CN110230511B - 一种用于普通锚杆可排气的锚注装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于普通锚杆可排气的锚注装置及其使用方法，锚注装置包括锚杆，紧固螺母，密封垫圈，排气注浆复合端头，托盘，排气注浆一体管，充气式弹性止浆塞，导向保护罩,密封防尘膜，锚固剂。所述的用于普通锚杆可排气的锚注装置分设独立的排气通道和注浆通道，排气注浆复合端头通过充气式弹性止浆塞固定在钻孔内。本发明能在普通锚杆安装过程中，通过加入该装置，在不影响普通锚杆正常预紧力加固的情况下，安装孔可以作为注浆孔直接注浆，加固岩体的同时把普通端头锚固锚杆变为全长锚固，该装置解决了利用普通锚杆进行锚注支护及注浆过程中的排气和封堵问题，提高了注浆效果，减少了锚注施工工作量和支护成本。
Description
技术领域
本发明涉及井巷工程、隧道工程变形巷道锚杆支护注浆加固领域，特别涉及一种用于普通锚杆可排气的锚注装置及其使用方法。
背景技术
在井巷、隧道工程中，巷(遂)道开挖，打破了围岩原有的应力平衡，导致巷道变形，严重时可破坏。锚杆、锚索支护作为一种主动支护手段，因其施工方便，支护效果好，经济效益显著，在煤矿、隧道、基坑等工程领域得到广泛采用。对于软弱岩体破碎严重或涌水量大的区段，还需辅助进行注浆加固或注浆堵水作业，注浆后使得巷道周边围岩裂隙被浆液充填，与锚杆形成一个完整的承载结构。现有的锚注施工工艺存在以下问题：
(1)传统的作业方式，先进行常规锚杆支护，后补打注浆锚杆，进行注浆，施工工序复杂，施工时间长，支护成本高，后期打注浆锚杆时不在掘进头位置，离顶板距离增大，增加施工难度和作业强度。另外，注浆锚杆多采用中空杆体，杆体上往往还有侧面开孔，由于截面缺陷，注浆锚杆的强度往往低于普通锚杆。
(2)有些注浆装置虽然也能在普通锚杆孔开展注浆，但注浆时封堵在注浆孔内的气体不能有效排出。孔内封堵的气体被浆液压缩或混合在浆液中，导致注浆体有气泡，形成的注浆结石体强度不高，随着注浆孔内被压缩的气体压力变大，会导致注浆压力变大，延长注浆时间，导致注浆困难。当注浆压力和气体压力平衡，在锚杆上部会形成一段注浆空白区域，注浆范围缩小，局部锚杆不能被浆液包围，难以形成有效的全长锚固。而全长锚固锚杆是将锚杆杆体与钻孔孔壁粘结在一起，使锚杆随着岩层移动承受拉力，当岩层发生错动时，与杆体共同起剪切作用，阻止岩层发生滑动。相对于端头锚固，全长锚固受力分布均匀，支护刚度大，不易失效，杆体受力对围岩变形和离层较敏感，能及时抑制离层和滑动。全长锚固锚杆，杆体被包围在浆液结石体中，避免杆体暴露在潮湿空气中锈蚀破坏。
(3)用于锚杆注浆孔口封堵的止浆塞，往往安装在锚杆托盘下面，注浆时出现漏浆现象难以及时再次封堵。由于孔口封堵不严，导致注浆时漏浆和喷浆，注浆压力难以达到设计值，缩小了注浆范围，增加了浆液使用量。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于普通锚杆的可排气的锚注装置及其使用方法。本装置能够实现利用普通锚杆钻孔，完成注浆，使锚杆、锚索实现全长锚固，只需一次钻孔安装，就能实现锚杆支护及后期注浆加固，注浆时能及时排除注浆孔中封堵的气体，封口止浆塞能随时调整，保证封口和注浆效果。
