CN109854287A - 一种新型中空注浆锚索及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种新型中空注浆锚索及其制作方法，包括注浆段和锚固段，所述注浆段包括金属注浆管、非金属注浆管和中空钢绞线，在所述的金属注浆管一端通过螺纹连接有盖型螺母，所述的注浆段还包括设置在中空钢绞线上的矿用锚索锚具和锚索托盘，所述的中空钢绞线的外侧还设置有止浆塞和止浆塞推管，所述的金属注浆管与非金属注浆管连接，在所述的非金属注浆管的一端设置有支撑套，所述的支撑套设置在中空钢绞线的中间位置，在注浆段与锚固段之间的位置为出浆口，所述的锚固段包括外层钢绞线和芯部钢丝，所述的芯部钢绞线上也设置有支撑套，无需进行焊接固定，受力均匀，稳定性好，性能高。

Description

一种新型中空注浆锚索及其制作方法

技术领域

本发明涉及巷道锚索支护技术领域，具体地说就是一种新型中空注浆锚索及其制作方法。

背景技术

锚索支护以其锚固半径大、锚固力强、加固范围广等特点在矿山、隧道、地下工程的松散破碎围岩、极软岩层、高应力破碎围岩及大埋深煤巷支护过程中起着重要作用。

锚索支护是通过在围岩中安装锚索形成锚固体来加固围岩，提高围岩承载能力。

目前的中空注浆锚索，由于在生产设备及工艺存在的不足，容易出现以下弊端：

一、用于防止钢绞线破股，捻制后钢绞线两端需采用焊机焊接，焊接则导致生产工艺繁琐，并且常因工艺好坏导致焊接质量存在差异，致使在安装搅拌时开焊，从而导致锚索失效；

二、需车专用搅拌头，一般为六棱型，中间打孔，且为不等直径孔，两段直径均需车螺纹，一是与注浆管连接，二是与注浆设备和堵丝连接，使得制作工艺更加繁琐，成本增加；

三、在捻制时，各钢丝容易造成同心度偏差严重，最终导致钢绞线各钢丝受力不均匀，从而造成单根钢丝在受力时被拉断，从而无法发挥锚索最大性能，起不到高强度支护的目的；

四、锚索各性能差，按照最常用的SKZ22-1/1860为例，钢绞线最大力仅为420kN左右，因此锚索设计承载力仅为252kN，锚索强度低，并且钢绞线最大延伸率仅为3.5%，延伸率降低，不适合煤矿巷道支护要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型中空注浆锚索及其制作方法，该中空注浆锚索制作工艺简单方便，而且无需进行焊接固定，受力均匀，稳定性好，性能高。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种新型中空注浆锚索，包括注浆段和锚固段，所述注浆段包括金属注浆管、非金属注浆管和中空钢绞线，在所述的金属注浆管一端通过螺纹连接有盖型螺母，所述的注浆段还包括设置在中空钢绞线上的矿用锚索锚具和锚索托盘，所述的中空钢绞线的外侧还设置有止浆塞和止浆塞推管，所述的金属注浆管与非金属注浆管连接，在所述的非金属注浆管的一端设置有支撑套，所述的支撑套设置在中空钢绞线的中间位置，在注浆段与锚固段之间的位置为出浆口，所述的锚固段包括外层钢丝和芯部钢丝，所述的芯部钢丝上也设置有支撑套。

作为优化，所述的注浆段中的中空钢绞线内部依次设置金属注浆管和非金属注浆管，所述的金属注浆管和非金属注浆管之间套接。

作为优化，所述的注浆段设置有外层的6根钢丝，钢丝经过高温稳定化处理。

作为优化，所述的金属注浆管设置在中空钢绞线中心位置，并且一端突出设置，在金属注浆管突出端上设置有外螺纹，金属注浆管上设置有起密封作用的盖型螺母。

作为优化，所述的非金属注浆管与锚固段的芯部钢丝互相间隔设置，并且在非金属注浆管和芯部钢绞线上设置有起支撑作用的支撑套，在钢绞线内部设置有支撑套的位置，钢绞线承笼型结构。

