CN109296390B - 破碎围岩巷道的锚索支护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种破碎围岩巷道的锚索支护方法，首先按照破碎围岩巷道断面支护设计的要求，向围岩中施工锚孔，施工锚孔后立即将既能先注浆又能后施加预应力的预应力注浆锚索插入锚孔中，孔口用封孔材料封堵，通过连接管将注浆设备的注浆管与钢管连接在一起，按照传统注浆方法向破碎围岩中注浆，注浆压力达到设计压力时，注浆结束，撤除注浆设备。本发明彻底解决了现有预应力锚索不能注浆、注浆锚索不能施加预应力的问题的矛盾，实现了锚索先注浆后施加预应力的这一多年来困扰技术人员的难题，彻底解决了严重破碎围岩巷道的支护问题。

Description

破碎围岩巷道的锚索支护方法

技术领域

本发明涉及地下巷道支护技术，尤其涉及巷道支护用的锚索。

背景技术

在地下巷道支护中，采用锚索支护已很普遍。根据锚索支护方式有预应力锚索和中空注浆锚索等。

预应力锚索体由高强度钢筋、钢绞线或螺纹钢筋构成。工作原理是，锚索的一端锚固在锚索安装孔(以下简称锚孔)底部，称为锚固端又称锚固段或锚根，另一端在锚孔外施加拉力再用锁具锁紧，称为外锚头或外锚固段，通过预应力方法把软弱岩体与稳固岩层联在一起，从而改变巷道岩体的应力状态，提高巷道围岩的整体性和强度。预应力锚索施工时，需专门的拉紧装置和机具。按锚固端结构形式分为机械式和胶结式两大类，胶结式又分为砂浆胶结和树脂胶结两类。外锚头是锚索借以提供张拉吨位和锁定的部位，其种类有锚塞式、螺纹式、钢筋混凝土圆柱体锚墩式、墩头锚式和钢构架式等。预应力锚索一般适用于围岩整体性比较稳定的巷道。

对于围岩整体性比较差的巷道一般采用注浆锚索。注浆锚索是将锚索体安装在锚孔中，再向锚孔中高压注浆，浆液通过锚孔进入围岩缝隙中，将破碎围岩胶结成整体。注浆锚索多采用中空注浆锚索，它内部为中空结构，自带注浆芯管，由多根钢筋缠绕在注浆芯管上，通过注浆芯管向锚孔中高压注浆。中空注浆锚索顶端可用树脂药卷端锚后，在孔外立即施加预紧力进行承载，然后再进行注浆。这种锚索结构为压力型锚索结构。一般压力型锚索的受力过程是：张拉预应力-钢绞线-承载板-注浆固体-围岩，往往由于注浆固体强度不够，不能施加较大预应力，使围岩在承载板周围破坏，使得锚索产生较大的位移。

因此，对于断层带等严重破碎的围岩巷道，一般在掘进后应立即注浆胶结围岩，否则坍塌不成巷；围岩注浆胶结后，如果不施加预紧力，该类巷道的后期支护效果将受到极大影响，大大缩短服务年限。所以目前的预应力锚索和中空注浆锚索都解决不了围岩破碎巷道的支护问题。

另外，近年来很多早期巷道随着矿井开采时间的延长，在动压作用下，围岩破碎严重，早期的支护体系丧失作用，安全生产存在重大隐患。象这类严重破碎围岩巷道的修复支护问题，和前述的断层带巷道一样，一直困扰着技术人员，到目前还没一种有效的锚固支护方法。

发明内容

为了解决严重破碎围岩巷道的支护问题，本发明提出一种新的锚索支护方法。

本发明的技术方案是：

一种破碎围岩巷道的锚索支护方法，其特征在于：

第一步，截取小于锚孔深度5-10mm长度的、直径与锚孔直径匹配的一段钢管，钢管壁上加工上若干出浆孔；加工与钢管外径一致的承载板，承载板上加工上可穿过无粘结钢绞线的通孔；

第二步，截取大于锚孔深度200-300mm长度的一段无粘结钢绞线，要求无粘结钢绞线的抗拉强度大于锚索预紧力的设计强度；加工与钢管外径一致的承载板，承载板上加工上可穿过无粘结钢绞线的通孔；

第三步，将无粘结钢绞线的前端剥掉外皮露出裸线头5-10mm，然后穿入钢管中，前端裸线头露出钢管后安装上承载板，并用将锁头裸线头固紧，备用；

第四步，按照破碎围岩巷道断面支护设计的要求，向围岩中钻孔，钻孔后立即将上述钢管并携带着无粘结钢绞线插入锚孔中，孔口用封孔材料封堵，通过连接管将注浆设备的注浆管与钢管连接在一起，按照传统注浆方法向破碎围岩中注浆，注浆压力达到设计压力时，注浆结束，撤除注浆设备；

上述的封孔材料可用快硬水泥或止浆塞，选其中一种。

第五步，待浆液凝固后，将露出孔外的无粘结钢绞线剥掉外皮露出裸线头，安装上承载托盘，按照传统方法利用拉紧装置为无粘结钢绞线施加预应力，达到设计的预应力时，安装上锁具，撤除拉紧装置，施工完毕。

为了实现上述方法，本发明提供一种预应力注浆锚索，其特征在于，它包括钢管和无粘结钢绞线；所述的钢管直径与锚孔相匹配，可顺利插入锚孔中，长度小于锚孔深度5-10mm，钢管壁上设有若干出浆孔；所述的无粘结钢绞线直径小于钢管直径，长度大于锚孔深度200-300mm；所述的无粘结钢绞线插入钢管中，其前、后端均伸出钢管，伸出钢管后剥掉外皮露出裸线头；前端裸线头上安装有承载板和锁头，要求承载板直径与钢管外径一致，通过承载板和锁头使无粘结钢绞线前端阻挡在钢管前端面上。

