CN117231275A - 药卷锚杆以及安装方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了药卷锚杆以及安装方法，药卷锚杆包括锚固装置、锚杆体和锁紧组件，锚固装置包括筒状的套筒，套筒的内部中空形成用于放置锚固剂药卷的收容腔，所述套筒的周面上设有供锚固剂输出的分布孔；所述锚杆体具有近端和远端，所述锚杆体的远端插入所述套筒，且和套筒之间设有暂时性限制两者相对活动的限制机构，在锚杆安装过程中，所述锚杆体可以冲破所述限制机构的约束，伸入到所述收容腔的内部，同时挤压所述锚固剂药卷，使得锚固剂从分布孔输出；锁紧组件设置在所述锚杆体的近端。本申请药卷锚杆相对于现有技术整体结构简单，具有成本低，适用性好，可机械化施工，安装效率高等优点。

Description

药卷锚杆以及安装方法

技术领域

本申请涉及土木工程以及采矿工程领域，特别是涉及药卷锚杆以及安装方法。

背景技术

树脂药卷锚杆在岩石地层中的应用特别广泛，尤其在地下工程洞室和矿山巷道支护中。其优点在于使用药卷锚固，操作简单，施工速度快。一般在锚杆远端(锚尾段)及岩石孔的底部一端设置药卷，通过杆体挤压和旋转方式将药卷树脂破碎搅拌，使树脂胶和催化剂混合后流动到锚杆孔壁与锚杆体之间凝固后形成锚固体，这样锚杆在锚杆孔端部在极短的时间内形成锚固力，一般在几分钟内形成较高粘结强度，在锚杆孔口端将锚杆头用紧固件锁定在支承面时，锚杆支护岩石地层的能力迅速发挥。其通常的安装工艺是，打锚杆孔、再把树脂药卷推入孔内，随后插入锚杆搅拌树脂后形成锚杆与孔壁的粘结而形成锚固力。

例如公开号为US20060153645A1的专利文献公开了一种锚杆，包括管状主体，所述管状主体限定用于容纳粘合剂或水泥填充的筒的管状孔，塞安装在孔中。塞可沿孔移动并密封地接合管状体。锚杆头位于或邻近岩石锚杆的第二端。一个棘爪装置将插头限制在与锚杆的第一端处的开口相邻的位置上。尽管树脂药卷锚杆具有许多优点，但也有一些缺点。一方面，在洞室拱部向上安装锚杆时，孔口朝下，使得树脂药卷在重力作用较难推入锚杆孔底部。另一方面，在岩层较破碎或地应力较大的情况下，成孔后可能出现塌孔或不易成孔的问题，导致树脂药卷难以推入孔底位置，从而影响树脂锚杆的效果。锚杆越长，安装难度及效果越不理想。

发明内容

本申请提供了一种结构简单、制造成本低且易于施工的药卷锚杆。

一种药卷锚杆，包括：

锚固装置，包括套筒，所述套筒的内部中空形成用于放置锚固剂药卷的收容腔，所述套筒的周面上设有供锚固剂输出的分布孔；

锚杆体，所述锚杆体具有近端和远端，所述锚杆体的远端插入所述套筒，且和套筒之间设有暂时性限制两者相对活动的限制机构，在锚杆安装过程中，所述锚杆体可以冲破所述限制机构的约束，伸入到所述收容腔的内部，同时挤压所述锚固剂药卷，使得锚固剂从分布孔输出；