作为优化，所述的锚固段内部的芯部钢丝上也设置有多个等间距分布的支撑套，在钢绞线内部设置有支撑套的位置，钢绞线承笼型结构。

一种新型中空注浆锚索的制作方法，包括以下步骤，

选取经过捻制好的并且经过高温稳定化处理的钢绞线，一端固定，采用专用模具A，按照捻制方向进行破股，破股后将采用专用模具B将钢绞线破股到设定位置，然后将钢绞线中的芯部钢丝截段，采用专用模具B再进行破股，破股后，将芯部钢丝上均匀设置支撑套，并且在芯部钢丝端部设置支撑套，然后在距离芯部钢丝端部100mm-200mm处安装非金属注浆管，在非金属注浆管与芯部钢丝对应的一端也设置支撑套，将金属注浆管与非金属注浆管进行连接，然后按照捻制反方向旋转钢绞线，将非金属注浆管和金属注浆管包裹进去，最后在捻制好的钢绞线上按照止浆塞和止浆塞推管，同时在止浆塞推管外侧安装锚索托盘和矿用锚索锚具。

作为优化，所述的金属注浆管设置在中空钢绞线中心位置，并且一端突出设置，在金属注浆管突出端上设置有外螺纹，金属注浆管上设置有起密封作用的盖型螺母。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的一种新型中空注浆锚索及其制作方法，锚索稳定性好，性能高，生产工艺简单，锚索索体采用1×7-21.60-1860-GB/T5224-2014钢绞线制作而成，钢绞线在出厂前经高温稳定化处理，各钢丝形态定型。与其他编制中空注浆锚索相比无需再进行焊接，并且无需再车专用搅拌头。生产成本低，效率提高；性能提高，以SKZ22-1/1860为例，同规格的中空注浆锚索采用的钢绞线最大力仅为420kN,本发明所采用的钢绞线最大力可达480kN，并且最大力下延伸率提高至5%，比3.5%提高1.5个百分点；锚索全长范围内性能一致，由于采用的1×7-21.60-1860-GB/T5224-2014钢绞线，捻距恒定，生产工艺先进，使得各钢丝受力均匀，避免了其他编制中空钢绞线因捻制不同心造成的钢丝受力不均匀的弊端。

附图说明

图1为本发明总体结构图；

图2为A-A剖视图；

图3为B-B剖视图；

图4为C-C剖视图；

图5为本发明专用模具A主视图；

图6为本发明专用模具A剖视图；

图7为本发明专用模具B主视图；

图8为本发明专用模具B剖视图；

图9为本发明注浆段放大图；

其中，1盖型螺母、2中空钢绞线、3矿用锚索锚具、4锚索托盘、5止浆塞推管、6止浆塞、7金属注浆管、8非金属注浆管、9支撑套、10出浆口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

一种新型中空注浆锚索，包括注浆段和锚固段，所述注浆段包括金属注浆管7、非金属注浆管8和中空钢绞线2，在所述的金属注浆管7一端通过螺纹连接有盖型螺母1，所述的注浆段还包括设置在中空钢绞线2上的矿用锚索锚具3和锚索托盘4，所述的中空钢绞线2的外侧还设置有止浆塞6和止浆塞推管5，所述的金属注浆管7与非金属注浆管8连接，在所述的非金属注浆管8的一端设置有支撑套9，所述的支撑套9设置在中空钢绞线2的中间位置，在注浆段与锚固段之间的位置为出浆口10，所述的锚固段包括外层钢绞线和芯部钢丝，所述的芯部钢丝上也设置有支撑套9。

作为优化，所述的注浆段中的中空钢绞线2内部依次设置金属注浆管7和非金属注浆管8，所述的金属注浆管7和非金属注浆管8之间套接。

作为优化，所述的注浆段设置有外层的6根钢绞线，钢绞线经过高温稳定化处理。

作为优化，所述的金属注浆管7设置在中空钢绞线2中心位置，并且一端突出设置，在金属注浆管7突出端上设置有外螺纹，金属注浆管7上设置有起密封作用的盖型螺母1。

作为优化，所述的非金属注浆管8与锚固段的芯部钢丝互相间隔设置，并且在非金属注浆管8和芯部钢丝上设置有起支撑作用的支撑套9，在钢绞线内部设置有支撑套9的位置，钢绞线承笼型结构。

作为优化，所述的锚固段内部的芯部钢丝上也设置有多个等间距分布的支撑套9，在钢绞线内部设置有支撑套9的位置，钢绞线承笼型结构。

一种新型中空注浆锚索的制作方法，包括以下步骤，

选取经过捻制好的并且经过高温稳定化处理的钢绞线，一端固定，采用专用模具A，按照捻制方向进行破股，破股后将采用专用模具B将钢绞线破股到设定位置，然后将钢绞线中的芯部钢丝截段，采用专用模具B再进行破股，破股后，将芯部钢丝上均匀设置支撑套，并且在芯部钢丝端部设置支撑套，然后在距离芯部钢丝端部100mm-200mm处安装非金属注浆管，在非金属注浆管与芯部钢丝对应的一端也设置支撑套，将金属注浆管与非金属注浆管进行连接，然后按照捻制反方向旋转钢绞线，将非金属注浆管和金属注浆管包裹进去，最后在捻制好的钢绞线上按照止浆塞和止浆塞推管，同时在止浆塞推管外侧安装锚索托盘和矿用锚索锚具。

