CN104500115A - 一种预应力全长锚固锚杆支护方法 - Google Patents

一种预应力全长锚固锚杆支护方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种预应力全长锚固锚杆支护方法，包括如下步骤：利用气动锚杆钻机在巷道顶部钻取小孔，钻取小孔后清孔；封孔器端部顶推树脂药卷，以使树脂药卷安装至小孔底部；水泥浆通过注浆管、封孔器注入小孔内，水泥浆将封孔器顶推到小孔孔口停止注浆；停止注浆1min后拔下注浆管，完成注浆工作；将锚杆止浆塞安装在锚杆杆体前端，把带有锚杆止浆塞的锚杆杆体插入小孔内，使锚杆止浆塞封堵在小孔开口上，然后将锚杆杆体旋转推入；插入锚杆杆体，并停止气动锚杆钻机20～40s后移除气动锚杆钻机，最后施加预紧力。本发明的有益效果在于：采取高流通瞬时拟态高强水泥浆在安装药卷时进行注浆，施工工序只增加注浆环节，工艺基本不变。

Description

一种预应力全长锚固锚杆支护方法
技术领域
本发明涉及矿用巷道支护技术领域，尤其涉及一种预应力全长锚固锚杆支护方法。
背景技术
锚杆支护目前在岩土领域已得到广泛应用，锚杆锚固方式有端锚、加长锚固和全长锚固等锚固方式，为了提高支护效果，减少初期的巷道离层、变形，大多数端锚和加长锚固锚杆都施加预紧力。全长锚固锚杆由于施工工艺复杂，施加预紧力难度大，一般不加预紧力，不能实现全长预应力锚固。
目前普通锚杆的预应力全长锚固一般采用两种形式，都是靠增大钻孔直径，提高孔径比来实现的。一种是采用快慢凝树脂药卷来实现，但在实际应用中，当孔径比不变时由于药卷皮在锚杆顶推旋转下容易形成球形结团，直接阻碍锚杆推进，导致锚杆安装不到位，因此往往采用增大钻孔直径方式解决，但是又存在孔径比不匹配，粘结效果不理想等问题。另外一种是锚杆使用树脂药卷固定，钻孔非黏结段采用大钻头套孔，沿锚杆杆体布置排气管，锚杆安装注浆塞，锚杆安装完成后，注浆来完成预应力全长锚固。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：本发明针对目前预应力全长锚固技术施工难度大，施工技术复杂，另外打大孔等不足，提供一种方法简单、成本低、工作量小和施工工艺变化小的预应力全长锚固锚杆支护方法。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案是：
一种预应力全长锚固锚杆支护方法，包括如下步骤：
a．利用气动锚杆钻机在巷道顶部钻取小孔1，钻取小孔1后清孔；
b．取树脂药卷2，放在小孔1的孔口处，注浆管8顶端连接封孔器7，封孔器7端部顶推树脂药卷2，以使树脂药卷2安装至小孔1底部；
c.将注浆管8与注浆泵连接，打开注浆泵，向注浆管8中注浆，水泥浆10通过注浆管8注入小孔1内，水泥浆10将树脂药卷2包围并将封孔器7顶出，待封孔器7退至小孔1孔口停止注浆，停止注浆1min后拔下注浆管8，完成注浆工作；
d. 将锚杆止浆塞4安装在锚杆杆体3前端，锚杆杆体3顶部与锚杆止浆塞4顶部的距离为50～60mm，把带有锚杆止浆塞4的锚杆杆体3插入小孔1内，使锚杆止浆塞4封堵在小孔1开口上，然后将锚杆杆体3旋转推入，用气动锚杆钻机边推进边加压；
e．插入锚杆杆体3完成后停止气动锚杆钻机，并停止气动锚杆钻机20～40s后移除气动锚杆钻机，拧紧锚杆螺帽6，把锚杆托盘5和锚杆止浆塞4紧压在岩体9上，施加预紧力。
