CN111379581B - 一种深部巷道预应力全锚支护施工设备及其施工方法 - Google Patents
一种深部巷道预应力全锚支护施工设备及其施工方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111379581B CN111379581B CN202010214171.XA CN202010214171A CN111379581B CN 111379581 B CN111379581 B CN 111379581B CN 202010214171 A CN202010214171 A CN 202010214171A CN 111379581 B CN111379581 B CN 111379581B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- anchor
- anchor rod
- pressure maintaining
- hole
- slurry
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 58
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 58
- 239000011440 grout Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 68
- 210000000078 claw Anatomy 0.000 claims description 36
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims description 31
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 8
- 230000007480 spreading Effects 0.000 claims description 7
- 238000003892 spreading Methods 0.000 claims description 7
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 5
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims 1
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 abstract description 14
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 6
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 3
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 238000007569 slipcasting Methods 0.000 description 2
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D20/00—Setting anchoring-bolts
- E21D20/02—Setting anchoring-bolts with provisions for grouting
- E21D20/028—Devices or accesories for injecting a grouting liquid in a bore-hole
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
- C04B28/06—Aluminous cements
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D20/00—Setting anchoring-bolts
- E21D20/02—Setting anchoring-bolts with provisions for grouting
- E21D20/021—Grouting with inorganic components, e.g. cement
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D20/00—Setting anchoring-bolts
- E21D20/02—Setting anchoring-bolts with provisions for grouting
