CN115013016A - 一种用于破碎围岩控制的钻锚注卸一体化施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于破碎围岩控制的钻锚注卸一体化施工方法，包括按照设计要求选定钻孔孔位和钻进角度，并进行标记；先安装钻头，再由钻机带动钻杆和钻头钻进；钻进到预定深度时，先安装好止浆塞和让压装置，再继续钻进到预定深度；将环形膨胀锚固剂刺破，使锚固剂充满锚固剂封堵件间的钻孔空隙，然后卸下钻机，接着采用螺母紧固至锚杆至预紧力；待锚杆初锚固后，快速往锚杆内注浆；最后拆除注浆设备，并及时清洗及整理注浆管路与设备。本发明的施工方法，提高了工作效率，降低了施工成本和施工难度，也实现了深部高应力大断面破碎围岩的锚注加固与卸压吸能的一体化控制，保证了巷道/硐室围岩的稳定。

Description

一种用于破碎围岩控制的钻锚注卸一体化施工方法

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，具体涉及一种用于破碎围岩控制的钻锚注卸一体化施工方法。

背景技术

锚杆在岩土工程中应用广泛，其能主动加固岩土体，能使岩土体充分发挥其自身的稳定性，有效控制岩土体形变，最大限度地保护围岩完整性，防止岩土体整体坍塌破坏。同时，锚杆对原岩土体破坏少、扰动小，而且易施工、经济、安全环保等重要特点。

高应力深部大断面围岩稳定性控制是国内外采矿及岩石力学界研究的重点和焦点。随着地下工程建设不断的向深部延伸，高应力深部大断面围岩维护问题日益突出。高应力深部围岩处于大埋深、高地应力、复杂地质构造等环境中，并伴有裂隙水、岩体强度差等，这种岩体处于高地应力作用下，产生碎胀蠕变行为，影响因素非常复杂，呈现出高度的非线性。当岩体开挖后，周边岩体的构造在高应力作用下会变得更加复杂和突出，可能会导致其他影响因素的作用机理路径进一步向不利形式发展。

深部高应力大断面破碎围岩由于岩石破碎松散，采用普通的注浆锚杆成孔后易发生塌孔；锚杆处于深部高应力区且岩石破碎，需要将锚杆及时锚固在岩体内部，普通的注浆锚杆需等注浆且凝固后才能完成对锚杆的锚固，锚固过程费时费力还有可能错过最佳锚固时间；普通锚杆极限拉伸长度小且卸压能力差，当围岩发生较大变形时，锚杆往往不能满足工程安全所要求的适应围岩较大变形，造成锚杆锚头失效、被拉断等不良情况的发生，从而使锚杆的支护作用丧失，甚至导致工程事故的发生；再者普通的注浆锚杆没能同时具备较好的注浆主动强化以及主动卸压功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于破碎围岩控制的钻锚注卸一体化施工方法，以解决背景技术中提出的问题。本发明的施工方法能在容易塌孔、成孔难的破碎围岩区进行施工，施工方法简单可靠。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于破碎围岩控制的钻锚注卸一体化施工方法，包括使用钻锚注卸一体化锚杆，所述一体化锚杆包括杆体、钻头装置、锚固装置、让压装置、止浆塞、螺母、托盘和排气管；所述杆体内设置有中空腔，所述杆体包括至少两节单元杆体，相邻的两节所述单元杆体之间通过连接套筒相连；所述钻头装置安装在所述杆体的前端，所述钻头装置包括钻头、钻杆和连接装置，所述钻杆活动安装于所述中空腔内，所述连接装置固定安装在所述杆体的前端，所述钻头通过辊轴安装于所述连接装置，所述钻杆通过所述辊轴驱动所述钻头转动；所述锚固装置设置在所述杆体上且于所述钻头装置的后方位置，所述锚固装置包括环形膨胀锚固剂、支架、滑盖和滑盖控制器，所述环形膨胀锚固剂套设在所述杆体上，所述环形膨胀锚固剂两端的杆体上各设置有锚固剂封堵件，所述支架设置在所述中空腔内，所述支架上设置有用于刺破所述环形膨胀锚固剂的多个弹簧装置，所述滑盖与多个所述弹簧装置对应设置，所述滑盖控制器通过连接线与所述滑盖相连；所述让压装置设置在所述杆体靠后端的位置，所述让压装置包括套设在所述杆体上的让压套筒，所述让压套筒的内部设置有多个摩阻片，所述让压套筒的前端内部设置有密封圈，所述让压套筒的前端用于设置在围岩的钻孔内，所述让压套筒的后端用于裸露在所述围岩外；所述止浆塞设置在靠近所述密封圈的杆体上，所述托盘和所述螺母依次安装在所述让压套筒裸露于所述围岩外的部分上；所述排气管安装在所述杆体的外表面上，且所述排气管的排气口位于所述围岩外；所述让压装置与所述锚固装置之间的杆体上还开设有与所述中空腔连通的多个注浆孔；所述施工方法具体包括：

