CN111502720A - 一种可注浆的实心锚杆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可注浆的实心锚杆，属于煤矿井巷支护技术领域。包括实心锚杆和辅助注浆封孔机构；实心锚杆包括杆体、托盘和锚具；所述杆体为带肋钢筋，杆体的一端上固定套设有限位挡环；所述托盘为注浆垫板；辅助注浆封孔机构包括注浆导管、薄壁钢管、密封管和密封圈。使用时，先完成钻孔内杆体部分长度的树脂锚固段；再通过注浆垫板及辅助注浆封孔机构，完成钻孔内杆体部分长度的水泥浆液锚固段。本发明实现了采用锚杆杆体与钻孔之间的环形通道进行注浆，保证注浆通道畅通，同时解决了注浆的封孔问题，能快速压注较高固化强度的浆液，提高实心锚杆整体的锚固强度。本发明降低了成本，满足锚注一体化要求，提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明属于煤矿井巷支护技术领域，具体涉及一种可注浆的实心锚杆。
背景技术
目前，我国煤矿中使用的锚杆大多数属于小孔径预应力树脂锚固锚杆，其基本结构是由钢筋、树脂锚固剂、托盘和锚具组成，通过树脂锚固剂将钢筋锚固在岩煤体深处，通过张拉仪、托盘、锚具等对锚杆施加预紧力，控制锚固区围岩的离层、滑动、裂隙张开、新裂纹产生等扩容变形，使围岩处于受压状态，达到支护巷道、保持巷道稳定的效果。
随着我国煤矿行业的不断发展，煤炭开采条件变得更加复杂，这种传统的锚杆锚固技术也存在着如下问题，直接影响了锚杆锚固性能和支护性能，对围岩支护的效果产生了严重的影响：
1.锚杆锚固深度及锚固长度受到安装工艺的限制。锚杆安装机具所能提供的转矩不能支持钢筋搅拌更深的锚固剂，锚固力难以进一步提高。
2.生产力水平对锚注一体化有更高的要求，在较破碎的地质环境下，巷道支护要求兼顾锚杆支护与注浆。
为解决现有煤矿锚杆锚固技术中存在的问题，国内近年来研制出了中空注浆锚杆。现有的中空注浆锚杆的杆体为中空结构，锚杆杆体由钢管加工而成。中空注浆锚杆在一定程度上克服了现有锚杆的不足，但是中空锚杆也存在如下缺陷：1.锚杆强度低，采用中空杆体，严重降低了锚杆的破断力。2.注浆压力低达不到注浆效果，由于采用挤压式封孔，注浆压力不能过大，封孔长度及封孔质量都受到一定限制，影响锚固及注浆效果。3.中空注浆锚杆成本较高。
发明内容
为了实现注浆通道畅通，避免注浆管道堵塞，提高锚杆整体的锚固强度，同时降低注浆锚杆制作成本，本发明提供一种可注浆的实心锚杆。
一种可注浆的实心锚杆，其特征在于：包括实心锚杆和辅助注浆封孔机构；
所述实心锚杆包括杆体7、托盘和锚具9；所述杆体7为带肋钢筋，杆体7的一端上固定套设有限位挡环8；所述托盘为注浆垫板1；
所述辅助注浆封孔机构包括注浆导管5、薄壁钢管3、密封管4和密封圈6；
所述注浆垫板1上开设有垂直贯通的锚杆孔12；锚杆孔12的一端孔口为密封口，设有密封圈6，锚杆孔12的另一端孔口为导管口；注浆垫板1内开设有注浆孔2，注浆孔2的一端连通着锚杆孔12，注浆孔2的另一端连通着注浆口21，所述注浆口21位于注浆垫板1的密封口一侧；
所述注浆导管5的一端固定连接着注浆垫板1上的导管口；所述密封管4套设在薄壁钢管3上，薄壁钢管3的一端插入注浆导管5的另一端内，且密封管4的一端与注浆导管5的管端接触；注浆导管5和薄壁钢管3同轴贯通；