- E21D20/025—Grouting with organic components, e.g. resin
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
- E21D21/0026—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00724—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 in mining operations, e.g. for backfilling; in making tunnels or galleries
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/70—Grouts, e.g. injection mixtures for cables for prestressed concrete
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
- C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Piles And Underground Anchors (AREA)
Abstract
本发明公开了一种深部巷道预应力全锚支护施工设备及其施工方法，包括：用于插入巷道锚孔的锚杆、用于向锚杆提供一次浆液和二次浆液的喷射机、以及用于连接锚杆和喷射机的保压管路；所述锚孔具有相对的内端和外端，所述锚杆同轴向地插入锚孔内，且锚杆具有相对的第一端头、第二端头，锚杆同轴向地插入锚孔内后，第一端头位于所述内端，第二端头位于所述外端；所述锚杆外围与锚孔之间具有注入间隙，所述锚孔内端的注入间隙用于注入一次浆液以使锚杆的第一端头锚固，所述锚孔其他位置的注入间隙用于注入二次浆液以使锚杆全长锚固；使用分层注浆的方式，使得锚孔内百分之九十以上的间隙被浆液充满，密实度高，实现锚杆的全长锚固。
Description
技术领域
本发明涉及巷道支护技术领域，尤其涉及一种深部巷道预应力全锚支护施工设备及其施工方法。
背景技术
目前在井下巷道的支护中，多采用锚网、锚杆以及注浆的综合方式，实现对巷道的支护，支护作业包括：临时支护、注浆支护等等，现有技术中，锚杆支护过程存在以下弊端：
1.传统的临时支护方式一般采有措施液压支柱等支柱顶板，使施工得以进行，后期需要将临时支护全部拆卸，过程繁琐耗费人力物力；
2.传统的注浆支护方式，均采用一次注浆的手段，受技术限制，无法有效的将浆液全部注入较长的锚孔，锚杆、锚孔内部分截面为空，密实度差，实质是短途、较浅的的锚注，导致锚固效果差；
3.此外传统注浆支护方式，只是使锚杆、锚孔凝固为一体，但锚杆周围的破碎岩石与锚孔之间还存在断面、裂隙，传统方式支护困难，围岩物理性能差。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种深部巷道预应力全锚支护施工设备及其施工方法，实现了临时支护、全长锚固和注浆加固围岩三位一体多重功能，二次浆液充填锚杆、锚孔空隙及围岩裂隙，达到全长锚固和注浆加固围岩的目的。
为了实现上述目的，本发明提供了一种深部巷道预应力全锚支护施工设备，包括：用于插入巷道锚孔的锚杆、用于向锚杆提供一次浆液和二次浆液的喷射机、以及用于连接锚杆和喷射机的保压管路；
所述锚孔具有相对的内端和外端，所述锚杆同轴向地插入锚孔内，且锚杆具有相对的第一端头、第二端头，锚杆同轴向地插入锚孔内后，第一端头位于所述内端，第二端头位于所述外端；所述锚杆外围与锚孔之间具有注入间隙，所述锚孔内端的注入间隙用于注入一次浆液以使锚杆的第一端头锚固，所述锚孔其他位置的注入间隙用于注入二次浆液以使锚杆全长锚固。
作为上述方案的进一步优化，所述锚杆外侧设有大螺距螺纹且锚杆为中空结构，锚杆的侧面沿长度方向排列有侧孔，所述第一端头、第二端头之间连通，第二端头与保压管路连通。
作为上述方案的进一步优化，所述第一端头设有与一次浆液配合的第一固件，所述第一固件包括：三角柱、设置于三角柱侧面的三个展爪，所述三角柱与锚杆的第一端头固定连接且相互连通，所述三角柱的每个侧面均贯穿设有与展爪对应的通孔，且展爪的一端与三角柱的顶端铰接，展爪的另一端为自由端，初始状态下，所述展爪均与三角柱的侧面贴合，在受力状态下，展爪以铰接处为轴点进行转动形成展开。
作为上述方案的进一步优化，所述第一固件还包括：能被外部施力并将该作用力同时传递给多个展爪的同步件，同步件位于三角柱内，同步件为三角结构，且同步件的三个短边均固定连接有平衡块，所述平衡块嵌接在三角柱内的滑槽内，所述同步件的三个长边中心处均固定连接有刚性梁，刚性梁的另一端恰好穿过三角柱侧面的通孔并展爪相抵；
