CN109882225A - 可伸长重复注浆管及双圆可重复注浆锚杆 - Google Patents

Abstract

本发明属于巷道围岩加固技术领域。一种可伸长重复注浆管及双圆可重复注浆锚杆，可伸长重复注浆管包括若干注浆管段、对接单元和柔性套，相邻两段注浆管段通过可伸缩的对接单元连接；双圆可重复注浆锚杆包括可伸长重复注浆管以及杆体，可伸长重复注浆管伸入第一钻孔内，杆体伸入第二钻孔内，第二钻孔与第一钻孔的横截面部分重叠，且第一钻孔的轴线与第二钻孔的轴线平行。本发明克服了侧空可重复注浆锚杆不能适应围岩大变形、锚杆的拉拔承载力受限以及只能通过浆液将锚杆杆体与围岩粘连在一起，无法应用煤矿广泛应用的树脂药卷进行锚固，于巷道快速施工和掌子面附近巷道维稳不利的缺点。

Description

可伸长重复注浆管及双圆可重复注浆锚杆

技术领域

本发明属于岩土工程加固技术领域，尤其属于大变形洞室围岩加固技术领域，具体涉及一种可伸长重复注浆管及双圆可重复注浆锚杆。

背景技术

基于长久的探索与工程实践，煤矿锚杆（含锚索，以下同）以“钻孔小、杆体小、药卷小”等“三小”为特征，在煤矿巷道支护中取得了绝对的地位。目前我国煤矿锚杆年用量超过1亿根。

随着浅部煤炭资源的日益枯竭，煤炭开采已进入深部阶段。深部的开采面临着巷道的大变形，巷道累计变形量超过1m的比比皆是。“三小”锚杆的伸长率有限，随着围岩变形破坏的加剧，锚杆逐渐失效。在“三小”锚杆的基础上，众多学者开发了伸长率很大的恒阻或增阻锚杆，但围岩的破碎状况得不到改善,因为这些新型锚杆没有注浆补强功能，围岩只会越来越破碎。为了应对这种长时间持续的变形，并不断改善围岩的破碎状况，我国技术人员开发了可重复注浆加固方法（ZL201310014588.1）和侧空可重复注浆锚杆（ZL201510674920.6）技术，并取得成功的应用。但是该技术有三个不完善之处：一是注浆管与杆体在同一孔内，杆体只能为多股细小分散分布，锚杆的拉拔承载力受限；二是只能通过浆液将锚杆杆体与围岩粘连在一起，无法应用煤矿广泛应用的树脂药卷进行锚固，于巷道快速施工和掌子面附近巷道维稳不利；三是不能适应围岩大变形。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种可伸长重复注浆管及双圆可重复注浆锚杆，克服了前述侧空可重复注浆锚杆不能适应围岩大变形的缺点、杆体只能为多股细小分散分布，锚杆的拉拔承载力受限的缺点，以及只能通过浆液将锚杆杆体与围岩粘连在一起，无法应用煤矿广泛应用的树脂药卷进行锚固，于巷道快速施工和掌子面附近巷道维稳不利的缺点。

为达到上述目的，所采取的技术方案是：

一种可伸长重复注浆管，包括：多段注浆管段，所述注浆管段上设有出浆小孔；对接单元，其连接设置在相邻两个注浆管段之间，相邻两所述注浆管段通过所述对接单元相对伸缩密封连接；第一柔性套，其套在所述注浆管段的外壁，所述第一柔性套与所述出浆小孔对应；以及第二柔性套，其套设设置在对接单元外侧和注浆管段上，第一柔性套与第二柔性套之间形成出浆缝。

根据所述的一种可伸长重复注浆管，所述出浆小孔在注浆管段的轴向方向间隔一定距离沿周长均匀分布。

根据所述的一种可伸长重复注浆管，所述对接单元包括：若干“п”形铁钩；设置在上段注浆管段下端的凸形接头，紧邻凸形接头的注浆管段外壁周向均布有若干与所述“п”形铁钩的一个脚匹配的钩孔；以及设置在下段注浆管段上端的凹形接头，所述凹形接头与所述凸形接头相匹配涂油紧密套接，所述凹形接头的外壁周向均布有若干与所述“п”形铁钩的另一个脚匹配的滑动钩槽。

