CN109519202A - 一种自旋锚注管 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种自旋锚注管，包括锚管体和内注张拉套件；所述锚管体包括钢管，所述钢管一端设有纵向裂纹，另一端设有变径套头，所述变径套头和纵向裂纹之间依次设有托盘、挡圈、橡胶止浆塞和锚固旋丝，所述挡圈焊接在钢管上且距离变径套头200～400mm，所述橡胶止浆塞紧挨挡圈，所述锚固旋丝焊接在钢管管体上；所述内注张拉套件包括穿过钢管的内注张拉管，所述内注张拉管靠近纵向裂纹一端焊接椎体，另一端在变径套头外侧设有初锚螺母。该自旋锚注管高压注浆，能够提高扩散半径，提高锚管支护性能，注浆可靠，施工便利。
Description
技术领域
本发明涉及一种自旋锚注管。
背景技术
近年来，随着采矿规模的日益增大，开采深度的逐年增加，煤矿开采深度以每年8～12m/年的速度增加，东部矿井正以每年10～25m/年速度发展，煤矿巷道围岩的压力也越来越大，尤其深部巷道位于采动影响、软弱岩层和破碎带等不稳定岩体中，围岩弱面发育，使得巷道围岩稳定性差，这就给巷道围岩控制和维护带来了极大的困难。在这些复杂困难条件下，采用常规的锚杆/锚索或架棚进行支护，无法满足巷道围岩控制的要求，巷道变形破坏严重，维护成本高。
高强锚注支护技术是最近几年发展起来的一项针对复杂困难条件下的巷道支护新技术，它采用高强中空锚管、高强抗缩性注浆材料、高注浆压力对大范围围岩进行锚注加固，即所谓"三高一大"锚注体系。中空锚管采用一次成型技术，安装后能立即承载，具有支护及时性；锚管采用手动张拉，可施加高预紧力，具有支护主动性；注浆后由端锚转变为全锚，同时注浆材料的扩散对围岩进行加固，提高了围岩的整体性和承载能力，这些特点在复杂困难条件下的巷道支护中效果十分显著。
现代岩石力学的基本理论表明，巷道围岩控制技术的核心和关键就是采用工程手段保持和提高围岩强度，充分利用围岩自身的强度来保持支护围岩系统的稳定性。锚注支护技术能够通过改善破碎围岩物理力学性质，在原位对岩土进行加固或改性，使一定范围内岩土体成为工程结构不可分割的一部分，进而提高岩体围岩强度，发挥围岩自身承载力等方式来有效控制围岩变形，进而显著改善巷道支护效果，较为完善地解决了一些棘手的岩土工程稳定与安全问题，已显示出是
一种极具潜力的巷道围岩控制技术，它不仅符合现代复杂条件下巷道围岩控制理论，实践也证明了它在技术经济上具有很大的优越性，一时间而成为国内外采矿界较为前沿的理论技术。
我国从上世纪八十年代在煤矿采用锚注支护加固巷道，如山东龙口矿区采用注浆加固与锚喷支护联合治理软岩取得成效，徐州旗山矿应用锚注支护技术维护巷道取得成功。最近几年锚注支护、注浆加固技术在深井巷道和软岩巷道中发展迅速。如淮南矿区提出“逢修必注，不注不修”的理念用锚注支护进行修复巷道，并制定了相应的注浆加固施工规范和验收标准，对新掘大巷和煤巷也积极推广锚注支护，如沿空掘巷、沿空留巷就推广应用锚注支护取得了较好的技术经济效益。在我国的其它深井矿区，如新汶、铁法、鹤岗、淮北等矿区也在积极地试验和推广锚注支护，替代架棚支护，并不断研发高性能的锚注支护材料和配套的施工机具，研制高强大直径的注浆锚杆、注浆锚索、高压注浆泵和底板钻机等，使锚注支护技术不断完善和提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自旋锚注管，包括锚管体和内注张拉套件；所述锚管体包括钢管11，所述钢管11一端设有纵向裂纹12，另一端设有变径套头13，所述变径套头13和纵向裂纹12之间依次设有托盘14、挡圈15、橡胶止浆塞16和锚固旋丝17，所述挡圈15焊接在钢管11上且距离变径套头13200～400mm，所述橡胶止浆塞16紧挨挡圈15，所述锚固旋丝17焊接在钢管11管体上；所述内注张拉套件包括穿过钢管11的内注张拉管21，所述内注张拉管21靠近纵向裂纹12一端焊接椎体22，另一端在变径套头13外侧设有初锚螺母23。