本发明的工作原理和积极效果：

1.由于先注浆后浆液只与无粘结钢绞线的外皮发生粘结，而钢绞线芯外皮之间仍可滑动，不影响注浆后在施加预应力，彻底解决了现有预应力锚索不能注浆、注浆锚索不能施加预应力的问题的矛盾，实现了锚索先注浆后施加预应力的这一多年来困扰技术人员的难题，彻底解决了严重破碎围岩巷道的支护问题。

2.对于严重破碎围岩巷道，开挖后可立即打锚孔，采用本发明的方法立即高压注浆，浆液进入岩体中进行胶结，防止围岩坍塌，迅速提高围岩的稳定性。在注浆材料凝结硬化过程中，巷道围岩自动产生变形，释放应力，待变形一定量时再进行张拉施加预紧力，预紧力的承载体位于锚索最底部，属于“压力型”锚索的支护原理，有效控制围岩后期的变形，达到长期有效支护的目的。

3.本发明的受力传递过程是：张拉预应力-钢绞线-承载板-钢管及其注浆固体-围岩，其中钢管及其注浆固体形成“钢管混凝土柱”的理想结构，与一般的压力型锚索相比，大大地提高注浆固体的稳定性，使得锚固力大大地提高。

附图说明

图1是本发明实施例预应力注浆锚索在锚孔中的状态示意图；

图2是本发明实施例预应力注浆锚索放大后的构造意图；

图3是本发明实施例预应力注浆锚索支护情况的示意图。

图中，1-锁具，2-承载托盘，3-钢管，4-出浆孔，5-无粘结钢绞线，6-承载板，7-锁头，8-封孔材料，9-破碎围岩，10-锚孔，11-外皮。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。

如图1、图2和图3所示，一种破碎围岩巷道的锚索支护方法，如下步骤：

第一步，截取小于锚孔10深度5-10mm长度的、直径与锚孔10直径匹配的一段钢管3，钢管3壁上加工上若干出浆孔4；加工与钢管3外径一致的承载板6，承载板6上加工上可穿过无粘结钢绞线5的通孔；

第二步，截取大于锚孔10深度10-20mm的直径小于钢管3直径的一段无粘结钢绞线5，要求无粘结钢绞线5的抗拉强度大于锚索预紧力的设计强度；加工与钢管3外径一致的承载板6，承载板6上加工上可穿过无粘结钢绞线5的通孔；

第三步，将无粘结钢绞线5的前端剥掉外皮11露出裸线头，然后穿入钢管3中，前端裸线头露出钢管3后安装上承载板6，并用锁头7把裸线头固紧，备用；

第四步，按照破碎围岩巷道断面支护设计的要求，向破碎围岩9中钻锚孔10，锚孔后立即将上述钢管3并携带着无粘结钢绞线5插入锚孔10中(如图3所示)，孔口用封孔材料8封堵，通过连接管将注浆设备的注浆管与钢管3连接在一起，按照传统注浆方法向破碎围岩9中注浆，注浆压力达到设计压力时，注浆结束，撤除注浆设备；

上述的封孔材料8用快硬水泥或止浆塞。

第五步，待浆液凝固后，将露出孔外的无粘结钢绞线5剥掉外皮11露出裸线头，安装上承载托盘2，按照传统方法利用拉紧装置为无粘结钢绞线5施加预应力，达到设计的预应力时，安装上锁具1，撤除拉紧装置(如图3所示)，施工完毕。

如图2所示，一种上述方法使用的预应力注浆锚索，它包括钢管3和无粘结钢绞线5；所述的钢管3与锚孔直径相匹配，长度小于锚孔深度5-10mm，钢管3壁上设有若干出浆孔4；所述的无粘结钢绞线5直径小于钢管3直径，长度大于锚孔深度10-15mm；所述的无粘结钢绞线5插入钢管3中，其前、后端伸出头均剥掉外皮11露出裸线头；前端裸线头上安装有承载板6和锁头7，要求承载板6直径与钢管3外径一致，通过承载板6和锁头7使无粘结钢绞线5前端阻挡在钢管3前端面上；无粘结钢绞线5的后端裸线头上安装有承载托盘2和锁具1。

Claims (1)

1.一种破碎围岩巷道的锚索支护方法，其特征在于：

第一步，截取小于锚孔深度5-10mm长度的、直径与锚孔直径匹配的一段钢管，钢管壁上加工上多个出浆孔；加工与钢管外径一致的承载板，承载板上加工上可穿过无粘结钢绞线的通孔；

第二步，截取大于锚孔深度10-20mm长度的直径小于钢管直径的一段无粘结钢绞线，要求无粘结钢绞线的抗拉强度大于锚索预紧力的设计强度；

第三步，将无粘结钢绞线的前端剥掉5-10mm长度的外皮露出裸线头，然后穿入钢管中，前端裸线头露出钢管后安装上承载板，并用锁头将裸线头固紧，备用；

第四步，按照破碎围岩巷道断面支护设计的要求，向围岩中施工锚孔，施工锚孔后立即将上述钢管并携带着无粘结钢绞线插入锚孔中，孔口用封孔材料封堵，通过连接管将注浆设备的注浆管与钢管连接在一起，按照传统注浆方法向破碎围岩中注浆，注浆压力达到设计压力时，注浆结束，撤除注浆设备；

上述的封孔材料为快硬水泥或止浆塞其中一种；

第五步，待浆液凝固后，将露出孔外的无粘结钢绞线剥掉外皮露出裸线头，安装上承载托盘，按照传统方法利用拉紧装置为无粘结钢绞线施加预应力，达到设计的预应力时，安装上锁具，撤除拉紧装置，施工完毕。

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