S1、锚杆施工前，按照设计要求选定钻孔孔位和钻进角度，并做好标记，钻孔间距按照设计要求或现场监理要求，同时需要准备好注浆材料；

S2、先将适用的钻头与杆体前端的连接装置连接，然后将钻头对准选定的钻孔位置，随后由钻机带动钻杆和所述钻头开始钻进；

S3、当锚杆将要钻进到预定深度时，首先将预先安装好止浆塞和让压装置的单元杆体用连接套筒连接到正在钻进的杆体上，然后继续钻进，直至钻进到预定深度停止；

S4、锚杆钻进至预定深度后，先通过操控滑盖控制器，使得滑盖中的滑板在滑槽内，进而打开槽孔；接着弹簧装置中的尖锥体将环形膨胀锚固剂刺破，然后由钻机带动锚杆旋转，使环形膨胀锚固剂充满锚固剂封堵件间的钻孔空隙；然后卸下钻机，待环形膨胀锚固剂达到预定强度后，再将托盘和螺母依次安装在让压套筒靠近钻孔孔口的端部，紧固螺母至锚杆的设计预紧力；

S5、待锚杆初锚固后，首先在锚杆尾端接通高压空气，将锚杆的中空腔和注浆孔处的杂物吹净，然后检查注浆设备是否齐全和正常，设备一切正常后，通过快速注浆接头将锚杆尾端与注浆泵相连，随后启动灰浆搅拌机，人工将注浆材料按配合比例制好，再输入到搅拌机中进行加水搅拌；待搅拌均匀后，输入压浆泵，往锚杆内开始压浆，注浆的初力一般在0.5-1.5MPa之间，待注浆饱满且压力达到设计值时停止注浆，并及时封堵锚杆尾端孔口；

S6、最后拆除注浆设备，并及时清洗及整理注浆管路与设备。

进一步的，所述步骤S2中，在所述钻头与所述连接装置组装前还包括检查中空腔和注浆孔是否通畅，若有异物堵塞需及时清理干净；在钻进过程中，采用加压的水冲洗所述杆体和所述注浆孔，从而避免所述注浆孔被碎渣堵塞。

进一步的，所述步骤S5中，压浆量根据压浆泵压力的大小或根据灰浆搅拌机的灰浆消耗速度确定；压浆时需保持压浆高压管顺直，整个注浆过程需要连续灌输。

进一步的，所述注浆孔为圆形孔且多个所述注浆孔采用梅花形布置，且相邻的两所述注浆孔在所述杆体的轴线方向上的距离为30-50cm。

进一步的，所述环形膨胀锚固剂为膨胀型树脂锚固剂，所述环形膨胀锚固剂靠近围岩一侧的外表面设置有保护层，所述保护层由耐磨性塑胶制成；所述环形膨胀锚固剂靠近杆体的内表面的包装材料为聚酯薄膜。

进一步的，所述支架包括位于其两端的十字杆件和与所述杆体同轴设置的中心杆件，两个所述十字杆件均与所述中空腔固定相连，所述中心杆件的两端分别与两个所述十字杆件固定连接。

进一步的，所述弹簧装置包括一端与所述中心杆件连接的弹簧和设置在所述弹簧另一端的尖锥体，所述弹簧为在压缩状态具有较大弹性势能的高强度压缩弹簧。

进一步的，所述滑盖包括两块槽板和滑板，两块所述槽板沿所述杆体的轴向对称设置在所述中空腔内，两块所述槽板与位于二者之间的杆体共同形成滑槽，且两块所述槽板之间的杆体上开设有与多个所述弹簧装置对应并用于所述尖锥体穿过的多个槽孔；所述滑板滑动设置在所述滑槽内，且其靠近所述密封圈的一端与所述连接线相连。