所述的小孔1的孔径为32mm，小孔1的深度为2800mm。
所述的注浆管8采用PU管，具有一定柔性。
所述的水泥浆10包括：以重量份计，水泥：100重量份；硅粉：3～6重量份；聚乙烯醇纤维：0.1～0.22重量份；砂浆增稠剂：0.4～0.6重量份；增稠剂聚丙烯酰胺：0.2～0.3重量份；聚乙烯醇PVA1799：0.25～0.36重量份；聚乙烯醇PVA2088：0.3～0.4重量份，添加剂80～85重量份。
所述的水泥浆10包括：以重量份计，水泥：100重量份；硅粉：3重量份；聚乙烯醇纤维：0.1重量份；砂浆增稠剂：0.4重量份；增稠剂聚丙烯酰胺：0.2重量份；聚乙烯醇PVA1799：0.25重量份；聚乙烯醇PVA2088：0.35重量份，添加剂82重量份，应用于围岩较为完整，但围岩含有遇水膨胀矿物质锚杆锚索施工巷道。
所述的水泥浆10包括：以重量份计，水泥：100重量份；硅粉：3重量份；聚乙烯醇纤维：0.22重量份；砂浆增稠剂：0.45重量份；增稠剂聚丙烯酰胺：0.2重量份；聚乙烯醇PVA1799：0.28重量份；聚乙烯醇PVA2088：0.3重量份，添加剂85重量份，应用于巷修、巷道，围岩较破碎不完整地段，通过增加水泥浆的流通性，可以在注浆时附带对周围岩体进行注浆加固。
所述的水泥浆10包括：以重量份计，水泥：100重量份；硅粉：4重量份；聚乙烯醇纤维：0.2重量份；砂浆增稠剂：0.5重量份；增稠剂聚丙烯酰胺：0.25重量份；聚乙烯醇PVA1799：0.3重量份；聚乙烯醇PVA2088：0.35重量份，添加剂83重量份。
所述的水泥浆10包括：以重量份计，水泥：100重量份；硅粉：5重量份；聚乙烯醇纤维：0.18重量份；砂浆增稠剂：0.55重量份；增稠剂聚丙烯酰胺：0.28重量份；聚乙烯醇PVA1799：0.33重量份；聚乙烯醇PVA2088：0.38重量份，添加剂84重量份。
所述的水泥为525水泥。
所述的添加剂为水。
所述的聚乙烯醇纤维在添料前进行打散处理，利用絮状纤维物料的纤维打散装置进行处理。
本发明的工作原理：巷道顶部钻孔施工完成后，用注浆管将树脂药卷顶推至孔底，注浆；注浆泵将混合后的水泥浆压出至孔底，此时水泥浆将树脂药卷包围，锚杆止浆塞在水泥浆压力作用下后退至孔口，停止注浆，拔下注浆管，此时水泥浆呈现瞬时拟态稳定性挂在孔内不落，插入带锚杆止浆塞的锚杆并旋转顶入安装，药卷固结，施加预紧力。安装第二根锚杆时，随注浆泵开动，水泥浆瞬时实现高流通性，进行注浆。4～6h后注浆段的水泥浆凝固，实现预应力全长锚固。固结后注浆充填体包围在锚杆杆体周围黏结锚杆杆体和岩体，具有高强度和高抗剪切能力。
水泥作为主料固化后充填在钻孔内，包围在锚杆周围起到对锚杆和钻孔围岩的黏结和加固作用；硅粉提高充填水泥强度；聚乙烯醇纤维提高充填体抗剪切能力；砂浆增稠剂，增稠保水；增稠剂聚丙烯酰胺改变水泥浆物理性质提高水泥浆粘稠度，聚乙烯醇改善水泥浆物理性质，提高充填体机械强度。
本发明的有益效果在于：本发明针对目前锚杆预应力全长锚固支护普遍存在采用大钻孔施工工作量大等特点，采取高流通瞬时拟态高强水泥浆进行安装药卷时注浆，注浆后安装锚杆的紧凑施工工艺；施工工序只增加注浆环节，工艺基本不变，时间影响少；锚杆安装后实现预应力，可以有效缓解围岩松动圈发展；水泥浆充填充分，凝固后与围岩充分胶结，将锚杆预应力传递给岩体，能够有效增加岩体抗变形能力。
附图说明
图1是本发明的支护布置示意图；