注入一次浆液时，一次浆液通过保压管路依次进入第二端头、第一端头、以及三角柱，进入三角柱时一次浆液向同步件的端面施加作用力，使同步件与一次浆液同向移动，移动过程中，刚性梁顶抵所述展爪以传递作用力，使展爪受力展开。
作为上述方案的进一步优化，所述第二端头设有与二次浆液配合的第二固件，所述第二固件包括：保压圆管、封堵圆锥、托盘以及螺母，保压圆管通过螺纹配合套设于锚杆的第二端头的外侧,且保压圆管能沿锚杆的第二端头旋进或旋退；所述封堵圆锥同样通过螺纹配合套设于第二端头的外侧。
作为上述方案的进一步优化，所述封堵圆锥靠近保压圆管的一端呈尖锥状，且封堵圆锥远离保压圆管的一端设有向外倾斜的弯折边，弯折边围成圈并且呈碗状。
本发明还提供一种基于上述任一的深部巷道预应力全锚支护施工设备的施工方法，所述施工方法包括如下步骤：
根据巷道支护的设计要求，钻机在巷道的破碎围岩上钻出锚孔；
将具有第一固件与锚杆的第一端固连，并将锚杆插入锚孔内，并施加预紧力，使锚杆初步固定在锚孔内；
准备一次浆液的注浆作业，并将一次浆液通过喷射机的保压管路注入锚杆，一次浆液通过保压管路依次进入第二端头、第一端头、以及三角柱，进入三角柱时一次浆液向同步件的端面施加作用力，使同步件与一次浆液同向移动，移动过程中，刚性梁顶抵所述展爪以传递作用力，展爪受力展开并刺入锚孔内端的内壁形成钩状，与此同时，一次浆液从三角柱的通孔中喷涌至锚孔内端的注入间隙，注入完成后等待一次浆液氧化直至凝固；
准备二次浆液的一次注浆作业，先将保压圆管套设在锚杆第二端头外侧，并将其向第一端头旋进直至预定位置时停止，此时，保压圆管、第一固件之间的注入间隙与锚杆部分长度的侧孔连通，该注入间隙为一次注浆作业的可注入范围；
将二次浆液通过喷射机的保压管路注入锚杆，二次浆液通过锚杆未被保压圆管遮盖的侧孔中喷涌至保压圆管、第一固件之间的注入间隙；
准备二次浆液的二次注浆作业，将保压圆管向第二端头旋退，直至预定位置时停止，此时，保压圆管、上次注浆作业位置之间的注入间隙与锚杆部分长度的侧孔连通，该注入间隙为二次注浆作业的可注入范围；
将二次浆液通过喷射机的保压管路注入锚杆，二次浆液通过锚杆未被保压圆管遮盖的侧孔中喷涌至保压圆管、第一固件之间的注入间隙；
根据具体情况选择进行后续步骤；
若一次注浆作业和二次注浆作业没有锚注锚杆的全部长度，则根据上述操作进行三次/四次注浆作业，直至锚杆全长锚注后，进行封堵作业；
若一次注浆作业和二次注浆作业使锚杆全长锚注后，直接进行封堵作业；
封堵作业为将保压圆管伸出锚孔外端的部分截断，再将封堵圆锥向锚孔内端旋进，以使封堵圆锥顶动保压圆管一同向锚孔内端旋进，以使保压圆管完全进入锚孔内，封堵圆锥的弯折边与锚孔外端端面紧贴，再将托盘、螺母依次套设与锚杆外侧并拧紧；最后对巷道周围进行支护养护作业。
所述二次浆液全部的注浆作业步骤中，均包括:向二次浆液施加一定时间的高压力，以使二次浆液充分填充进可注入范围、以及渗透进于可注入范围连通的围岩缝隙中，通过渗透凝固使巷道的围岩形成拱形抗压圈。
作为上述方案的进一步优化，所述施工方法中，保压圆管位于锚孔内时其始终对锚孔形成径向封堵。
作为上述方案的进一步优化，所述封堵圆锥的弯折边与锚孔外端端面紧贴后，弯折边对锚孔外端端面形成端面封堵。
本发明的一种深部巷道预应力全锚支护施工设备及其施工方法，具备如下有益效果：
1.通过第一固件将锚杆固定与锚孔内，并配合一次浆液、第二固件，使锚杆的第一端头锚固并及时施加预紧力，实现临时支护，无需进行其他支护措施，节约人力物力，给快速掘进创造了有利条件；
2.使用分层注浆的方式，在注浆过程中采用了一次/二次注浆作业等分层次的方式，即为对锚杆的不同位置进行逐一地注浆，在确保该位置充分注浆后，再进行下个位置的注浆作业，分层次的注浆过程中压力损失小以助于浆液的流动、渗透，使得锚孔内百分之九十以上的间隙被浆液充满，密实度高，实现锚杆的全长锚固；一次/二次注浆作业等分层次的方式，使锚杆由端锚转变为全长锚固，提高了锚杆锚固可靠性，解决端部锚固容易卸载、支护刚度低、抗剪切能力弱等问题；
3.使用分层注浆的方式，以使二次浆液充分填充进可注入范围、以及渗透进于可注入范围连通的围岩缝隙中，通过渗透凝固使巷道的围岩形成拱形抗压圈，将松散破碎的围岩胶结成整体，提高岩体的内聚力、内摩擦角及弹性模量等力学参数，改变锚孔周围岩石的物理性能，提高整个围岩自身承载能力，提高整体应力，综合实现了锚杆全长锚固、围岩注浆加固，为破碎围岩巷道支护提供新的方法。
附图说明
图1为本发明整体结构锚固在巷道内的示意图；
图2为本发明整体结构在巷道锚孔内的示意图；