为了实现上述目的,本发明提供以下的技术方案：一种用于普通锚杆可排气的锚注装置及其使用方法，锚注装置包括锚杆，紧固螺母，密封垫圈，排气注浆复合端头，托盘，排气注浆一体管，充气式弹性止浆塞，导向保护罩,密封防尘膜，锚固剂；所述的用于普通锚杆可排气的锚注装置排气注浆复合端头分设独立的排气通道和注浆通道，排气注浆复合端头通过充气式弹性止浆塞固定在钻孔内；排气注浆一体管为带夹层的双层管，双层管空芯夹层内设排气管道，双层管实芯夹层侧壁上设开口向下倾斜的疏浆孔；排气注浆一体管顶部设密封防尘膜和导向保护罩，另一端通过螺纹连接复合端头并密封；普通锚杆穿于排气注浆一体管和排气注浆复合端头中，并依次装入托盘、密封垫圈、通过紧固螺母施加预紧力。
作为优选，本发明提供的一种用于普通锚杆可排气的锚注装置，其特征是：排气注浆一体管为带夹层的双层管，双层管空芯夹层内均匀布设3个排气管道，双层管3个实芯夹层侧壁上每个沿管轴线方向各设1排开口向下倾斜的疏浆孔。
作为优选，本发明提供的一种用于普通锚杆可排气的锚注装置，其特征是：排气注浆一体管顶部设置密封防尘膜和导向防护罩，通过速干胶水粘在排气注浆一体管壁上，底部与排气注浆复合端头通过螺纹连接，涂抹密封胶密封。
作为优选，本发明提供的一种用于普通锚杆可排气的锚注装置，其特征是：排气注浆一体管用于锚杆或短锚索时采用一段式设计；用于较长锚索时采用分段式设计，段与段之间通过螺纹连接，设置密封垫圈，并涂抹胶水密封，管壁外侧设排气通道对齐标志线。
作为优选，本发明提供的一种用于普通锚杆可排气的锚注装置，其特征是：排气注浆复合端头上部连接排气注浆一体管，下端设置排气口和注浆口；排气注浆复合端头外套充气式弹性止浆塞，拖盘，内部穿入锚杆后，尾部放置密封垫圈和螺母。
作为优选，本发明提供的一种用于普通锚杆可排气的锚注装置，其特征是：充气式弹性止浆塞外形呈锥台状，内置充气腔，充气腔与气嘴联通，气嘴穿过托盘上预设的气嘴孔伸出托盘外，锥台中间圆孔供排气注浆一体管和排气注浆复合端头上部穿入。
一种利用上述的用于普通锚杆可排气的锚注装置的用于普通锚杆锚注施工方法，包括如下步骤：
①根据设计要求，确定断面的锚杆钻孔位置，钻孔深度、钻孔直径、锚固剂药卷类型和长度、注浆管长度等参数，在临时支护完成后，利用锚杆钻机打钻孔。
②清扫钻孔内细小石子，依次放入锚杆药卷锚固剂，充气式弹性止浆塞，托盘，组装在一起的排气注浆一体管和排气注浆复合端头，调整托盘，使气嘴穿过托盘预设气嘴孔。
③排气注浆一体管推动锚固剂药卷往钻孔深部移动，当排气注浆一体管端头压紧托盘在岩壁时，停止送杆，给充气式弹性止浆塞充气，使充气式弹性止浆塞膨胀，固定排气注浆一管和排气注浆复合端头的连接体在钻孔中。
④在排气注浆一体管内缓缓装入锚杆，把锚固剂药卷顶到钻孔底部，转到锚杆使锚固剂药卷两组分混合，迅速粘结锚杆端头。
⑤待锚杆端头被锚固剂粘结牢固后，在锚杆托盘后装入密封垫圈和紧固螺母，拧动紧固螺母使锚杆达到设计预紧力。
⑥待需要注浆时，首先打开接在排气口的气阀，接入高压气体，使排气注浆一体管顶部的密封防尘膜破裂，保证排气通道通畅，拆掉外接气接头，保持接在排气口的气阀为打开状态。
⑦接入注浆泵，打开接在注浆口的注浆阀开始注浆，孔内封堵气体从排气口排出，待气阀回浆后，将气阀关闭，保持孔内压力继续注浆，达到设定注浆效果后关闭注浆阀，拆掉连接管路。