图2是本发明树脂药卷导入小孔时的施工示意图。
其中，1-小孔，2-树脂药卷，3-锚杆杆体，4-锚杆止浆塞，5-锚杆托盘，6-锚杆螺帽，7-封孔器，8-注浆管，9-岩体，10-水泥浆，11-注浆段。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的实施例。
参照图1-2，本具体实施方式所述的一种预应力全长锚固锚杆支护方法，包括如下步骤：
a．利用气动锚杆钻机在巷道顶部钻取小孔1，钻取小孔1后清孔；
b．取树脂药卷2，放在小孔1的孔口处，注浆管8顶端连接封孔器7，封孔器7端部顶推树脂药卷2，以使树脂药卷2安装至小孔1底部；
c.将注浆管8与注浆泵连接，打开注浆泵，向注浆管8中注浆，水泥浆10通过注浆管8注入小孔1内，水泥浆10将树脂药卷2包围并将封孔器7顶出，待封孔器7退至小孔1孔口停止注浆，停止注浆1min后拔下注浆管8，完成注浆工作；
d. 将锚杆止浆塞4安装在锚杆杆体3前端，锚杆杆体3顶部与锚杆止浆塞4顶部的距离为50～60mm，把带有锚杆止浆塞4的锚杆杆体3插入小孔1内，使锚杆止浆塞4封堵在小孔1开口上，然后将锚杆杆体3旋转推入，用气动锚杆钻机边推进边加压；
e．插入锚杆杆体3完成后停止气动锚杆钻机，并停止气动锚杆钻机20～40s后移除气动锚杆钻机，拧紧锚杆螺帽6，把锚杆托盘5和锚杆止浆塞4紧压在岩体9上，施加预紧力。
所述的小孔1的孔径为32mm，小孔1的深度为2800mm。
所述的注浆管8采用PU管，具有一定柔性。
所述的水泥浆10包括：以重量份计，水泥：100重量份；硅粉：3重量份；聚乙烯醇纤维：0.1重量份；砂浆增稠剂：0.4重量份；增稠剂聚丙烯酰胺：0.2重量份；聚乙烯醇PVA1799：0.25重量份；聚乙烯醇PVA2088：0.35重量份，添加剂82重量份，应用于围岩较为完整，但围岩含有遇水膨胀矿物质锚杆锚索施工巷道。
所述的水泥为525水泥。
所述的添加剂为水。
所述的聚乙烯醇纤维在添料前进行打散处理，利用絮状纤维物料的纤维打散装置进行处理。
本具体实施方式的工作原理：巷道顶部钻孔施工完成后，用注浆管将树脂药卷顶推至孔底，注浆；注浆泵将混合后的水泥浆压出至孔底，此时水泥浆将树脂药卷包围，锚杆止浆塞在水泥浆压力作用下后退至孔口，停止注浆，拔下注浆管，此时水泥浆呈现瞬时拟态稳定性挂在孔内不落，插入带锚杆止浆塞的锚杆并旋转顶入安装，药卷固结，施加预紧力。安装第二根锚杆时，随注浆泵开动，水泥浆瞬时实现高流通性，进行注浆。4～6h后注浆段的水泥浆凝固，实现预应力全长锚固。固结后注浆充填体包围在锚杆杆体周围黏结锚杆杆体和岩体，具有高强度和高抗剪切能力。
水泥作为主料固化后充填在钻孔内，包围在锚杆周围起到对锚杆和钻孔围岩的黏结和加固作用；硅粉提高充填水泥强度；聚乙烯醇纤维提高充填体抗剪切能力；砂浆增稠剂，增稠保水；增稠剂聚丙烯酰胺改变水泥浆物理性质提高水泥浆粘稠度，聚乙烯醇改善水泥浆物理性质，提高充填体机械强度。
本具体实施方式的有益效果在于：本发明针对目前锚杆预应力全长锚固支护普遍存在采用大钻孔施工工作量大等特点，采取高流通瞬时拟态高强水泥浆进行安装药卷时注浆，注浆后安装锚杆的紧凑施工工艺；施工工序只增加注浆环节，工艺基本不变，时间影响少；锚杆安装后实现预应力，可以有效缓解围岩松动圈发展；水泥浆充填充分，凝固后与围岩充分胶结，将锚杆预应力传递给岩体，能够有效增加岩体抗变形能力。