图3为本发明结构进行一次注浆作业时示意图；
图4为本发明结构进行二次注浆作业时示意图；
图5为本发明的三角柱和锚杆结构示意图。
图中：锚杆1、内端2、外端3、注入间隙4、三角柱5、展爪6、通孔10、保压圆管11、封堵圆锥12、螺母13、锚孔14。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
参阅图1-5，本发明提供的一种深部巷道预应力全锚支护施工设备，包括：用于插入巷道锚孔14的锚杆1、用于向锚杆1提供一次浆液和二次浆液的喷射机、以及用于连接锚杆1和喷射机的保压管路；
锚孔14具有相对的内端2和外端3，锚杆1同轴向地插入锚孔14内，且锚杆1具有相对的第一端头、第二端头，锚杆1同轴向地插入锚孔14内后，第一端头位于内端 2，第二端头位于外端3；锚杆1外围与锚孔14之间具有注入间隙4，锚孔14内端2 的注入间隙4用于注入一次浆液以使锚杆1的第一端头锚固，锚孔14其他位置的注入间隙4用于注入二次浆液以使锚杆1全长锚固；
锚杆1外侧设有大螺距螺纹且锚杆1为中空结构，锚杆1的侧面沿长度方向排列有侧孔，第一端头、第二端头之间连通，第二端头与保压管路连通，且本实施方式的锚杆1，杆体材质选用40Cr，其屈服强度达785MPa，抗拉强度980MPa，是目前常用20MnSi 锚杆1材料的2.3倍，满足巷道临时支护要求；
第一端头设有与一次浆液配合的第一固件，第一固件包括：三角柱5、设置于三角柱5侧面的三个展爪6，三角柱5与锚杆1的第一端头固定连接且相互连通，三角柱5 的每个侧面均贯穿设有与展爪6对应的通孔10，且展爪6的一端与三角柱5的顶端铰接，展爪6的另一端为自由端，初始状态下，展爪6均与三角柱5的侧面贴合，在受力状态下，展爪6以铰接处为轴点进行转动形成展开，第一固件还包括：能被外部施力并将该作用力同时传递给多个展爪6的同步件，同步件位于三角柱5内，同步件为三角结构，且同步件的三个短边均固定连接有平衡块，平衡块嵌接在三角柱5内的滑槽内，同步件的三个长边中心处均固定连接有刚性梁，刚性梁的另一端恰好穿过三角柱5侧面的通孔10并展爪6相抵；
注入一次浆液时，一次浆液通过保压管路依次进入第二端头、第一端头、以及三角柱5，进入三角柱5时一次浆液向同步件的端面施加作用力，使同步件与一次浆液同向移动，移动过程中，刚性梁顶抵展爪6以传递作用力，使展爪6受力展开，第二端头设有与二次浆液配合的第二固件，第二固件包括：保压圆管11、封堵圆锥12、托盘以及螺母13，保压圆管11通过螺纹配合套设于锚杆1的第二端头的外侧,且保压圆管 11能沿锚杆1的第二端头旋进或旋退；封堵圆锥12同样通过螺纹配合套设于第二端头的外侧，封堵圆锥12靠近保压圆管11的一端呈尖锥状，且封堵圆锥12远离保压圆管 11的一端设有向外倾斜的弯折边，弯折边围成圈并且呈碗状；
通过第一固件将锚杆1固定与锚孔14内，并配合一次浆液、第二固件，使锚杆1 的第一端头锚固并及时施加预紧力，实现临时支护，无需进行其他支护措施，节约人力物力，给快速掘进创造了有利条件；
需要说明的，上述实施方式中，一次浆液为树脂锚固剂，二次浆液为久米纳矿用无机加固复合砂浆代替传统的树脂材料，二次浆液的配方为灰水泥20-90％、硅灰粉 1-20％、硫铝酸盐水泥1-40％、矿渣粉1-20％、减水剂0.5-1％和塑性膨胀剂0.5-1％；久米纳矿用无机加固复合砂浆的水灰比为0.28-0.35之间，最大限度的降低了水化热多余水对围岩的二次弱化；另外其早期强度高，1d抗压强度：≥10MPa，能有效的控制压力显现快的巷道，7d抗压强度：≥50MPa，28d抗压强度：≥60MPa，结石体强度得到提高；二次浆液的粒度小，最大30～50μm，通过施工步骤的结合运用，使其能够进入更微小的裂隙，围岩注浆效果显著改善；
并且久米纳无机速凝喷射复合砂浆为预拌料，下井后直接使用喷射机喷浆，无需井下进行配比、搅拌，极大的简化了喷浆工艺，应用本材料喷浆后能够在巷道围岩表面形成一层能承受一定压力的封闭帷幕，给中空注浆锚杆1注浆提供了有利条件，有效避免了串漏浆；
本发明还提供一种基于上述任一的深部巷道预应力全锚支护施工设备的施工方法，施工方法包括如下步骤：
根据巷道支护的设计要求，钻机在巷道的破碎围岩上钻出锚孔14；
将具有第一固件与锚杆1的第一端固连，并将锚杆1插入锚孔14内，并施加预紧力，使锚杆1初步固定在锚孔14内；
准备一次浆液的注浆作业，并将一次浆液通过喷射机的保压管路注入锚杆1，一次浆液通过保压管路依次进入第二端头、第一端头、以及三角柱5，进入三角柱5时一次浆液向同步件的端面施加作用力，使同步件与一次浆液同向移动，移动过程中，刚性梁顶抵展爪6以传递作用力，展爪6受力展开并刺入锚孔14内端2的内壁形成钩状，与此同时，一次浆液从三角柱5的通孔10中喷涌至锚孔14内端2的注入间隙4，注入完成后等待一次浆液氧化直至凝固；