自旋锚注管施工工艺：1.垂直岩面钻孔，用直径42～45mm的钻头钻孔；2.将自旋锚注管旋转安装到托盘14紧贴岩面；3.旋转内螺管，初锚固定自旋锚管；4.准备浆液，采用注浆专用膨胀渗透液，按照专用搅拌桶使用说明添加水和注浆料后搅拌待用；5.链接检查橡胶止浆塞16确保密封的情况下，链接注浆嘴并注浆；6.待注浆浆液渗漏出来后暂停注浆，等待一分钟后补浆，如此反复，直到注浆压力达到1Mpa为止。
在本发明的一种实施方式中，所述内注张拉管21的孔径为φ4～φ8。
在本发明的一种实施方式中，所述挡圈15的外径尺寸为φ40。
在本发明的一种实施方式中，所述纵向裂纹12为2～6个。
在本发明的一种实施方式中，所述橡胶止浆塞16为48mm×30mm的椭球形。
采用本发明的技术方案，有以下有益的技术效果：
(1)防水、防锈蚀，延长服务年限；
采用高强防腐自旋注锚管支护，可以利用浆液封堵围岩裂隙，隔绝空气，防止围岩风化，且能防止围岩被水浸湿而降低围岩的本身强度，此外，通过注浆可以实现锚管的全长锚固，阻止水和空气对锚管的持续腐蚀侵害。
(2)提高围岩强度，增强巷道围岩的自承能力；
注浆后浆液将松散破碎的巷道围岩胶结成整体，从而改善了岩石的内聚力、内摩擦角及弹性模量等物理力学性质，进而提高了巷道围岩的整体强度，实现利用围岩本身作为支护结构的一部分；且与原岩形成一个整体，使巷道保持稳定而不易产生破坏。
(3)安装后立即承载，阻止围岩变形破坏；
安装后，在不注浆的情况下也能立刻承受较大载荷作用，达到主动支护，限制巷道围岩的变形破坏。
(4)高压注浆，提高扩散半径；
高强注浆锚索采用高预紧力紧固及封孔，因此可以实现高压注浆(最高7MPa)，大大提高了浆液扩散半径和对破碎围岩的压密作用，从而提高了围岩的承载能力。
(5)全长锚固，提高锚管支护性能；
采用高强锚注支护形式，锚管由端锚变成了全长锚固，浆液固化后满足了预紧力要求，大大提高了锚固强度和锚固可靠性，能够有效传递载荷，提高支护体轴向约束及径向约束的作用，避免锚管因动压影响而卸载或被剪断、拉断。
(6)注浆可靠，施工便利；
高强防腐自旋注浆锚管为中空结构，自带芯管，安装时采用反向注浆，不但消除了产生气穴空洞的可能，保证注浆浆液充满钻孔，与原有注浆锚杆相比，省去了排气管和注浆管专用接头，也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。
(7)注浆简便，浆液固化时间可调，强度高；
采用风动注浆系统，安全可靠，施工简便，注浆材料可根据现场情况选用泥基材料或化学基材料，浆液固化时间可根据巷道不同破坏类型加固需要进行调节，且固化后强度在55Mpa以上，高于原有破碎岩块。
与单纯采用锚杆/锚索支护相比，锚注支护既通过注浆加固围岩，又给锚管提供了可靠的着力基础；既能有效地提高围岩的自身强度又能改善支护体的支护特性，使围岩承载能力得到显著提高，巷道变形量明显降低，是一种非常好的主动支护形式，它具有强初撑、急增阻、高承载的特性，能够比较好地解决高应力区、断层带附近以及“三软”地层由于巷道围岩松动破碎和大变形引起的锚固力迅速衰减和丧失的难题，对松动范围和松动程度都比较大的应力集中区巷道围岩进行锚注加固具有很好的效果。
试验数据表明，同样条件下其实际锚固力可比非锚注的锚管提高1-3倍，能够有效地控制破碎松动范围和程度都比较大的应力集中区以及“三软”地层巷道围岩的剧烈变形，从而扩大锚管支护的适用范围，对于解决应力集中区以及“三软”地层巷道围岩支护问题具有现实意义。
从技术和经济综合考虑，高强注锚管对于煤矿软岩巷道、沿空巷道、动压巷道、深部巷道、大断面峒室、交叉点等特殊条件下的支护和加固补强，效果更为明显，技术经济显著，是复杂困难条件下较理想的新型支护技术。
附图说明
图1为本发明一种实施方式的结构示意图；
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
实施例1
自旋锚注管，其特征在于：包括锚管体和内注张拉套件；所述锚管体包括钢管11，所述钢管11一端设有纵向裂纹12，另一端设有变径套头13，所述变径套头13和纵向裂纹12之间依次设有托盘14、挡圈15、橡胶止浆塞16和锚固旋丝17，所述挡圈15焊接在钢管11上且距离变径套头13200～400mm，所述橡胶止浆塞16紧挨挡圈15，所述锚固旋丝17焊接在钢管11管体上；所述内注张拉套件包括穿过钢管11的内注张拉管21，所述内注张拉管21靠近纵向裂纹12一端焊接椎体22，另一端在变径套头13外侧设有初锚螺母23。