进一步的，其特征在于多个所述摩阻片均匀间隔分布于所述让压装置的前半段内，所述摩阻片与所述杆体固定连接，且所述摩阻片与所述杆体之间安装有增阻环；或者，多个所述摩阻片均匀间隔分布于所述让压装置的后半段内，所述摩阻片与所述让压套筒固定连接，所述摩阻片与所述让压套筒之间安装有增阻环；所述摩阻片的数量为10-15个，且相邻的两个所述摩阻片之间的间距为8cm-10cm。

进一步的，所述排气管安装在与所述滑盖同一侧的杆体外表面上；所述连接线贯穿所述排气管设置。

相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明的一种用于破碎围岩控制的钻锚注卸一体化施工方法，采用自钻式锚杆，钻孔结束后杆体留在钻孔内，有效避免了破碎围岩钻孔过程中塌孔、成孔难情况的发生；能对深部高应力大断面破碎围岩的锚杆及时有效卸压，有效减少锚杆支护失效情况的发生，并且通过对破碎围岩进行注浆强化，围岩整体稳定性得到提高；能在注浆前对锚杆进行锚固，缩减了锚杆锚固时间，有效避免了锚杆错过锚固时机的情况。本发明的施工方法提高了工作效率，降低了施工成本和施工难度，也实现了深部高应力大断面破碎围岩的锚注加固与卸压吸能的一体化控制，保证了巷道/硐室围岩的稳定。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明钻锚注卸一体化施工方法中一种一体化锚杆的整体结构示意图；

图2是本发明图1中一体化锚杆的A-A剖面示意图；

图3是本发明图1中一体化锚杆的B-B剖面示意图；

图4是本发明图1中一体化锚杆的C-C剖面示意图；

图5是本发明图1中一体化锚杆的D-D剖面示意图；

图6是本发明图1中滑盖的剖视图；

图7是本发明钻锚注卸一体化施工方法中另一种一体化锚杆的整体结构示意图；

图8是本发明图7中一体化锚杆的E-E剖面示意图；

图9是本发明用于破碎围岩控制的钻锚注卸一体化锚杆的卸压原理图；

其中，1-围岩，2-杆体，2.1-中空腔，2.2-注浆孔，3-钻头装置，3.1-钻头，3.2-钻杆，3.3-连接装置，3.4-卡位栓，4-锚固装置，4.1-环形膨胀锚固剂，4.2-锚固剂封堵件，4.3-支架，4.4-弹簧装置，4.4a-弹簧，4.4b-尖锥体，4.5-滑盖，4.5a-槽板，4.5b-滑板，4.5c-槽孔，4.6-滑盖控制器，4.7-连接线，4.8-挡板，5-让压装置，5.1-让压套筒，5.2-摩阻片，5.3-密封圈，5.4-增阻环，5.5-焊缝，6-止浆塞，7-连接套筒，8-螺母，9-托盘，10-排气管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本实施例提供一种用于破碎围岩控制的钻锚注卸一体化施工方法，包括使用钻锚注卸一体化锚杆，一体化锚杆包括杆体2、钻头装置3、锚固装置4、让压装置5、止浆塞6、连接套筒7、螺母8、托盘9和排气管10；在本发明中，钻头钻进的方向被定义为前向。杆体内设置有中空腔2.1，杆体包括至少两节单元杆体，相邻两节单元杆体之间通过连接套筒相连。钻头装置安装在杆体的前端，钻头装置包括钻头3.1、钻杆3.2和连接装置3.3，钻杆活动安装于中空腔2.1内，连接装置固定安装在杆体2的前端，钻头通过一根辊轴安装于连接装置，钻杆通过辊轴驱动钻头转动。锚固装置设置在杆体上且于钻头的后方，锚固装置包括环形膨胀锚固剂4.1、支架4.3、滑盖4.5和滑盖控制器4.6，环形膨胀锚固剂套设在杆体上，环形膨胀锚固剂两端的杆体上各设置有锚固剂封堵件4.2，支架设置在中空腔内，支架上设置有用于刺破环形膨胀锚固剂的多个弹簧装置4.4，滑盖与多个弹簧装置对应设置，滑盖控制器通过连接线4.7与滑盖相连；让压装置设置在杆体靠后端的位置，让压装置包括套设在杆体上的让压套筒5.1，让压套筒内设置有多个摩阻片5.2，让压套筒的前端内部设置有密封圈5.3，让压套筒的前端用于设置在围岩1的钻孔内，让压套筒的后端用于裸露在围岩外；止浆塞设置在靠近密封圈的杆体上，托盘和螺母依次安装在让压套筒裸露于围岩外的部分上；排气管安装在杆体的外表面上，且排气管的排气口位于围岩外；让压装置与锚固装置之间的杆体2上还开设有与中空腔连通的多个注浆孔2.2。施工方法具体包括：