准备二次浆液的一次注浆作业，先将保压圆管11套设在锚杆1第二端头外侧，并将其向第一端头旋进直至预定位置时停止，此时，保压圆管11、第一固件之间的注入间隙4与锚杆1部分长度的侧孔连通，该注入间隙4为一次注浆作业的可注入范围；
将二次浆液通过喷射机的保压管路注入锚杆1，二次浆液通过锚杆1未被保压圆管11遮盖的侧孔中喷涌至保压圆管11、第一固件之间的注入间隙4；
准备二次浆液的二次注浆作业，将保压圆管11向第二端头旋退，直至预定位置时停止，此时，保压圆管11、上次注浆作业位置之间的注入间隙4与锚杆1部分长度的侧孔连通，该注入间隙4为二次注浆作业的可注入范围；
将二次浆液通过喷射机的保压管路注入锚杆1，二次浆液通过锚杆1未被保压圆管11遮盖的侧孔中喷涌至保压圆管11、第一固件之间的注入间隙4；
根据具体情况选择进行后续步骤；
若一次注浆作业和二次注浆作业没有锚注锚杆1的全部长度，则根据上述操作进行三次/四次注浆作业，直至锚杆1全长锚注后，进行封堵作业；若一次注浆作业和二次注浆作业使锚杆1全长锚注后，直接进行封堵作业；
封堵作业为将保压圆管11伸出锚孔14外端3的部分截断，再将封堵圆锥12向锚孔14内端2旋进，以使封堵圆锥12顶动保压圆管11一同向锚孔14内端2旋进，以使保压圆管11完全进入锚孔14内，封堵圆锥12的弯折边与锚孔14外端3端面紧贴，再将托盘、螺母依次套设与锚杆1外侧并拧紧；最后对巷道周围进行支护养护作业；使用分层注浆的方式，在注浆过程中采用了一次/二次注浆作业等分层次的方式，即为对锚杆1的不同位置进行逐一地注浆，在确保该位置充分注浆后，再进行下个位置的注浆作业，分层次的注浆过程中压力损失小以助于浆液的流动、渗透，使得锚孔14内百分之九十以上的间隙被浆液充满，密实度高，实现锚杆1的全长锚固；
二次浆液全部的注浆作业步骤中，均包括:向二次浆液施加一定时间的高压力，以使二次浆液充分填充进可注入范围、以及渗透进于可注入范围连通的围岩缝隙中，通过渗透凝固使巷道的围岩形成拱形抗压圈。
施工方法中，保压圆管11位于锚孔14内时其始终对锚孔14形成径向封堵，封堵圆锥12的弯折边与锚孔14外端3端面紧贴后，弯折边对锚孔14外端3端面形成端面封堵，使用分层注浆的方式，以使二次浆液充分填充进可注入范围、以及渗透进于可注入范围连通的围岩缝隙中，通过渗透凝固使巷道的围岩形成拱形抗压圈，改变锚孔 14周围岩石的物理性能，提高整个围岩自身承载能力，提高整体应力，综合实现了锚杆1全长锚固、围岩注浆加固，为破碎围岩巷道支护提供新的方法。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种深部巷道预应力全锚支护施工设备，其特征在于，包括：用于插入巷道锚孔的锚杆、用于向锚杆提供一次浆液和二次浆液的喷射机、以及用于连接锚杆和喷射机的保压管路；
所述锚孔具有相对的内端和外端，所述锚杆同轴向地插入锚孔内，且锚杆具有相对的第一端头、第二端头，锚杆同轴向地插入锚孔内后，第一端头位于所述内端，第二端头位于所述外端；所述锚杆外围与锚孔之间具有注入间隙，所述锚孔内端的注入间隙用于注入一次浆液以使锚杆的第一端头锚固，所述锚孔其他位置的注入间隙用于注入二次浆液以使锚杆全长锚固；
所述第一端头设有与一次浆液配合的第一固件，所述第一固件包括：三角柱、设置于三角柱侧面的三个展爪，所述三角柱与锚杆的第一端头固定连接且相互连通，所述三角柱的每个侧面均贯穿设有与展爪对应的通孔，且展爪的一端与三角柱的顶端铰接，展爪的另一端为自由端，初始状态下，所述展爪均与三角柱的侧面贴合，在受力状态下，展爪以铰接处为轴点进行转动形成展开；
所述第一固件还包括：能被外部施力并将该作用力同时传递给多个展爪的同步件，同步件位于三角柱内，同步件为三角结构，且同步件的三个短边均固定连接有平衡块，所述平衡块嵌接在三角柱内的滑槽内，所述同步件的三个长边中心处均固定连接有刚性梁，刚性梁的另一端恰好穿过三角柱侧面的通孔并展爪相抵；
注入一次浆液时，一次浆液通过保压管路依次进入第二端头、第一端头、以及三角柱，进入三角柱时一次浆液向同步件的端面施加作用力，使同步件与一次浆液同向移动，移动过程中，刚性梁顶抵所述展爪以传递作用力，使展爪受力展开；
所述第二端头设有与二次浆液配合的第二固件，所述第二固件包括：保压圆管、封堵圆锥、托盘以及螺母，保压圆管通过螺纹配合套设于锚杆的第二端头的外侧,且保压圆管能沿锚杆的第二端头旋进或旋退；所述封堵圆锥同样通过螺纹配合套设于第二端头的外侧。
2.根据权利要求1所述的一种深部巷道预应力全锚支护施工设备，其特征在于：所述锚杆外侧设有大螺距螺纹且锚杆为中空结构，锚杆的侧面沿长度方向排列有侧孔，所述第一端头、第二端头之间连通，第二端头与保压管路连通。