根据所述的一种可伸长重复注浆管，所述凹形接头的外壁上、紧邻凸形接头的注浆管段外壁上均设有容纳所述“п”形铁钩的中间钩体的凹槽。

根据所述的一种可伸长重复注浆管，所述对接单元包括：设置在上段注浆管段下端的凸形接头，所述凸形接头的下端部设有一圈向外的第一凸缘；以及设置在下段注浆管段上端的凹形接头，所述凹形接头的上端部固定连接有一圈向内的第二凸缘，所述第二凸缘能够在轴向方向限制所述第一凸缘移动。

根据所述的一种可伸长重复注浆管，里端的注浆管段外壁上只在注浆小孔位置套有第一柔性套。

根据所述的一种可伸长重复注浆管，所述第一柔性套和第二柔性套均为若干层橡胶薄膜。

根据所述的一种可伸长重复注浆管，所述第一柔性套、第二柔性套与所述注浆管的外壁之间涂有润滑剂。

一种双圆可重复注浆锚杆，包括：前述的可伸长重复注浆管，其伸入第一钻孔内；以及

杆体，其伸入第二钻孔内；其中，所述第二钻孔与所述第一钻孔的横截面部分重叠，且所述第一钻孔的轴线与所述第二钻孔的轴线平行。

根据所述的一种双圆可重复注浆锚杆，所述第二钻孔的深度大于所述第一钻孔的深度，所述第二钻孔的下部孔壁与所述杆体的锚固段之间采用树脂药卷锚固，所述第二钻孔的上部孔壁与所述杆体的自由段之间、所述第一钻孔的孔壁与所述可重复注浆管之间均采用浆液充填。

采用上述技术方案，所取得的有益效果是：

本发明的方案一种可伸长重复注浆管及双圆可伸长注浆锚杆，其主要是将具有伸长特性的可重复注浆管与树脂锚杆杆体（包括普通锚杆杆体和恒阻或增阻锚杆杆体等具有大伸长率的锚杆杆体）安放在相互切割的两个钻孔中，伴随巷道围岩的变形，可重复注浆管自动伸长，克服了前述侧空可重复注浆锚杆不能适应围岩大变形的缺点；根据围岩变形破坏状况，利用可伸长重复注浆管适时对围岩、锚固固化体裂化或破碎化的锚杆进行加固，使锚杆得到修复，围岩强度得到强化并保持较高强度，抗御围岩应力的作用，于巷道稳定极其有利。而且，因锚杆杆体锚固段或其里端为独立一孔，与煤矿“三小”锚杆条件相同，即便全长锚固锚杆，在先安放注浆管后，杆体孔的条件也与“三小”锚杆条件基本相同，因此克服了前述侧空可重复注浆锚杆的前两个缺点，即杆体只能为多股细小分散分布，锚杆的拉拔承载力受限的缺点，以及只能通过浆液将锚杆杆体与围岩粘连在一起，无法应用煤矿广泛应用的树脂药卷进行锚固，于巷道快速施工和掌子面附近巷道维稳不利的缺点。同时，它还具备侧空可重复注浆锚杆的全部优点。因此，本发明的双圆可重复注浆锚杆的效益更好。

另外，本发明的方案一种双圆可重复注浆锚杆的另一个优点在于双圆可重复注浆锚杆是可伸长重复注浆管和锚杆的组合体，相互保护效果优于两者分立时的效果。因为研究与工程实践表明，注浆效果存在以注浆管为中心的最佳区域，尤其是裂隙化岩体，可伸长重复注浆管能为其紧邻的锚杆的裂化进行很好的修补。另一方面，工程实践也已证实，围岩破碎后，岩石块体沿巷道环向存在非连续性位移，还存在转动现象，这类变形对于注浆管是具有破坏作用的，然而本技术的注浆管因紧邻锚杆而受到锚杆很好的保护。基于此，本发明的方案一种双圆可重复注浆锚杆的综合成效无疑也优于两者分立成效之叠加。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。