S1、锚杆施工前，按照设计要求选定钻孔孔位和钻进角度，并做好标记，钻孔间距按照设计要求或现场监理要求，同时需要准备好注浆材料。

S2、仔细检查锚杆杆体2的中空腔2.1和注浆孔2.2是否通畅，若有异物堵塞应及时清理干净。锚杆检查正常后，先将适用的钻头3.1与杆体2前端的连接装置3.3连接，然后将钻头对准选定的钻孔位置，随后由钻机带动钻杆和钻头开始钻进。在钻进过程中，用加压的水冲洗杆体和注浆孔，从而避免注浆孔被碎渣堵塞。通常情况下，自进式注浆锚杆的长度有3m、4m和6m等，如果工程设计的钻孔深度比较深，就需要用连接套筒7将杆体2接长，然后再进行钻进。

S3、当锚杆将要钻进到预定深度时，首先将预先安装好止浆塞6和让压装置5的单元杆体用连接套筒7连接到正在钻进的杆体上，然后继续钻进，直至钻进到预定深度停止。

S4、锚杆钻进至预定深度后，先通过操控滑盖控制器4.6，使得滑盖4.5中的滑板4.5b在滑槽内，进而打开槽孔4.5c；接着弹簧装置4.4中的尖锥体4.4b将环形膨胀锚固剂4.1刺破，然后由钻机带动锚杆旋转，使环形膨胀锚固剂4.1充满锚固剂封堵件4.2间的钻孔空隙；然后卸下钻机，待环形膨胀锚固剂4.1达到预定强度后，再将托盘9和螺母8依次安装在让压套筒5.1靠近钻孔孔口的端部，紧固螺母8至锚杆的设计预紧力。

S5、待锚杆初锚固后，首先在锚杆尾端接通高压空气，将锚杆的中空腔2.1和注浆孔2.2处的杂物吹净，然后检查注浆设备是否齐全和正常，设备一切正常后，通过快速注浆接头将锚杆尾端与注浆泵相连，随后启动灰浆搅拌机，人工将注浆材料按配合比例制好，再输入到搅拌机中进行加水搅拌；待搅拌均匀后，输入压浆泵，往锚杆内开始压浆，压浆时要保持压浆高压管顺直，整个注浆过程要连续灌输，不断流，一次完成。压浆量根据压浆泵压力的大小或根据灰浆搅拌机的灰浆消耗速度确定。注浆压力要根据设计值控制，注浆的初始压力一般在0.5-1.5MPa之间，待注浆饱满且压力达到设计值时停止注浆，并及时封堵锚杆尾端孔口。

S6、最后拆除注浆设备，并及时清洗及整理注浆管路与设备。在浆液终凝之前，不得敲击、碰撞或施加任何其余荷载。

请参见图1至图6，在本发明一种较佳的实施例中，杆体2包括两节单元杆体，两节单元杆体之间通过连接套筒7相连；杆体的外表面分布有等距螺纹，连接套筒的内表面设有螺纹，连接套筒将相邻两节单元杆体通过螺纹咬合的方式连接在一起。杆体内设置有中空腔2.1，在让压装置与锚固装置间的杆体上分布有多个注浆孔，多个注浆孔采用梅花形布置，注浆孔为圆形孔，且相邻的两个注浆孔在中空腔的轴线方向上的距离为30-50cm，注浆孔与中空腔连通。在注浆时，浆液通过中空腔2.1经注浆孔2.2流入钻孔内，杆体2的表面螺纹便于各个构件间的连接，同时与注浆材料能有很好的粘结作用。