3.根据权利要求1所述的一种深部巷道预应力全锚支护施工设备，其特征在于：所述封堵圆锥靠近保压圆管的一端呈尖锥状，且封堵圆锥远离保压圆管的一端设有向外倾斜的弯折边，弯折边围成圈并且呈碗状。
4.一种基于权利要求1-3任一所述深部巷道预应力全锚支护施工设备的施工方法，其特征在于：所述施工方法包括如下步骤：
根据巷道支护的设计要求，钻机在巷道的破碎围岩上钻出锚孔；
将具有第一固件与锚杆的第一端固连，并将锚杆插入锚孔内，并施加预紧力，使锚杆初步固定在锚孔内；
准备一次浆液的注浆作业，并将一次浆液通过喷射机的保压管路注入锚杆，一次浆液通过保压管路依次进入第二端头、第一端头、以及三角柱，进入三角柱时一次浆液向同步件的端面施加作用力，使同步件与一次浆液同向移动，移动过程中，刚性梁顶抵所述展爪以传递作用力，展爪受力展开并刺入锚孔内端的内壁形成钩状，与此同时，一次浆液从三角柱的通孔中喷涌至锚孔内端的注入间隙，注入完成后等待一次浆液氧化直至凝固；
准备二次浆液的一次注浆作业，先将保压圆管套设在锚杆第二端头外侧，并将其向第一端头旋进直至预定位置时停止，此时，保压圆管、第一固件之间的注入间隙与锚杆部分长度的侧孔连通，该注入间隙为一次注浆作业的可注入范围；
将二次浆液通过喷射机的保压管路注入锚杆，二次浆液通过锚杆未被保压圆管遮盖的侧孔中喷涌至保压圆管、第一固件之间的注入间隙；
准备二次浆液的二次注浆作业，将保压圆管向第二端头旋退，直至预定位置时停止，此时，保压圆管、上次注浆作业位置之间的注入间隙与锚杆部分长度的侧孔连通，该注入间隙为二次注浆作业的可注入范围；
将二次浆液通过喷射机的保压管路注入锚杆，二次浆液通过锚杆未被保压圆管遮盖的侧孔中喷涌至保压圆管、第一固件之间的注入间隙；
根据具体情况选择进行后续步骤；
若一次注浆作业和二次注浆作业没有锚注锚杆的全部长度，则根据上述操作进行三次/四次注浆作业，直至锚杆全长锚注后，进行封堵作业；
若一次注浆作业和二次注浆作业使锚杆全长锚注后，直接进行封堵作业；
封堵作业为将保压圆管伸出锚孔外端的部分截断，再将封堵圆锥向锚孔内端旋进，以使封堵圆锥顶动保压圆管一同向锚孔内端旋进，以使保压圆管完全进入锚孔内，封堵圆锥的弯折边与锚孔外端端面紧贴，再将托盘、螺母依次套设与锚杆外侧并拧紧；最后对巷道周围进行支护养护作业。
5.根据权利要求4所述的深部巷道预应力全锚支护施工设备的施工方法，其特征在于：所述二次浆液全部的注浆作业步骤中，均包括:向二次浆液施加一定时间的高压力，以使二次浆液充分填充进可注入范围、以及渗透进于可注入范围连通的围岩缝隙中，通过渗透凝固使巷道的围岩形成拱形抗压圈。
6.根据权利要求4所述的深部巷道预应力全锚支护施工设备的施工方法，其特征在于：所述施工方法中，保压圆管位于锚孔内时其始终对锚孔形成径向封堵。
7.根据权利要求4所述的深部巷道预应力全锚支护施工设备的施工方法，其特征在于：所述封堵圆锥的弯折边与锚孔外端端面紧贴后，弯折边对锚孔外端端面形成端面封堵。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010214171.XA CN111379581B (zh) | 2020-03-24 | 2020-03-24 | 一种深部巷道预应力全锚支护施工设备及其施工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010214171.XA CN111379581B (zh) | 2020-03-24 | 2020-03-24 | 一种深部巷道预应力全锚支护施工设备及其施工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111379581A CN111379581A (zh) | 2020-07-07 |
| CN111379581B true CN111379581B (zh) | 2021-08-31 |
Family
ID=71217493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010214171.XA Active CN111379581B (zh) | 2020-03-24 | 2020-03-24 | 一种深部巷道预应力全锚支护施工设备及其施工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111379581B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111894635B (zh) * | 2020-08-13 | 2022-03-15 | 高军 | 一种高压劈裂注浆改性加固破碎围岩隧道方法 |