作为优化，所述的金属注浆管设置在中空钢绞线中心位置，并且一端突出设置，在金属注浆管突出端上设置有外螺纹，金属注浆管上设置有起密封作用的盖型螺母。

图1中的注浆口封堵螺母，可采用盖型螺母也可采用其他具备带有封堵作用的螺母代替。

图1中的新型中空钢绞线，采用1×7-21.60-1860-GB/T5224-2014钢绞线制作而成。分为注浆段和锚固段。由锚索注浆口位置到出浆口位置为注浆段，芯部由金属管及软性管构成。其中，前端采用直径φ8长度约1000mm的金属无缝钢管，端部车M8螺纹，并漏出锚索20-30mm。用于与注浆设备及注浆口封堵螺母连接。金属注浆管末端车有宝塔结构用于与软性注浆管连接。

锚固段长度固定，为1500mm。用于搅拌树脂锚固剂，并通过锚固剂与围岩粘结在一起。为更好的搅拌锚固剂并能充分与锚固剂接触，在锚固段芯部钢丝等距离设有支撑套，使得钢绞线呈现龙型。笼型数量优选的为2个或3个。

出浆口是在注浆段芯部注浆软管末端与锚固段芯部钢丝首端分别设置的支撑套共同形成一个大的笼型。

图1中的锚索锚具，由锚环、夹片及O型圈组成。

图1中的锚索托盘，优选的为拱形托盘，可选的平托盘等。

图1中的止浆塞顶管。用外径小于钻孔直径，内径大于中空钢绞线外径的无缝钢管制作而成。用于将止浆塞顶入钻孔。

图1中的止浆塞。用于封堵浆液。

本发明的益处主要体现在以下几个方面：

生产工艺简单。由于锚索索体采用1×7-21.60-1860-GB/T5224-2014钢绞线制作而成，钢绞线在出厂前经高温稳定化处理，各钢丝形态定型。与其他编制中空注浆锚索相比无需再进行焊接。并且无需再车专用搅拌头。生产成本低，效率提高。

性能提高。以SKZ22-1/1860为例，同规格的中空注浆锚索采用的钢绞线最大力仅为420kN,本发明所采用的钢绞线最大力可达450kN。并且最大力下延伸率提高至5%，比3.5%提高1.5个百分点。

锚索全长范围内性能一直。由于采用的1×7-21.60-1860-GB/T5224-2014钢绞线，捻距恒定，生产工艺先进。使得各钢丝受力均匀，避免了其他编制中空钢绞线因捻制不同心造成的钢丝受力不均匀的弊端。

一种新型中空注浆锚索的制作方法，包括以下步骤，

根据锚索规格，截取一定长度的钢绞线。然后将一端固定，采用专用模具1，按照捻制方向进行破股。然后再采用专用模具2将钢绞线破股到规定位置，随后将芯部钢丝截断，并安装支撑套。支撑套采用金属环结构或塑料环结构，将支撑套套在芯部钢丝端部，然后再距离端部100-200mm处安装非金属软管，软管端部安装同样支撑套。按照捻制反方向旋转，将非金属软管包囊进去。

中空钢绞线结构：

中空钢绞线分为两部分，一部分为注浆段，另一部分为锚固段。如图1所示。锚固段长度一定为1.5米，注浆段长度根据锚索规格而定。例如：3.8米规格的锚索，注浆段为3.8-1.5米，即2.3米。其中，注浆段根据芯部注浆管的材质可以分为金属管注浆段和非金属管注浆段。金属管注浆段长度一定为1米。

在注浆段与锚固段交界处设有出浆口。所谓出浆口就是将钢绞线外层钢丝之间的捻制间隙增大，可便于浆液从各钢丝间隙流出。具体做法如下：在非金属注浆管段芯部非金属注浆管的末端设有支撑套，支撑套的规格为内径与金属注浆管和非金属注浆管的外径相同或略大。支撑套的作用是将钢绞线呈现笼型，从而将各钢丝间隙增大。

锚固段作用是搅拌锚固剂，并通过锚固剂与围岩钻孔壁粘合在一起，实现初步锚固。为提高锚固段搅拌力，达到充分搅拌的目的，并提高与锚固剂的粘结力。在锚固段芯部钢丝等间距设有支撑套，使得钢绞线呈现笼型。间距为500mm。其中，第一个支撑套与非金属注浆管端部支撑套共同形成出浆口。