在本发明一种较佳的实施例中，连接装置3.3具体为一金属制成的套筒，可通过内外螺纹配合的方式安装于杆体2上，或者连接装置采用焊接的方式安装于杆体2上，本发明并不限制连接装置的具体材质以及连接方式，本领域技术人员可以根据实际需求自行调整。钻头装置还包括一个或多个卡位栓3.4，卡位栓设置于杆体2的周侧方向，卡位栓的部分裸露于杆体2外侧，并且卡位栓能在杆体的轴向方向上定位连接装置。卡位栓采用金属材质制成，通过螺纹配合的方式穿设于杆体2上，其裸露部分顶抵于连接装置的端部上以对连接装置进行定位。钻头可以采用多种类型，本发明并不局限于使用哪种类型的钻头，但钻头具体规格要与杆体相适应。

在本发明一种较佳的实施例中，锚固装置4设置在杆体上且于钻头的后方，锚固装置包括环形膨胀锚固剂4.1、锚固剂封堵件4.2、支架4.3、弹簧装置4.4、滑盖4.5和滑盖控制器4.6，环形膨胀锚固剂套设在杆体上，环形膨胀锚固剂的材料为膨胀型树脂锚固剂，环形膨胀锚固剂靠近围岩一侧的外表面设置有一层耐磨性的塑胶保护层，塑胶保护层能防止环形膨胀锚固剂在钻孔过程中受外力影响发生破裂。环形膨胀锚固剂靠近杆体的内表面的包装材料为聚酯薄膜，容易刺破。环形膨胀锚固剂两端的杆体上各设置有一个锚固剂封堵件4.2，锚固剂封堵件在钻孔过程中能保护环形膨胀锚固剂，在锚杆锚固过程中，能避免环形膨胀锚固剂内的粘结剂外溢。具体地，锚固剂封堵件材质为钢材料，锚固剂封堵件越靠近环形膨胀锚固剂高度越高，正剖视图呈直角三角形。锚固剂封堵件焊接在环形膨胀锚固剂两端的杆体上，锚固剂封堵件高度低于钻孔周长但高于环形膨胀锚固剂高度，锚固剂封堵件起到防止环形膨胀锚固剂外溢出锚固装置的作用。

在本发明一种较佳的实施例中，支架4.3设置在中空腔内，支架包括位于其两端的十字杆件和与杆体同轴设置的中心杆件，两个十字杆件均与中空腔固定相连，中心杆件的两端分别与两个十字杆件固定连接。优选的，中心杆件与十字杆件的材料相同，且中心杆件与十字杆件焊接在一块，杆件为实心的金属构造；支架的长度要比锚固剂封堵件之间的距离长5-8cm。进一步的，支架远离钻头一端的十字杆件上焊接有一起密封作用的挡板4.8，优选该挡板选用薄钢板，能阻止注浆过程中浆液进入锚固装置。支架的中心杆件上固定设有用于刺破环形膨胀锚固剂的多个弹簧装置4.4，固定方式为焊接连接。具体地，弹簧装置包括一端与中心杆件焊接连接的弹簧4.4a和设置在弹簧另一端的尖锥体4.4b，弹簧为在压缩状态具有较大弹性势能的高强度压缩弹簧，弹簧释放势能将尖锥体迅速推送出中空腔，并刺破环形膨胀锚固剂，尖锥体与弹簧焊接连接，尖锥体为金属材质。

在本发明一种较佳的实施例中，滑盖4.5与多个弹簧装置4.4对应设置，滑盖包括两块槽板4.5a和滑板4.5b，两块槽板沿杆体的轴向对称焊接设置在中空腔内，两块槽板与位于该两块槽板之间的杆体共同形成滑槽，且两块槽板之间的杆体上开设有与多个弹簧装置对应并用于尖锥体穿过的多个槽孔4.5c。具体地，槽孔4.5c的孔径比尖锥体4.4b最大部位略大，尖锥体整体可穿过槽孔；槽孔与弹簧装置的安装数量一般为5-8个。滑板可相对滑槽移动，且滑板靠近密封圈的一端与连接线相连；优选滑板为金属材质。滑盖控制器设置在围岩外，滑盖控制器通过连接线4.7与滑盖相连。滑盖控制器采用手动拉收连接线方式来移动滑板，也可采用电子阀门控制等方式来控制槽孔的开闭，本发明并不对此进行限定。滑板4.5b可相对滑槽移动，且滑板靠近让压装置的密封圈5.3的一端与连接线4.7相连；优选滑板为金属材质。排气管10安装在杆体2的外表面上，且排气管10的排气口位于围岩1外；优选的，排气管10安装在与滑盖4.5同一侧的杆体外表面上；连接线贯穿于排气管内。具体地，排气管材质为PPS材料，也可采用本发明以外的其他高强度耐磨的塑胶材料。注浆时，排气管可排出钻孔内气体使注浆饱满；锚固时，排气管能作为滑盖连接线的通道。