⑧如果注浆时充气式弹性止浆塞封堵不严，有漏浆现象，可通过留在托盘外的气嘴给充气式弹性注浆塞充气，加强其密封性，再继续按步骤⑦注浆。
与现有技术比，本发明的有益效果是：
本发明的用于普通锚杆的可排气的锚注装置，能够利用普通锚杆和钻孔，在锚杆安装过程中，加入本装置，既不影响锚杆初期的支护效果，后期又可以直接利用该装置注浆，避免了二次施工打孔，普通锚杆、浆液结石体、围岩粘结在一起，锚杆受力更均匀，支护刚度更大，不易失效，能有效抑制顶板离层和岩体滑动，整个施工过程简单，工作量小，经济效益好，由于普通锚杆横截面积较注浆锚杆大，杆体无缺陷，支护效果也优于传统注浆锚杆。
本发明的用于普通锚杆的可排气的锚注装置，其排气注浆一体管能够实现注浆、排气双重功能，疏浆孔及时把浆液扩散，排气通道及时把钻孔内被封堵的气体排出去，有效防止由于内部气压过高导致注浆不实、气泡、注浆范围缩小等问题；顶部密封防尘膜、导向保护罩起到保护气道堵塞和方便安装的作用，疏浆孔呈斜向下开口，防止石子碎屑落入注浆管内，防止注浆管堵塞，排气注浆一体管结构简单，施工方便，造价低，避免了注浆管、排气管分离带来的各种麻烦。
本发明的用于普通锚杆的可排气的锚注装置，其排气注浆复合端头，能够在普通锚杆的托盘外，实现注浆、排气和锚杆穿入端头后的密封功能，一头多用，有效解决了注浆、排气和密封的难题。
本发明的用于普通锚杆的可排气的锚注装置，其充气式弹性止浆塞，能够在不拆卸锚杆托盘的情况下，对封堵不实进行处理，保证注浆效果，对于需预埋注浆塞的锚注装置，由于安装操作和孔口围岩破裂等情况，并不能保证注浆塞密封性，而安装后锚杆托盘把注浆塞密封在钻孔内，难以进行再次封堵，充气式弹性止浆塞，预留充气口在托盘外，通过充气使弹性止浆塞膨胀，改变止浆塞与钻孔壁的接触状态，提高密封性，避免了注浆过程漏浆，节省浆液用量。
附图说明
图1本发明的用于普通锚杆的可排气的锚注装置结构示意图
图2图1中A-A截面图
图3本发明的充气式弹性止浆塞断面结构示意图
图4本发明的排气注浆一体管分段连接示意图
其中1-锚杆，2-紧固螺母，3-密封垫圈，4-排气注浆复合端头，5-注浆口，6-排气口，7-托盘，8-气嘴，9-排气注浆一体管，10-充气式弹性止浆塞，11-疏浆孔，12-排气通道，13-导向保护罩,14-密封防尘膜，15-锚固剂，16-钻孔
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做进一步的说明。
本发明工作原理：
在导向保护罩13的保护下，推送注浆一体管9和排气注浆复合端头4到预定位置，向充气式弹性止浆塞10充气，固定注浆一体管9和排气注浆复合端头4的连接体，并密封在钻孔16内。注浆时，首先用高压气体冲破密封防尘膜14，使排气通道12可以畅通排气。浆液通过注浆口5进入锚杆1和排气注浆复合端头4的间隙，然后通过通过排气注浆一体管9和锚杆1之间的空隙，经过疏浆孔11流入排气注浆一体管9和钻孔16之间，在压力的作用下，浆液扩散到岩体裂隙。钻孔16内被密封的气体，随着注浆液面的升高，气体被液体驱向钻孔16深部，透过导向保护罩13的小孔进入排气通道12，进入排气注浆复合端头4，通过排气口6排出。排气口6和注浆口5均设置阀门，根据注浆需要，可以随时关闭和开启。