使用时，先用设有限位挡环8的杆体7一端将树脂锚固剂推入钻孔内，在杆体7上形成锚杆树脂锚固段10；
再将注浆垫板1、注浆导管5和薄壁钢管3空套在杆体7上推入钻孔中，使薄壁钢管3的端部与限位挡环8接触；注浆导管5、薄壁钢管3和杆体7之间形成环形注浆通道；将锚具9套设在杆体7的外露端上，通过锚具9对杆体7进行预紧张拉，使密封管4被压缩产生膨胀；接通外部注浆设备实施注浆，水泥浆液由注浆导管5、薄壁钢管3和杆体7之间的环形注浆通道注入，在杆体7上形成水泥浆液锚固段11。
进一步限定的技术方案如下：
所述注浆导管5的一端通过螺纹固定连接着注浆垫板1上的导管口。
所述注浆孔2为L形孔，其中长边处的孔呈水平状，长边处的孔口连通着锚杆孔12，短边处的孔贯通注浆垫板1的一侧面，孔口为注浆口21。
在距离外漏端头0.6-0.8米处的杆体7上安装有限位挡环8。
所述注浆垫板1上的锚杆孔12的密封口为外大内小的圆锥孔，与密封口配合的密封圈6为锥形密封圈。
所述密封管4为橡胶密封管。
所述注浆垫板1的材料为钢板。
所述注浆导管5的材料为钢管。
所述注浆导管5和薄壁钢管3的装配长度为0.5-0.8m；注浆导管5的长度为0.4-0.6m；密封管4的长度为150-160mm；薄壁钢管3外径与注浆导管5内径之间为间隙配合，配合间隙为0.5mm。
所述注浆导管5、薄壁钢管3和锚杆之间的环形注浆通道的径向宽度为2-4mm。
本发明的有益技术效果体现在以下方面：
1.本发明的可注浆实心锚杆杆体采用的是高强度实心带肋钢筋，其破断力相比普通锚杆没有损失。本发明的辅助注浆封孔机构，采用了实心锚杆的杆体7与钻孔之间的环形通道进行注浆，保证注浆通道畅通，能快速压注较高固化强度的浆液，避免注浆管道堵塞，提高锚杆整体的锚固强度。
2.本发明通过增设的辅助注浆封孔机构，实现锚注一体化，提高巷道支护效率。注浆垫板兼具注浆与托盘功能，注浆导管和薄壁钢管兼具注浆通道与密封作用，实现了锚杆支护与注浆使用同一钻孔，提高支护效率；本发明将锚杆支护与注浆加固有机结合，有效的解决了复杂环境岩体巷道的支护问题。
3.本发明通过采用树脂锚固剂和水泥浆液双重锚固，锚杆锚固长度有了很大提升，可有效提高锚杆的锚固强度。
4.本发明采用一种全新的主动挤压分段膨胀式的封孔方式实现了小孔径可注浆锚杆的孔内封孔，同时注浆垫板上的锚杆孔与杆体之间的缝隙采用锥形密封圈进行密封，解决了孔口漏浆的问题，基本实现注浆过程零漏浆。
5.本发明可注浆实心锚杆制造成本低。由于杆体的结构不同，中空锚杆比实心锚杆强度降低约40%。同样由于加工工艺的不同，中空注浆锚杆的制造成本也较高，以直径为22mm，长度为2.4米的锚杆来说，一套普通锚杆包含带肋钢筋、托盘、锚具、树脂锚固剂等的价格约为60元；一套中空注浆锚索的价格约为120元；本发明可注浆实心锚杆的杆体仍采用普通的带肋钢筋，注浆垫板和注浆导管、薄壁钢管、橡胶密封管、密封圈等采用批量生产，一套可注浆实心锚杆的成本价格约为90元。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为图1中局部放大图；
图3为图2中密封管变形状态图；
图4为注浆垫板和注浆导管、薄壁钢管和密封管装配示意图；
图5为注浆垫板和注浆导管装配示意图；
图6为薄壁钢管和密封管装配示意图；
图7为限位挡环结构示意图。