实施例2
自旋锚注管，其特征在于：包括锚管体和内注张拉套件；所述锚管体包括钢管11，所述钢管11一端均匀设置2个纵向裂纹12，另一端设有变径套头13，所述变径套头13和纵向裂纹12之间依次设有托盘14、挡圈15、橡胶止浆塞16和锚固旋丝17，所述挡圈15焊接在钢管11上且距离变径套头13200mm，所述橡胶止浆塞16紧挨挡圈15，所述锚固旋丝17焊接在钢管11管体上；所述内注张拉套件包括穿过钢管11的内径为φ4的内注张拉管21，所述内注张拉管21靠近纵向裂纹12一端焊接椎体22，另一端在变径套头13外侧设有初锚螺母23。
实施例3
自旋锚注管，其特征在于：包括锚管体和内注张拉套件；所述锚管体包括钢管11，所述钢管11一端均匀设置3个纵向裂纹12，另一端设有变径套头13，所述变径套头13和纵向裂纹12之间依次设有托盘14、挡圈15、橡胶止浆塞16和锚固旋丝17，所述挡圈15焊接在钢管11上且距离变径套头13300mm，所述橡胶止浆塞16紧挨挡圈15，所述锚固旋丝17焊接在钢管11管体上；所述内注张拉套件包括穿过钢管11的内径为φ6的内注张拉管21，所述内注张拉管21靠近纵向裂纹12一端焊接椎体22，另一端在变径套头13外侧设有初锚螺母23。所述挡圈15的外径尺寸为φ40。
实施例4
自旋锚注管，其特征在于：包括锚管体和内注张拉套件；所述锚管体包括钢管11，所述钢管11一端均匀设置4个纵向裂纹12，另一端设有变径套头13，所述变径套头13和纵向裂纹12之间依次设有托盘14、挡圈15、橡胶止浆塞16和锚固旋丝17，所述挡圈15焊接在钢管11上且距离变径套头13400mm，所述橡胶止浆塞16紧挨挡圈15，所述锚固旋丝17焊接在钢管11管体上；所述内注张拉套件包括穿过钢管11的内径为φ8的内注张拉管21，所述内注张拉管21靠近纵向裂纹12一端焊接椎体22，另一端在变径套头13外侧设有初锚螺母23。所述橡胶止浆塞16为48mm×30mm的椭球形。
实施例5
自旋锚注管，其特征在于：包括锚管体和内注张拉套件；所述锚管体包括钢管11，所述钢管11一端均匀设置6个纵向裂纹12，另一端设有变径套头13，所述变径套头13和纵向裂纹12之间依次设有托盘14、挡圈15、橡胶止浆塞16和锚固旋丝17，所述挡圈15焊接在钢管11上且距离变径套头13260mm，所述橡胶止浆塞16紧挨挡圈15，所述锚固旋丝17焊接在钢管11管体上；所述内注张拉套件包括穿过钢管11的内径为φ5的内注张拉管21，所述内注张拉管21靠近纵向裂纹12一端焊接椎体22，另一端在变径套头13外侧设有初锚螺母23。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (5)
1.一种自旋锚注管，其特征在于：包括锚管体和内注张拉套件；所述锚管体包括钢管(11)，所述钢管(11)一端设有纵向裂纹(12)，另一端设有变径套头(13)，所述变径套头(13)和纵向裂纹(12)之间依次设有托盘(14)、挡圈(15)、橡胶止浆塞(16)和锚固旋丝(17)，所述挡圈(15)焊接在钢管(11)上且距离变径套头(13)200～400mm，所述橡胶止浆塞(16)紧挨挡圈(15)，所述锚固旋丝(17)焊接在钢管(11)管体上；所述内注张拉套件包括穿过钢管(11)的内注张拉管(21)，所述内注张拉管(21)靠近纵向裂纹(12)一端焊接椎体(22)，另一端在变径套头(13)外侧设有初锚螺母(23)。
2.根据权利要求1所述的自旋锚注管，其特征在于：所述内注张拉管(21)的孔径为φ4～φ8。
3.根据权利要求1所述的自旋锚注管，其特征在于：所述挡圈(15)的外径尺寸为φ40。
4.根据权利要求1所述的自旋锚注管，其特征在于：所述纵向裂纹(12)为2～6个。
5.根据权利要求1所述的自旋锚注管，其特征在于：所述橡胶止浆塞(16)为48mm×30mm的椭球形。
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