图1示出了根据本发明实施例的一种可伸长重复注浆管的结构示意图。

图2示出了根据本发明实施例的凸形接头和凹形接头连接的结构示意图之一。

图3示出了根据本发明实施例的凸形接头和凹形接头连接的结构示意图之二。

图4示出了根据本发明实施例的凸形接头和凹形接头连接的结构示意图之三。

图5示出了根据本发明实施例的一种双圆可重复注浆锚杆的结构示意图。

图6示出了图5的A-A剖视结构示意图。

图中序号：

1为第二柔性套，2为“п”形铁钩，3为凸形接头，4为凹形接头，5为出浆小孔，6为注浆管段，7为滑动钩槽，8为凹槽，9为第二凸缘，10为第一凸缘，11为垫板，12为止浆塞，13为锁具，14为杆体 ，15为浆液固化体，16为树脂固化体，17为第一柔性套。

具体实施方式

为了使得本发明的技术方案的目的、技术特征和技术效果更加清楚，下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的示例方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。

参见图1-图6，本实施例公开了一种可伸长重复注浆管，包括多段注浆管段6、对接单元、第一柔性套17和第二柔性套1，相邻两段注浆管段6通过对接单元相对伸缩密封连接；第一柔性套17套在注浆管段的外壁，第一柔性套17与出浆小孔对应；第二柔性套1套设设置在对接单元外侧和注浆管段6上，第一柔性套17与第二柔性套1之间形成出浆缝，对接单元的个数需根据锚杆长度和可能变形量进行确定，注浆管上在轴向方向间隔一定距离（通常为0.5~1m）沿周长均匀分布2－4个出浆小孔5；设置第一柔性套17能够使出浆小孔5只能从注浆管段内向外灌浆，而不能从注浆管段外向注浆孔内返浆，另外设置第二柔性套1能够使注浆管段外部管壁不与浆液固化体15直接接触，使注浆管段不被浆液固化体15固定死，使注浆管段与第二柔性套1之间具有一定的相对活动性。

可选的，在本发明的实施例中，对接单元的一种可能的结构为：对接单元包括若干“п”形铁钩2、设置在上段注浆管段6下端的凸形接头3和设置在下段注浆管段6上端的凹形接头4；凹形接头4与凸形接头3相匹配涂油紧密套接，紧邻凸形接头3的注浆管段6外壁周向均布有若干与“п”形铁钩2的一个脚匹配的钩孔；凹形接头4的外壁周向均布有若干与“п”形铁钩2的另一个脚匹配的滑动钩槽7，“п”形铁钩2在滑动钩槽7内沿轴向方向滑动。

在每个对接单元中，“п”形铁钩2根据注浆管粗细可沿周设置2~3个，相应地钩孔、滑动钩槽7也配对设置。

进一步，在本发明的实施例中，凹形接头4的外壁上、紧邻凸形接头3的注浆管段6外壁上均设有容纳“п”形铁钩2的中间钩体的凹槽8，以使“п”形铁钩2的两个脚在插入钩孔和滑动钩槽7后杆体14也能与注浆管段6的外壁基本平行。

“п”形铁钩2入钩孔、滑动钩槽7后，与注浆管段6外表面齐平，多层橡胶薄膜对其形成一定的约束。当围岩变形使可伸长重复注浆管产生拉伸时，“п”形铁钩2能在滑动钩槽7内滑动，当滑动到滑动钩槽7另一端时，该“п”形铁钩2就不能再滑动。

可选的，在本发明的实施例中，对接单元的另一种可能的结构为：对接单元包括设置在上段注浆管段下端的凸形接头3以及设置在下段注浆管段上端的凹形接头4，凸形接头3的下端部设有一圈向外的第一凸缘10，凹形接头4的上端部固定连接有一圈向内的第二凸缘9，凹形接头4的上端与第二凸缘9之间可以采用焊接、铆接等不可拆卸的连接，也可以使用紧固件可拆卸连接，第二凸缘9能够在轴向方向限制第一凸缘10在一定范围内移动，即允许上段注浆管段和下段注浆管段之间有一定的伸缩幅度。

在本发明的实施例中，里端的一段或多段注浆管段6外壁上只在注浆小孔5位置套有第一柔性套17，出浆小孔5中的浆液从第一柔性套17的侧边出浆，可伸长重复注浆管的位于注浆孔里端的注浆管段6需要固定设置，不需要伸缩，不需要与第一柔性套17之间产生相对滑动，所以能够直接与浆液固化体15接触，这样能够节省第一柔性套17用量。