本发明的具体实施例不构成对本发明的限制，凡是采用本发明的相似结构及变化，均在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种预应力全长锚固锚杆支护方法，其特征在于：包括如下步骤：
a．利用气动锚杆钻机在巷道顶部钻取小孔（1），钻取小孔（1）后清孔；
b．取树脂药卷（2），放在小孔（1）的孔口处，注浆管（8）顶端连接封孔器（7），封孔器（7）端部顶推树脂药卷（2），以使树脂药卷（2）安装至小孔（1）底部；
c.将注浆管（8）与注浆泵连接，打开注浆泵，向注浆管（8）中注浆，水泥浆（10）通过注浆管（8）注入小孔（1）内，水泥浆（10）将树脂药卷（2）包围并将封孔器（7）顶出，待封孔器（7）退至小孔（1）孔口停止注浆，停止注浆1min后拔下注浆管（8），完成注浆工作；
d.将锚杆止浆塞（4）安装在锚杆杆体（3）前端，锚杆杆体（3）顶部与锚杆止浆塞（4）顶部的距离为50～60mm，把带有锚杆止浆塞（4）的锚杆杆体（3）插入小孔（1）内，使锚杆止浆塞（4）封堵在小孔（1）开口上，然后将锚杆杆体（3）旋转推入，用气动锚杆钻机边推进边加压；
e．插入锚杆杆体（3）完成后停止气动锚杆钻机，并停止气动锚杆钻机20～40s后移除气动锚杆钻机，拧紧锚杆螺帽（6），把锚杆托盘（5）和锚杆止浆塞（4）紧压在岩体（9）上，施加预紧力。
2.如权利要求1所述的一种预应力全长锚固锚杆支护方法，其特征在于：所述的小孔（1）的孔径为32mm，小孔（1）的深度为2800mm。
3.如权利要求1所述的一种预应力全长锚固锚杆支护方法，其特征在于：所述的注浆管（8）采用PU管。
4.如权利要求1所述的一种预应力全长锚固锚杆支护方法，其特征在于：所述的水泥浆（10）包括：以重量份计，水泥：100重量份；硅粉：3～6重量份；聚乙烯醇纤维：0.1～0.22重量份；砂浆增稠剂：0.4～0.6重量份；增稠剂聚丙烯酰胺：0.2～0.3重量份；聚乙烯醇PVA1799：0.25～0.36重量份；聚乙烯醇PVA2088：0.3～0.4重量份，添加剂80～85重量份。
5.如权利要求4所述的一种预应力全长锚固锚杆支护方法，其特征在于：所述的水泥浆（10）包括：以重量份计，水泥：100重量份；硅粉：3重量份；聚乙烯醇纤维：0.1重量份；砂浆增稠剂：0.4重量份；增稠剂聚丙烯酰胺：0.2重量份；聚乙烯醇PVA1799：0.25重量份；聚乙烯醇PVA2088：0.35重量份，添加剂82重量份。
6.如权利要求4所述的一种预应力全长锚固锚杆支护方法，其特征在于：所述的水泥浆（10）包括：以重量份计，水泥：100重量份；硅粉：3重量份；聚乙烯醇纤维：0.22重量份；砂浆增稠剂：0.45重量份；增稠剂聚丙烯酰胺：0.2重量份；聚乙烯醇PVA1799：0.28重量份；聚乙烯醇PVA2088：0.3重量份，添加剂85重量份。
7.如权利要求4至6中任一项所述的一种预应力全长锚固锚杆支护方法，其特征在于：所述的水泥为525水泥。
8.如权利要求4至6中任一项所述的一种预应力全长锚固锚杆支护方法，其特征在于：所述的添加剂为水。
9.如权利要求4至6中任一项所述的一种预应力全长锚固锚杆支护方法，其特征在于：聚乙烯醇纤维在添料前进行打散处理，利用絮状纤维物料的纤维打散装置进行处理。
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