在本发明一种较佳的实施例中，让压装置5设置在杆体2靠后端的位置，让压装置包括套设在杆体上的让压套筒5.1，让压套筒内设置有多个摩阻片5.2，让压套筒的前端内部设置有密封圈5.3，密封圈5.3套设于让压套筒5.1远离外露部分的端部，密封圈的材质为高强度合成橡胶，密封圈能避免浆液等异物进入套筒内部，也能防止让压装置因杆体与让压套筒分离而失效。锚杆施工完成以后，让压套筒的前端设置在围岩1的钻孔内，让压套筒的后端裸露在围岩的钻孔外。让压套筒外露部分外表面设有外螺纹，托盘9和螺母8依次安装在让压套筒裸露于围岩外的部分上；螺母内螺纹与让压套筒上的外螺纹咬合连接；让压套筒为钢材质的圆柱形空筒，让压套筒内侧分布有浅层螺纹，浅层螺纹用于增加与摩阻片间的摩擦力。

在本发明一种较佳的实施例中，摩阻片5.2为钢材质的环状结构，摩阻片5.2与让压套筒5.1内表面通过焊接的方式连接在一起，二者之间形成焊缝5.5。杆体2相对摩阻片5.2与让压套筒5.1产生位移，摩擦面存在于摩阻片与杆体之间，摩阻片在摩擦面处还安装有一圈增阻环5.4，增阻环为半金属摩擦材料，增阻环具有很强的耐磨损能力、摩擦系数高等特点，且多个摩阻片均匀间隔分布于让压套筒5.1的前半段内，摩阻片的数量根据卸压长度及力学特征合理布置，多为布置10-15个，并优选相邻两个摩阻片的间距为8cm-10cm。杆体2外露端部至钻孔孔口边缘的长度为Δ1，钻孔孔口边缘至让压套筒孔内端部的长度为Δ2，为避免让压装置失效，让压长度为Δ1+Δ2，该类工况的卸压性能十分优越。

在本发明一种较佳的实施例中，止浆塞6安装在钻孔内靠近让压套筒的密封圈的杆体上，止浆塞的材质为高强度合成橡胶，止浆塞能密封钻孔，防止浆液外溢到让压装置内部。

在本发明一体化锚杆的锚固施工过程中，首先通过滑盖控制器4.6控制滑板4.5b相对滑槽发生快速位移，直至槽孔4.5c彻底打开，同时弹簧装置4.4的弹簧4.4a带动尖锥体4.4b快速释放弹性势能，尖锥体穿过槽孔刺破环形膨胀锚固剂8.1，然后环形膨胀锚固剂4.1内的粘结材料发生反应产生膨胀，随后利用钻机与钻头装置相配合进而带动杆体2快速旋转，使得环形膨胀锚固剂充满锚固剂封堵件4.2间的围岩，待环形膨胀锚固剂凝固后，将托盘9、螺母8依次安装在让压套筒5.1上，最终完成锚杆的锚固。

请参见图7和图8，本发明提供另一种用于破碎围岩控制的钻锚注卸一体化锚杆，与上述的锚杆的不同之处在于：该锚杆中，摩阻片5.2与杆体2焊接在一起，杆体与摩阻片相对让压套筒5.1产生位移，摩擦面存在于摩阻片5.2与让压套筒5.1之间，摩阻片在摩擦面处同样安装有一圈增阻环5.4，且多个摩阻片均匀间隔分布于让压套筒的后半段内，摩阻片的数量根据卸压长度及力学特征合理布置，多为布置10-15个。让压套筒内无摩阻片的后半段长度为Δ3，为避免让压装置失效，让压长度为Δ3。。本实施例中锚杆的其它结构均与上述实施例中锚杆的结构相同，在此就不再一一赘述。