以长度为6.3米常用锚索为例，介绍钢绞线的制作方法如下：

根据锚索规格将钢绞线进行定尺下料，一般采用锯床或者其他切割设备。

采用固定装置将锚索在距离端部1.5米处固定。

然后采用专用模具1，按照钢绞线捻制方向进行破股。

然后采用专用模具2将钢绞线破股至固定处。采用切割工具将芯部钢丝切断，并在芯部钢丝端部安装支撑套。

将非金属注浆管和金属注浆管放入芯部。

利用钢绞线的回弹性，将钢绞线恢复到原来的状态。至此，外层钢丝将金属注浆管和非金属注浆管包囊。

最终形成中空注浆钢绞线。

为提高锚固段搅拌能力及与锚固剂粘合效果，在锚固段制作两个笼型。具体做法将锚固段破股，在距离端部500mm处安装支撑套。并间距500mm再安装支撑套，最后一个支撑套与非金属管支撑套共同形成一个大的笼型，该笼型作为出浆口。

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (8)

1.一种新型中空注浆锚索，其特征在于：包括注浆段和锚固段，所述注浆段包括金属注浆管（7）、非金属注浆管（8）和中空钢绞线（2），在所述的金属注浆管（7）一端通过螺纹连接有盖型螺母（1），所述的注浆段还包括设置在中空钢绞线（2）上的矿用锚索锚具（3）和锚索托盘（4），所述的中空钢绞线（2）的外侧还设置有止浆塞（6）和止浆塞推管（5），所述的金属注浆管（7）与非金属注浆管（8）连接，在所述的非金属注浆管（8）的一端设置有支撑套（9），所述的支撑套（9）设置在中空钢绞线（2）的中间位置，在注浆段与锚固段之间的位置为出浆口（10），所述的锚固段包括外层钢绞线和芯部钢丝，所述的芯部钢丝上也设置有支撑套（9）。

2.根据权利要求1所述的一种新型中空注浆锚索，其特征在于：所述的注浆段中的中空钢绞线（2）内部依次设置金属注浆管（7）和非金属注浆管（8），所述的金属注浆管（7）和非金属注浆管（8）之间套接。

3.根据权利要求1所述的一种新型中空注浆锚索，其特征在于：所述的注浆段设置有外层的（6）根钢绞线，钢绞线经过高温稳定化处理。

4.根据权利要求1所述的一种新型中空注浆锚索，其特征在于：所述的金属注浆管（7）设置在中空钢绞线（2）中心位置，并且一端突出设置，在金属注浆管（7）突出端上设置有外螺纹，金属注浆管（7）上设置有起密封作用的盖型螺母（1）。

5.根据权利要求1所述的一种新型中空注浆锚索，其特征在于：所述的非金属注浆管（8）与锚固段的芯部钢丝互相间隔设置，并且在非金属注浆管（8）和芯部钢丝上设置有起支撑作用的支撑套（9），在钢绞线内部设置有支撑套（9）的位置，钢绞线承笼型结构。

6.根据权利要求1所述的一种新型中空注浆锚索，其特征在于：所述的锚固段内部的芯部钢丝上也设置有多个等间距分布的支撑套（9），在钢绞线内部设置有支撑套（9）的位置，钢绞线承笼型结构。

7.一种新型中空注浆锚索的制作方法，其特征在于：包括以下步骤，

选取经过捻制好的并且经过高温稳定化处理的钢绞线，一端固定，采用专用模具A，按照捻制方向进行破股，破股后将采用专用模具B将钢绞线破股到设定位置，然后将钢绞线中的芯部钢丝截段，采用专用模具B再进行破股，破股后，将芯部钢丝上均匀设置支撑套，并且在芯部钢丝端部设置支撑套，然后在距离芯部钢丝端部100mm-200mm处安装非金属注浆管，在非金属注浆管与芯部钢丝对应的一端也设置支撑套，将金属注浆管与非金属注浆管进行连接，然后按照捻制反方向旋转钢绞线，将非金属注浆管和金属注浆管包裹进去，最后在捻制好的钢绞线上按照止浆塞和止浆塞推管，同时在止浆塞推管外侧安装锚索托盘和矿用锚索锚具。

8.根据权利要求7所述的一种新型中空注浆锚索的制作方法，其特征在于：所述的金属注浆管设置在中空钢绞线中心位置，并且一端突出设置，在金属注浆管突出端上设置有外螺纹，金属注浆管上设置有起密封作用的盖型螺母。