如图1-2所示，本发明的一种用于普通锚杆可排气的锚注装置包括锚杆1，紧固螺母2，密封垫圈3，排气注浆复合端头4，托盘7，排气注浆一体管9，充气式弹性止浆塞10，导向保护罩13,密封防尘膜14，锚固剂15。所述的用于普通锚杆可排气的锚注装置排气注浆复合端头4分设相互独立的排气口6和注浆口5，排气注浆复合端头4通过充气式弹性注浆塞10固定在钻孔16内。排气注浆一体管9为双层结构，管壁空芯夹层内均匀布设三个排气管道12，双层管三个实芯夹层侧壁上每个沿管轴线方向各设1排向下倾斜的疏浆孔11，在有效扩散浆液的同时，还可以防止排气注浆一体管9在钻孔16内安装时，有细小石子落入排气注浆一体管9内，造成堵塞。排气注浆一体管9顶部设密封防尘膜14和导向保护罩13，通过胶水粘在排气注浆一体管9壁上。密封防尘膜14在安装时起防尘、保护排气通道12的作用；在注浆时高压气体首先冲破，使排气通道12可以畅通排气。导向保护罩13一方面可以保护密封防尘膜14，另一方面有一定弧度的顶部可以方便排气注浆一体管9的安装。另一端通过外壁螺纹，内壁光滑并涂胶密封或内外壁光滑用胶密封等形式连接复合端头4。普通锚杆1穿于排气注浆一体管9和排气注浆复合端头4中，并依次装入托盘7、密封垫圈3、通过紧固螺母2施加预紧力。
如图3所示，充气式弹性止浆塞10外形呈锥台状，内置充气腔，充气腔与气嘴8向连，锥台中间圆孔供排气注浆一体管9和排气注浆复合端头4前部穿入。
如图4所示，排气注浆一体管9用于普通锚杆1(短锚索)注浆时采用一段式设计；用于较长锚索时,为便于运输安装，采用分段式设计，段与段之间通过螺纹，并涂抹胶水密封，管壁外侧设标志线保证排气通道12对齐。
一种利用上述的用于普通锚杆可排气的锚注装置的用于普通锚杆锚注施工方法，包括如下步骤：
①根据设计要求，确定断面的锚杆钻孔位置，钻孔深度、钻孔直径、锚固剂药卷类型和长度、注浆管长度等参数，在临时支护完成后，利用锚杆钻机打钻孔16。
②清扫钻孔16内岩沫，依次放入锚杆药卷锚固剂15，充气式弹性止浆塞10，托盘7，组装在一起的排气注浆一体管9和排气注浆复合端头4，调整托盘7，使气嘴8穿过托盘7预设气嘴孔。
③排气注浆一体管9推动锚固剂药卷15往钻孔16深部移动，当排气注浆一体管9端头压紧托盘7在岩壁时，停止送杆。给充气式弹性止浆塞10充气，使充气式弹性止浆塞10膨胀，固定排气注浆一管9和排气注浆复合端头4的连接体在钻孔16中。
④在排气注浆一体管9内缓缓装入锚杆1(索)，把锚固剂药卷15顶到钻孔16底部，转到锚杆1使锚固剂药卷15两组分混合，迅速粘结锚杆1端头。
⑤待锚杆1端头被锚固剂15粘结牢固后，在锚杆托盘7后装入密封垫圈3和紧固螺母2，拧动紧固螺母2使锚杆1达到设计预紧力。
⑥待需要注浆时，首先打开接在排气口6的气阀，接入高压气体，使排气注浆一体管9顶部的密封防尘膜14破裂，保证排气通道12通畅，拆掉外接气接头，保持接在排气口6的气阀为打开状态。
⑦接入注浆泵，打开接在注浆口5的注浆阀开始注浆，孔内封堵气体从排气口6排出，待气阀回浆后，将气阀关闭，保持钻孔16内设计压力继续注浆，达到设定注浆效果后关闭注浆阀，拆掉连接管路。