请参见图9所示，本发明的钻锚注卸一体化锚杆的卸压原理为：AB段为锚杆预紧力的施加阶段，锚杆已初锚固，通过旋紧螺母3对锚杆施加预紧力,锚杆体产生初始预拉力并发生微小的弹性变形；锚杆注浆锚固后，围岩刚发生变形，锚杆对围岩提供弱刚性支护；当锚杆受力有所增大，则进入BC段即锚杆的后弹性变形阶段；受施工或开采扰动的影响，围岩压力增大，围岩继续变形，当围压超过锚杆的最大让压阻力时，锚杆受力进入CD段即锚杆的高阻让压阶段，此时锚杆对围岩提供的支护力为让压恒阻力，让压装置发生相对位移、让压段长度不断增加，围岩变形能量得到大幅释放，进而使得围岩保持相对稳定；若围岩变形继续增加，当摩阻片滑移运动超出外露杆体端部时，锚杆受力进入DE段即锚杆的有控让压阶段，此时的围岩应力将会得到进一步的有限释放，但提供给围岩的支护阻力则会逐级的减小；最后，随着锚杆拉力的进一步增大，进入EF段即为锚杆的失效破坏阶段，此时围岩的变形量超出了锚杆让压装置的让压极限能力，锚杆让压装置发生滑脱失效破坏。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种用于破碎围岩控制的钻锚注卸一体化施工方法，其特征在于，包括使用钻锚注卸一体化锚杆，所述一体化锚杆包括杆体(2)、钻头装置(3)、锚固装置(4)、让压装置(5)、止浆塞(6)、螺母(8)、托盘(9)和排气管(10)；所述杆体内设置有中空腔(2.1)，所述杆体包括至少两节单元杆体，相邻的两节所述单元杆体之间通过连接套筒(7)相连；所述钻头装置安装在所述杆体的前端，所述钻头装置包括钻头(3.1)、钻杆(3.2)和连接装置(3.3)，所述钻杆活动安装于所述中空腔内，所述连接装置固定安装在所述杆体的前端，所述钻头通过辊轴安装于所述连接装置，所述钻杆通过所述辊轴驱动所述钻头转动；所述锚固装置设置在所述杆体上且于所述钻头装置的后方位置，所述锚固装置包括环形膨胀锚固剂(4.1)、支架(4.3)、滑盖(4.5)和滑盖控制器(4.6)，所述环形膨胀锚固剂套设在所述杆体上，所述环形膨胀锚固剂两端的杆体上各设置有锚固剂封堵件(4.2)，所述支架设置在所述中空腔内，所述支架上设置有用于刺破所述环形膨胀锚固剂的多个弹簧装置(4.4)，所述滑盖与多个所述弹簧装置对应设置，所述滑盖控制器通过连接线(4.7)与所述滑盖相连；所述让压装置设置在所述杆体靠后端的位置，所述让压装置包括套设在所述杆体上的让压套筒(5.1)，所述让压套筒的内部设置有多个摩阻片(5.2)，所述让压套筒的前端内部设置有密封圈(5.3)，所述让压套筒的前端用于设置在围岩(1)的钻孔内，所述让压套筒的后端用于裸露在所述围岩外；所述止浆塞设置在靠近所述密封圈的杆体上，所述托盘和所述螺母依次安装在所述让压套筒裸露于所述围岩外的部分上；所述排气管安装在所述杆体的外表面上，且所述排气管的排气口位于所述围岩外；所述让压装置与所述锚固装置之间的杆体(2)上还开设有与所述中空腔连通的多个注浆孔(2.2)；所述施工方法具体包括：

S1、按照设计要求选定钻孔孔位和钻进角度，并做好标记，钻孔间距按照设计要求或现场监理要求，同时需要准备好注浆材料；

S2、先将适用的钻头(3.1)与杆体(2)前端的连接装置(3.3)连接，然后将钻头对准选定的钻孔位置，随后由钻机带动钻杆(3.2)和所述钻头(3.1)开始钻进；

S3、当锚杆将要钻进到预定深度时，首先将预先安装好止浆塞(6)和让压装置(5)的单元杆体用连接套筒(7)连接到正在钻进的杆体上，然后继续钻进，直至钻进到预定深度停止；

S4、锚杆钻进至预定深度后，先通过操控滑盖控制器(4.6)，使得滑盖(4.5)中的滑板(4.5b)在滑槽内，进而打开槽孔(4.5c)；接着弹簧装置(4.4)中的尖锥体(4.4b)将环形膨胀锚固剂(4.1)刺破，然后由钻机带动锚杆旋转，使环形膨胀锚固剂(4.1)充满锚固剂封堵件(4.2)间的钻孔空隙；然后卸下钻机，待环形膨胀锚固剂(4.1)达到预定强度后，再将托盘(9)和螺母(8)依次安装在让压套筒(5.1)靠近钻孔孔口的端部，紧固所述螺母(8)至锚杆的设计预紧力；