| CN113047881B (zh) * | 2021-05-07 | 2023-09-26 | 南京博联特光电科技有限公司 | 一种适用于地铁巷道支护的gfrp智能组合锚杆及施工方法 |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1415805A (zh) * | 2002-12-12 | 2003-05-07 | 上海交通大学 | 船锚式注浆张开型土锚锚头 |
| CN201412175Y (zh) * | 2009-05-02 | 2010-02-24 | 许荣生 | 倒枪刺钉中空注浆锚杆 |
| CN201835280U (zh) * | 2010-10-15 | 2011-05-18 | 山西潞安环保能源开发股份有限公司五阳煤矿 | 灌浆锚索锚固长度限位装置 |
| CN102758644A (zh) * | 2012-07-16 | 2012-10-31 | 安徽金星预应力工程技术有限公司 | 一种拉力自锁式内灌浆锚索 |
| CN102767385A (zh) * | 2012-07-16 | 2012-11-07 | 安徽金星预应力工程技术有限公司 | 一种灌浆锚索用拉力自锁装置 |
| CN103133026A (zh) * | 2013-03-26 | 2013-06-05 | 安徽理工大学 | 一种新型胀壳倒楔式可注浆锚杆 |
| CN103696790A (zh) * | 2013-02-19 | 2014-04-02 | 裴春光 | 剪式膨胀锚杆及其应用 |
| KR20160011927A (ko) * | 2014-07-23 | 2016-02-02 | 주식회사 가포드 | 암반 보강용 벌브 케이블 볼트 |
| CN206530353U (zh) * | 2017-02-28 | 2017-09-29 | 河南际龙工程技术咨询有限公司 | 一种让压注浆锚杆 |
| CN207701158U (zh) * | 2018-01-10 | 2018-08-07 | 湖南科技大学 | 一种复合中空注浆锚杆 |
| CN108979685A (zh) * | 2018-08-13 | 2018-12-11 | 福州大学 | 一种采用预应力构件锚杆支护矿山破碎岩层的施工方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016210456A2 (en) * | 2015-06-23 | 2016-12-29 | Ncm Innovations (Pty) Ltd | Grout delivery system |
-
2020
- 2020-03-24 CN CN202010214171.XA patent/CN111379581B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1415805A (zh) * | 2002-12-12 | 2003-05-07 | 上海交通大学 | 船锚式注浆张开型土锚锚头 |
| CN201412175Y (zh) * | 2009-05-02 | 2010-02-24 | 许荣生 | 倒枪刺钉中空注浆锚杆 |
| CN201835280U (zh) * | 2010-10-15 | 2011-05-18 | 山西潞安环保能源开发股份有限公司五阳煤矿 | 灌浆锚索锚固长度限位装置 |
| CN102758644A (zh) * | 2012-07-16 | 2012-10-31 | 安徽金星预应力工程技术有限公司 | 一种拉力自锁式内灌浆锚索 |
| CN102767385A (zh) * | 2012-07-16 | 2012-11-07 | 安徽金星预应力工程技术有限公司 | 一种灌浆锚索用拉力自锁装置 |
| CN103696790A (zh) * | 2013-02-19 | 2014-04-02 | 裴春光 | 剪式膨胀锚杆及其应用 |
| CN103133026A (zh) * | 2013-03-26 | 2013-06-05 | 安徽理工大学 | 一种新型胀壳倒楔式可注浆锚杆 |
| KR20160011927A (ko) * | 2014-07-23 | 2016-02-02 | 주식회사 가포드 | 암반 보강용 벌브 케이블 볼트 |
| CN206530353U (zh) * | 2017-02-28 | 2017-09-29 | 河南际龙工程技术咨询有限公司 | 一种让压注浆锚杆 |