第一柔性套17和第二柔性套1均为若干层橡胶薄膜，优选的，第一柔性套17和第二柔性套1均为2-3层橡胶薄膜，在可伸长重复注浆管插入钻孔的过程中，在表层橡胶薄膜损伤后，内层橡胶薄膜还能够起作用。

在本发明的实施例中，第一柔性套17、第二柔性套1与注浆管的外壁之间涂有润滑剂，能够使可伸长重复注浆管的各注浆管段6与第二柔性套1之间能够更容易地相对滑动，使出浆小孔5出浆更容易。

本实施例还公开了一种双圆可重复注浆锚杆，包括前述可伸长重复注浆管以及杆体14，可伸长重复注浆管伸入第一钻孔内，杆体14伸入第二钻孔内，其中，第二钻孔与第一钻孔的横截面部分重叠，且第一钻孔的轴线与第二钻孔的轴线平行，即可伸长重复注浆管和杆体14分别处在相交的双圆孔的其中一个钻孔内，可伸长重复注浆管注浆时，能够将浆液注入杆体14的周围，对杆体14进行锚固，采用可重复注浆管注浆完成后，要及时用水冲洗注浆管内部，以免堵塞注浆管。

可选的，在本实施例中的杆体14选用树脂锚杆杆体（包括普通锚杆杆体和恒阻或增阻锚杆杆体等具有大伸长率的锚杆杆体），树脂锚杆由通长的杆体（包括钢绞线杆体、钢筋杆体、恒阻锚杆杆体、增阻锚杆杆体）和锚固剂固化体（树脂固化体和浆液固化体）组成。对于端锚和加长锚，树脂锚杆分自由段和锚固段，锚固段杆体由树脂药卷将杆体与围岩粘结牢固， 自由段的杆体因加PVC套管而不与围岩和锚固固化体粘连，若自由段的杆体不加PVC套管，则当通过可重复注浆管进行注浆时，浆液将会充填锚杆自由段杆体外的空隙，也可在一定程度上提高锚杆的抗拉拔力；对于全长粘结锚杆，第一钻孔深度范围内宜通过注浆锚固，也可以全长采用树脂锚固。

原则上，可伸长重复注浆管与杆体14的自由段齐长，但对于全长粘结锚杆或锚固段偏长的加长锚锚杆，可伸长重复注浆管长度宜为杆体14总长的1/2~1/4。同时，注浆管长度宜超过围岩可能破碎区的厚度。

在可伸长重复注浆管与杆体14的上端部还设有止浆塞12和垫板11，在杆体14上的垫板11上部还设有锁具13，止浆塞12、垫板11和锁具13均为普通元件，在此不赘述。

进一步，在本发明的实施例中，第二钻孔的深度大于第一钻孔的深度，第二钻孔的下部孔壁与杆体14的锚固段之间采用树脂药卷锚固，形成树脂固化体16，第二钻孔的上部孔壁与杆体14自由段之间、第一钻孔的孔壁与可重复注浆管之间均采用浆液充填或锚固，形成浆液固化体15。

双圆可重复注浆锚杆的现场安装步骤如下：

1. 根据巷道工程要求，通过设计计算确定锚杆长度；

2. 根据锚杆类型（端锚、加长锚、全长锚）、锚杆长度、杆体14伸长率、围岩可能的最大变形量，确定可伸长重复注浆管的长度、对接单元的个数；

3. 加工组装可伸长重复注浆管，加工“п”形铁钩形铁钩2，并在如图1所示的多段注浆管段的凸形接头位置处加工钩孔，在凹形接头位置加工出滑动钩槽，将多段注浆管段6涂油紧密套接，管外壁涂抹润滑剂，套上第一柔性套和第二柔性套，且第一柔性套和第二柔性套之间尽量少留缝隙，以免影响后期注浆管随围岩变形而产生的伸长移动；

4. 钻孔，钻出两个相互切割的钻孔，即第一钻孔和第二钻孔，达到规定的位置（相当于注浆管总长度）时，更换单孔钻头，在第二钻孔位置上继续钻进，直到达到锚杆要求的深度；