上图中序号：注浆垫板1、锚杆孔12、注浆孔2、注浆口21、薄壁钢管3、密封管4、注浆导管5、密封圈6、杆体7、限位挡环8、锚具9、树脂锚固段10、水泥浆锚固段11。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地描述。
实施例
参见图1，一种可注浆的实心锚杆包括实心锚杆和辅助注浆封孔机构。
实心锚杆包括杆体7、托盘和锚具9；杆体7为带肋钢筋，在距离外漏端头0.6-0.8米处的杆体7的一端上固定套装有限位挡环8，限位挡环8结构见图7。托盘为注浆垫板1。
参见图4，辅助注浆封孔机构包括注浆导管5、薄壁钢管3、密封管4和密封圈6。参见图5，注浆垫板1上开设有垂直贯通的锚杆孔12；锚杆孔12的一端孔口为密封口，密封口为外大内小的圆锥孔，密封口安装有密封圈6，密封圈6为锥形密封圈。锚杆孔12的另一端孔口为导管口。注浆垫板1内开设有注浆孔2，注浆孔2为L形孔，其中长边处的孔呈水平状，长边处的孔口连通着锚杆孔12，短边处的孔贯通注浆垫板1的一侧面，短边处的孔口为注浆口21，注浆口21位于注浆垫板1的密封口一侧。注浆导管5的一端通过螺纹固定连接着注浆垫板1上的导管口。
参见图6，密封管4套装在薄壁钢管3上，薄壁钢管3的一端插入注浆导管5的另一端内，且密封管4的一端与注浆导管5的管端接触，见图4；注浆导管5和薄壁钢管3同轴贯通；薄壁钢管3的另一端在施工时与限位挡环8相接触，见图1。
注浆导管5和薄壁钢管3的装配长度为0.6m；注浆导管5的长度为0.4m；密封管4的长度为150mm；薄壁钢管3外径与注浆导管5内径之间为间隙配合，配合间隙为0.5mm。注浆导管5、薄壁钢管3和锚杆之间的环形注浆通道的径向宽度为2-4mm。
本发明的可注浆实心锚杆采用树脂锚固剂和水泥浆液混合锚固，具体安装过程如下：
（1）钻孔并采用树脂锚固剂安装锚杆
先施工完成钻孔。在杆体7上安装好限位挡环8，用杆体7向钻孔内推送树脂锚固剂，推送孔底后开动钻机，边转动杆体7边推送树脂锚固剂直至到达孔底，同时树脂锚固剂对锚杆已经到达锚固作用，在杆体7上形成树脂锚固段10，实现杆体7的树脂锚固。
（2）安装注浆垫板、锚杆、孔口锥形密封垫圈等
参见图1，待树脂锚固剂完全锚固，将注浆垫板1、注浆导管5、薄壁钢管3和密封管4按图4组装好后空套在杆体7上推入钻孔中，当注浆垫板1距离岩面约100mm位置时，薄壁钢管3的端部刚好顶在挡环8上，注浆导管5、薄壁钢管3和实心锚杆之间形成环形注浆通道；杆体7的外露端伸至注浆垫板1的外部，在杆体7的外端的锚杆孔12的密封口内装上密封圈6，并安装上锚具9，对杆体7进行预紧张拉，此时密封管4被压缩产生膨胀，见图3。
（3）注浆操作
将外部注浆设备连接到注浆口21，进行注浆。混凝土浆液由注浆孔2，经过注浆导管5、薄壁钢管3和锚杆之间的环形注浆通道注入，沿着杆体7和钻孔之间的环形通道向上流动直到钻孔及周边裂隙注满，在杆体7上形成水泥浆液锚固段11。注浆完成后，卸下外部注浆设备，用螺栓堵住注浆口21。
本发明将现有普通实心锚杆的高破断力和中空注浆锚杆的注浆功能完美的结合在一起，在现有安装技术及工艺基本不变的情况下，通过杆体7和钻孔之间的环状注浆空间实现了锚杆的无损注浆锚固；达到了树脂锚固与水泥注浆锚固的全长锚固，对锚杆支护的安全性有着显著性提高。
Claims (10)