| CN207701158U (zh) * | 2018-01-10 | 2018-08-07 | 湖南科技大学 | 一种复合中空注浆锚杆 |
| CN108979685A (zh) * | 2018-08-13 | 2018-12-11 | 福州大学 | 一种采用预应力构件锚杆支护矿山破碎岩层的施工方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111379581A (zh) | 2020-07-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3147410B1 (en) | Construction method and structure of pressure dispersing expansion head anchor rod | |
| EP3822422A1 (en) | Prefabricated wall and assembly structure for prefabricated building, and construction method therefor | |
| CN103133026A (zh) | 一种新型胀壳倒楔式可注浆锚杆 | |
| CN2878511Y (zh) | 拉压组合自锚型岩石锚杆 | |
| CN111379581B (zh) | 一种深部巷道预应力全锚支护施工设备及其施工方法 | |
| CN107829767A (zh) | 一种分段装配式让压中空注浆锚杆及其施工方法 | |
| CN203569582U (zh) | 一种混凝土管桩与承台的连接结构 | |
| CN104747216B (zh) | 极松软破碎煤岩体钻注一体化分次注浆方法 | |
| CN105840221B (zh) | 旋转式可快速锚固安装粘结型中空锚杆 | |
| CN101994315B (zh) | 全长粘结预应力锚杆及其施工方法 | |
| WO2015103862A1 (zh) | 一种基于膏体材料的先灌后锚预应力全长锚固支护方法 | |
| CN103590414A (zh) | 一种混凝土管桩与承台的连接结构 | |
| CN112360534A (zh) | 一种全锚注浆锚杆及其锚固方法 | |
| CN203230443U (zh) | 一种新型胀壳倒楔式可注浆锚杆 | |
| CN109488342A (zh) | 一种用于巷道支护的箍壳充注式柔性让压衬砌及施作方法 | |
| CN210977516U (zh) | 一种用于冲击地压矿井巷道的防冲释能复合支护结构 | |
| CN103590338A (zh) | 一种悬索桥复合式隧道锚碇施工方法及岩锚施工结构 | |
| CN103147777B (zh) | 泵送膏体预应力全锚锚杆/索支护方法 | |
| CN105672312B (zh) | 采用纤维增强复合材料的舱式锚固装置及施工方法 | |
| CN204327134U (zh) | 一种预应力平衡锚索 | |
| CN113585249B (zh) | 一种三层结构扩大端锚杆系统及施工方法 | |
| CN109853730A (zh) | 一种新型预制钢筋混凝土框架节点及其施工的方法 | |
| CN209837285U (zh) | 一种新型预制钢筋混凝土框架节点 | |
| CN201826309U (zh) | 全长粘结预应力锚杆 | |
| CN109958465B (zh) | 早高快注浆锚固的施工方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 232072 Bagongshan Tofu Cultural Industrial Park, Bagongshan District, Huainan City, Anhui Province Patentee after: Anhui Jingyuan Technology Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 232072 Bagongshan Tofu Cultural Industrial Park, Bagongshan District, Huainan City, Anhui Province Patentee before: HUAINAN DONGHUA OUKE MINE SUPPORT EQUIPMENT Co.,Ltd. Country or region before: China |
|
| CP03 | Change of name, title or address |