置(2)中的压缩弹簧(2-2)被逐渐压缩,与此同时压缩弹簧(2-2)处的让压注浆管段(1-2)杆体被逐渐从杆体让压装置(2)中拉出,确保了此处锚杆杆体不被拉断破坏; 当杆体让压装置(2)内的压缩弹簧(2-2)被压缩至极限时,此时大部分的让压注浆管段(1-2)杆体已被从杆体让压装置(2)中拉出,且杆体上的出浆孔(1-4)全部露出,此时位于钻孔外的分区注浆指示器(4)上与该处杆体让压装置(2)相对应的指示灯开始变亮,表示此刻可以对该围岩破裂分区进行注浆加固;将专用的注浆设备连接到分区让压注浆锚杆外露端上,使浆液通过围岩破裂分区处杆体上的出浆孔(1-4)缓慢地渗透至围岩的破裂区中,当注浆压力或者注浆量达到设定值后,关闭注浆设备,停止注浆。
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