S5、待锚杆初锚固后，首先在锚杆尾端接通高压空气，将锚杆的中空腔(2.1)和注浆孔(2.2)处的杂物吹净，然后检查注浆设备是否齐全和正常，设备一切正常后，通过快速注浆接头将锚杆尾端与注浆泵相连，随后启动灰浆搅拌机，将注浆材料按配合比例制好，再输入到搅拌机中进行加水搅拌；待搅拌均匀后，输入压浆泵，往锚杆内开始压浆，注浆的初始压力在0.5-1.5MPa之间，待注浆饱满且压力达到设计值时停止注浆，并及时封堵锚杆尾端孔口；

S6、最后拆除注浆设备，并及时清洗及整理注浆管路与设备。

2.根据权利要求1所述的钻锚注卸一体化施工方法，其特征在于，所述步骤S2中，在所述钻头(3.1)与所述连接装置(3.3)组装前还包括检查中空腔(2.1)和注浆孔(2.2)是否通畅，若有异物堵塞需及时清理干净；在钻进过程中，采用加压的水冲洗所述杆体和所述注浆孔，从而避免所述注浆孔被碎渣堵塞。

3.根据权利要求1所述的钻锚注卸一体化施工方法，其特征在于，所述步骤S5中，压浆量根据压浆泵压力的大小或根据灰浆搅拌机的灰浆消耗速度确定；压浆时需保持压浆高压管顺直，整个注浆过程需要连续灌输。

4.根据权利要求1所述的钻锚注卸一体化施工方法，其特征在于，多个所述注浆孔采用梅花形布置，且相邻的两所述注浆孔在所述杆体的轴线方向上的距离为30-50cm。

5.根据权利要求1所述的钻锚注卸一体化施工方法，其特征在于，所述环形膨胀锚固剂为膨胀型树脂锚固剂，所述环形膨胀锚固剂靠近围岩一侧的外表面设置有保护层，所述保护层由耐磨性塑胶制成；所述环形膨胀锚固剂靠近杆体的内表面的包装材料为聚酯薄膜。

6.根据权利要求1所述的钻锚注卸一体化施工方法，其特征在于，所述支架包括位于其两端的十字杆件和与所述杆体同轴设置的中心杆件，两个所述十字杆件均与所述中空腔固定相连，所述中心杆件的两端分别与两个所述十字杆件固定连接。

7.根据权利要求1所述的钻锚注卸一体化施工方法，其特征在于，所述弹簧装置包括一端与所述中心杆件连接的弹簧(4.4a)和设置在所述弹簧另一端的尖锥体(4.4b)，所述弹簧为在压缩状态具有较大弹性势能的高强度压缩弹簧。

8.根据权利要求1所述的钻锚注卸一体化施工方法，其特征在于，所述滑盖包括两块槽板(4.5a)和滑板(4.5b)，两块所述槽板沿所述杆体的轴向对称设置在所述中空腔内，两块所述槽板与位于二者之间的杆体共同形成滑槽，且两块所述槽板之间的杆体上开设有与多个所述弹簧装置对应并用于所述尖锥体穿过的多个槽孔(4.5c)；所述滑板滑动设置在所述滑槽内，且其靠近所述密封圈的一端与所述连接线相连。

9.根据权利要求8所述的钻锚注卸一体化施工方法，其特征在于多个所述摩阻片均匀间隔分布于所述让压装置的前半段内，所述摩阻片与所述杆体固定连接，且所述摩阻片与所述杆体之间安装有增阻环(5.4)；或者，多个所述摩阻片均匀间隔分布于所述让压装置的后半段内，所述摩阻片与所述让压套筒固定连接，所述摩阻片与所述让压套筒之间安装有增阻环(5.4)；所述摩阻片的数量为10-15个，且相邻的两个所述摩阻片之间的间距为8cm-10cm。

10.根据权利要求9所述的钻锚注卸一体化施工方法，其特征在于，所述排气管安装在与所述滑盖同一侧的杆体外表面上；所述连接线贯穿所述排气管设置。

Images