5. 孔内安放注浆管，插入已组装好的可伸长重复注浆管，如果注浆管总长过长（指由于空间所限而无法一次安装全长情形），可随意组合分段并在孔口处进行第二次组装；

6. 锚杆杆体的安装，在第二钻孔内放入树脂药卷，用杆体14或简易专用运送杆将其一根一根顶（送）入孔底，在顶（送）入过程中，可伸长重复注浆管位置得到自动调正，用锚杆钻机连接杆体14，启动钻机，杆体14旋压进入并充分搅拌树脂药卷锚固剂；

7. 安放止浆塞12、锚杆垫板11和锁具13，对杆体14进行张拉锁定；

8. 通过可重复注浆管进行注浆，使浆液充填注浆管和杆体14外的空隙。如果浆液需要起锚固作用，则需要进行压力注浆。注浆完成后，冲洗注浆管内部。

9. 根据需要，尤其是围岩变形破坏达一定程度或锚杆轴力下降明显时，适时进行注浆，防止围岩强度或完整性进一步恶化，修复双圆可重复注浆锚杆，提高锚杆承载能力，由于可伸长重复注浆管具有伸长性、可重复多次注浆性，因此，此步骤可重复多次开展。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“一”、“二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”、“里”、“外”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

上文中参照优选的实施例详细描述了本发明的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本发明理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本发明提出的各技术特征、结构进行多种组合，而不超出本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (10)

1.一种可伸长重复注浆管，其特征在于，包括：

多段注浆管段，所述注浆管段上设有出浆小孔；

对接单元，其连接设置在相邻两段注浆管段之间，相邻两所述注浆管段通过所述对接单元相对伸缩密封连接；

第一柔性套，其套在所述注浆管段的外壁，所述第一柔性套与所述出浆小孔对应；以及

第二柔性套，其套设设置在对接单元外侧和注浆管段上，第一柔性套与第二柔性套之间形成出浆缝。

2.根据权利要求1所述的一种可伸长重复注浆管，其特征在于，所述出浆小孔在注浆管段的轴向方向间隔一定距离沿周长均匀分布。

3.根据权利要求1所述的一种可伸长重复注浆管，其特征在于，所述对接单元包括：

若干“п”形铁钩；

设置在上段注浆管段下端的凸形接头，紧邻凸形接头的注浆管段外壁周向均布有若干与所述“п”形铁钩的一个脚匹配的钩孔；以及

设置在下段注浆管段上端的凹形接头，所述凹形接头与所述凸形接头相匹配套接，所述凹形接头的外壁周向均布有若干与所述“п”形铁钩的另一个脚匹配的滑动钩槽。

4.根据权利要求3所述的一种可伸长重复注浆管，其特征在于，所述凹形接头的外壁上、紧邻凸形接头的注浆管段外壁上均设有容纳所述“п”形铁钩的中间钩体的凹槽。

5.根据权利要求1所述的一种可伸长重复注浆管，其特征在于，所述对接单元包括：

设置在上段注浆管段下端的凸形接头，所述凸形接头的下端部设有一圈向外的第一凸缘；以及

设置在下段注浆管段上端的凹形接头，所述凹形接头的上端部固定连接有一圈向内的第二凸缘，所述第二凸缘能够在轴向方向限制所述第一凸缘移动。

6.根据权利要求1所述的一种可伸长重复注浆管，其特征在于，里端的注浆管段外壁上只在注浆小孔位置套有第一柔性套。

7.根据权利要求1所述的一种可伸长重复注浆管，其特征在于，所述第一柔性套和第二柔性套均为若干层橡胶薄膜。

8.根据权利要求1所述的一种可伸长重复注浆管，其特征在于，所述第一柔性套、第二柔性套与所述注浆管的外壁之间涂有润滑剂。

9.一种双圆可重复注浆锚杆，其特征在于，包括：

权利要求1-8任一条所述的可伸长重复注浆管，其伸入第一钻孔内；以及

杆体，其伸入第二钻孔内；

其中，所述第二钻孔与所述第一钻孔的横截面部分重叠，且所述第一钻孔的轴线与所述第二钻孔的轴线平行。

10.根据权利要求9所述的一种双圆可重复注浆锚杆，其特征在于，所述第二钻孔的深度大于所述第一钻孔的深度，所述第二钻孔的下部孔壁与所述杆体的锚固段之间采用树脂药卷锚固，所述第二钻孔的上部孔壁与所述杆体的自由段之间、所述第一钻孔的孔壁与所述可重复注浆管之间均采用浆液充填。