⑧如果注浆时充气式弹性止浆塞10封堵不严，有漏浆现象，可通过留在托盘外的气嘴8给充气式弹性注浆塞10充气，加强其密封性，再继续按步骤⑦注浆。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，本发明装置结构虽然针对锚杆，但同样适用于锚索，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种用于普通锚杆可排气的锚注装置，所述锚注装置包括锚杆，紧固螺母，密封垫圈，排气注浆复合端头，托盘，排气注浆一体管，充气式弹性止浆塞，导向保护罩，密封防尘膜，锚固剂；所述排气注浆复合端头分设独立的排气通道和注浆通道；所述排气注浆复合端头上部连接排气注浆一体管，下端设置排气口和注浆口；排气注浆复合端头外套充气式弹性止浆塞，托 盘，内部穿入锚杆后，尾部放置密封垫圈和螺母；排气注浆复合端头通过充气式弹性止浆塞固定在钻孔内；所述充气式弹性止浆塞外形呈锥台状，内置充气腔，充气腔与气嘴联通，气嘴穿过托盘上预设的气嘴孔伸出托盘外，锥台中间圆孔供排气注浆一体管和排气注浆复合端头上部穿入；所述排气注浆一体管是带夹层结构的双层管，双层管空芯夹层内布设排气管道，双层管实芯夹层侧壁上布设向下倾斜的疏浆孔；排气注浆一体管顶部设置密封防尘膜和镂空的导向保护罩，通过速干胶水粘在排气注浆一体管壁上，底部与排气注浆复合端头通过螺纹连接，涂抹密封胶密封；另一端通过螺纹连接复合端头并密封；排气注浆一体管用于锚杆或短锚索时采用一段式设计；用于较长锚索时采用分段式设计，段与段之间通过螺纹连接，并涂抹胶水密封，管壁外侧设气道对齐标志线；锚杆穿于排气注浆一体管和排气注浆复合端头中，并依次装入托盘、密封垫圈、通过紧固螺母施加预紧力。
2.一种利用权利要求1所述的用于普通锚杆可排气的锚注装置的施工方法，包括如下步骤：
①根据设计要求，确定断面的锚杆钻孔位置，钻孔深度、钻孔直径、锚固剂药卷类型和长度、注浆管长度参数，在临时支护完成后，利用锚杆钻机打钻孔；
②清扫钻孔内细小石子，依次放入锚杆药卷锚固剂，充气式弹性止浆塞，托盘，组装在一起的排气注浆一体管和排气注浆复合端头，调整托盘，使气嘴穿过托盘预设气嘴孔；
③排气注浆一体管推动锚固剂药卷往钻孔深部移动，当排气注浆一体管端头压紧托盘在岩壁时，停止送杆，给充气式弹性止浆塞充气，使充气式弹性止浆塞膨胀，固定排气注浆一管和排气注浆复合端头的连接体在钻孔中；
④在排气注浆一体管内缓缓装入锚杆，把锚固剂药卷顶到钻孔底部，转到锚杆使锚固剂药卷两组分混合，迅速粘结锚杆端头；
⑤待锚杆端头被锚固剂粘结牢固后，在锚杆托盘后装入密封垫圈和紧固螺母，拧动紧固螺母使锚杆达到设计预紧力；
⑥待需要注浆时，首先打开接在排气口的气阀，接入高压气体，使排气注浆一体管顶部的密封防尘膜破裂，保证排气通道通畅，拆掉外接气接头，保持接在排气口的气阀为打开状态；
⑦接入注浆泵，打开接在注浆口的注浆阀开始注浆，孔内封堵气体从排气口排出，待气阀回浆后，将气阀关闭，保持钻孔内设计压力继续注浆，达到设定注浆效果后关闭注浆阀，拆掉连接管路；
⑧如果注浆时充气式弹性止浆塞封堵不严，有漏浆现象，通过留在托盘外的气嘴给充气式弹性注浆塞充气，加强其密封性，再继续按步骤⑦注浆。
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