1.一种可注浆的实心锚杆，其特征在于：包括实心锚杆和辅助注浆封孔机构；
所述实心锚杆包括杆体（7）、托盘和锚具（9）；所述杆体（7）为带肋钢筋，杆体（7）的一端上固定套设有限位挡环（8）；所述托盘为注浆垫板（1）；
所述辅助注浆封孔机构包括注浆导管（5）、薄壁钢管（3）、密封管（4）和密封圈（6）；
所述注浆垫板（1）上开设有垂直贯通的锚杆孔（12）；锚杆孔（12）的一端孔口为密封口，密封口内设有密封圈（6）；锚杆孔（12）的另一端孔口为导管口；注浆垫板（1）内开设有注浆孔（2），注浆孔（2）的一端连通着锚杆孔（12），注浆孔（2）的另一端连通着注浆口（21），所述注浆口（21）位于注浆垫板（1）的密封口一侧；
所述注浆导管（5）的一端固定连接着注浆垫板（1）上的导管口；所述密封管（4）套设在薄壁钢管（3）上，薄壁钢管（3）的一端插入注浆导管（5）的另一端内，且密封管（4）的一端与注浆导管（5）的管端接触；注浆导管（5）和薄壁钢管（3）同轴贯通；
使用时，先用设有限位挡环（8）的杆体（7）一端将树脂锚固剂推入钻孔内，在杆体（7）上形成锚杆树脂锚固段（10）；
再将注浆垫板（1）、注浆导管（5）和薄壁钢管（3）空套在杆体（7）上推入钻孔中，使薄壁钢管（3）的端部与限位挡环（8）接触；注浆导管（5）、薄壁钢管（3）和杆体（7）之间形成环形注浆通道；将锚具（9）套设在杆体（7）的外露端上，通过锚具（9）对杆体（7）进行预紧张拉，使密封管（4）被压缩产生膨胀；接通外部注浆设备实施注浆，水泥浆液由注浆导管（5）、薄壁钢管（3）和杆体（7）之间的环形注浆通道注入，在杆体（7）上形成水泥浆液锚固段（11）。
2.根据权利要求1所述的一种可注浆的实心锚杆，其特征在于：所述注浆导管（5）的一端通过螺纹固定连接着注浆垫板（1）上的导管口。
3.根据权利要求1所述的一种可注浆的实心锚杆，其特征在于：所述注浆孔（2）为L形孔，其中长边处的孔呈水平状，长边处的孔口连通着锚杆孔（12），短边处的孔贯通注浆垫板（1）的一侧面，孔口为注浆口（21）。
4.根据权利要求1所述的一种可注浆的实心锚杆，其特征在于：在距离外漏端头0.6-0.8米处的杆体（7）上安装有限位挡环（8）。
5.根据权利要求1所述的一种可注浆的实心锚杆，其特征在于：所述注浆垫板（1）上的锚杆孔（12）的密封口为外大内小的圆锥孔，与密封口配合的密封圈（6）为锥形密封圈。
6.根据权利要求1所述的一种可注浆的实心锚杆，其特征在于：所述密封管（4）为橡胶密封管。
7.根据权利要求1所述的一种可注浆的实心锚杆，其特征在于：所述注浆垫板（1）的材料为钢板。
8.根据权利要求1所述的一种可注浆的实心锚杆，其特征在于：所述注浆导管（5）的材料为钢管。
9.根据权利要求1所述的一种可注浆的实心锚杆，其特征在于：所述注浆导管（5）和薄壁钢管（3）的装配长度为0.5-0.8m；注浆导管（5）的长度为0.4-0.6m；密封管（4）的长度为150-160mm；薄壁钢管（3）外径与注浆导管（5）内径之间为间隙配合，配合间隙为0.5mm。
10.根据权利要求1所述的一种可注浆的实心锚杆，其特征在于：所述注浆导管（5）、薄壁钢管（3）和锚杆（7）之间的环形注浆通道的径向宽度为2-4mm。
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