锁紧组件，设置在所述锚杆体的近端。

以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。

可选的，所述限制机构为暂时性连接机构或阻尼机构。

可选的，所述限制机构包括连接所述套筒和锚杆体的销钉。

可选的，所述限制机构包括设置在套筒和锚杆体之间的涨紧件。

可选的，所述涨紧件具有弹性。

可选的，所述涨紧件的材质为塑料、橡胶或固体胶。

可选的，所述涨紧件通过套筒挤压固定。

可选的，所述套筒的一端设置有与所述锚杆体间隙配合的引入段，所述限制机构设置在所述引入段的位置。

可选的，所述引入段为缩径设置。

可选的，所述锚杆体的远端设置有搅拌头。

可选的，所述搅拌头由锚杆体自身加工形成。

本申请还提供另一种药卷锚杆，包括：

锚固装置，包括套筒，所述套筒的内部中空形成用于放置锚固剂药卷的收容腔，所述套筒的周面上设有供锚固剂输出的分布孔；

锚杆体，所述锚杆体具有远端和近端，其远端插入所述套筒并与所述套筒间隙配合；

锁紧组件，设置在所述锚杆体的近端；

止退件，限制所述套筒从锚杆孔中退出。

可选的，所述锁紧组件与锚杆体远端的间距与所述套筒等长。

可选的，所述套筒具有限制锚固剂药卷发生移位的限位件。

本申请还提供一种药卷锚杆的安装方法，所述药卷锚杆包括：

锚固装置，包括套筒，所述套筒的内部中空形成用于放置锚固剂药卷的收容腔，所述套筒的周面上设有供锚固剂输出的分布孔；

锚杆体，所述锚杆体具有远端和近端，其远端插入所述套筒并与所述套筒间隙配合；

锁紧组件，设置在所述锚杆体的近端；

所述安装方法包括：

将填装有锚固剂药卷的套筒输送至锚杆孔内；

施力于所述锚杆体，使其向所述套筒的收容腔的深处推进，直接作用至所述锚固剂药卷，使锚固剂经由所述分布孔输出。

可选的，所述锚杆体在推进过程中同时转动。

本申请将锚固剂收纳在套筒中，送杆时套筒和锚杆体一同进入锚杆孔，降低了将药卷送入锚杆孔的难度，另外安装时利用锚杆体对药卷进行挤压和搅拌，可以使得锚固剂快速均匀溢出套管，实现快速锚固，提高了安装效率；最后本申请锚杆相对于现有技术结构简单，制造成本低，适用于机械化施工。

附图说明

图1为本申请中药卷锚杆的内端部分示意图；

图2a为图1中的药卷锚杆内部结构示意图；

图2b为另一实施例中药卷锚杆内部结构示意图；

图2c为一实施方式中搅拌头位置示意图；

图3为图2a中的药卷锚杆的A-A方向的横剖示意图；

图4为本申请中药卷锚杆的第一实施例结构示意图；

图5为本申请中实施例二的药卷锚杆的结构示意图；

图6为图5中的锚杆送入锚杆孔时的结构示意图；

图7为图5中锚杆冲转、锁紧时的结构示意图；

图8为图5中锚杆在注浆时的结构示意图；

图9为实施例三的药卷锚杆的结构示意图；

图10为图9中锚杆在B-B方向的剖视图；

图11为图9中锚杆冲转时的结构示意图；

图12为图9中锚杆锁紧时的结构示意图。

图中附图标记说明如下：

1、锚固装置；10、套筒；11、分布孔；12、引入段；13、收容腔；14、锚尾导向头；15、销钉；16、涨紧件；17、止退件；

2、锚杆体；21、第一锚杆体段；22、第二锚杆体段；23、注浆孔；24、搅拌头；241、豁口；25、连接件；

3、药卷；31、树脂锚固体；32、注浆锚固体；

4、支承垫板；5、紧固件；

100、锚杆孔。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为与另一个组件“连接”时，它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本申请中，“锚杆孔”指由锚杆要设置的介质(如岩土地层、混凝土或砌体等)的表面，向深度方向构造的、能容纳锚杆完成支护特性的细长孔；“支承面”，即锚杆孔位置的介质表面；“锚头”，指锚杆近端与支承面配合的部位，“锚尾”指锚杆远端与锚杆孔底部配合的位置。

实施例一

参阅图1～图4，本申请提供了一种药卷锚杆，包括锚固装置1和锚杆体2，其中锚固装置1包括套筒10，套筒10的内部中空并形成用于放置锚固剂药卷(下述简称药卷3)的收容腔13，且套筒10的周面上开设有分布孔11。

锚杆体2具有远端和近端，其中远端是指插入锚杆孔的端部，近端是指位于锚杆孔外的端部，锚杆体2的远端插入套筒10并且两者之间设有限制机构。

本申请锚杆安装时，需要利用锚杆体2相对套筒10活动，挤压收容腔13内部的药卷使其破裂，让锚固剂从分布孔11溢出，在充分搅拌后进入锚杆孔100和套筒10之间的间隙，最终凝结形成锚固体。

一般情况下，使用药卷锚杆进行锚固的岩壁，其地质条件往往较差，导致送杆过程中，存在送杆阻力较大的问题。因此需要在送杆过程中，利用限制机构限制锚杆体2相对套筒10发生相对移位，避免锚杆体2戳破药卷。但在冲转杆体时，锚杆体2又可以突破限制机构的限制，使其可以相对套筒10活动，对收容腔13内的药卷3进行挤压和搅拌。

限制机构是否有约束能力取决于施加于锚杆体2的作用力，只有在施加于锚杆体2的作用力超过约束力时，锚杆体2和套筒10才可以相对活动。因为对锚杆体2进行施力的工具往往是固定的，也就是说施加的作用力是固定的，大致在0.5-30KN，只要让限制机构的约束力小于该特定值即可。

让限制机构失效的方式一般有两种，其中一种是将限制机构设置为临时性连接机构，在施加于锚杆体2的作用力大于一定值时，临时连接机构被破坏。另一种是将限制机构设置为阻尼机构，它始终提供阻尼力，只有施加在锚杆体2上作用力大于阻尼力，锚杆体2和套筒11才可以相对活动。

如图2a所示，在一实施例中，限制机构包括连接套筒10和锚杆体2的销钉15。图示中，销钉15沿锚杆体2的径向插入并连接套筒10和锚杆体2，优选的实施例中，销钉15贯穿套筒10和锚杆体2。销钉15为临时性的连接件，在冲转杆体时，销钉15被锚杆体2破坏(例如断裂)。

如图2b所示，在另一实施例中，限制机构包括设置在套筒10和锚杆体2之间的涨紧件16。涨紧件16填充套筒10和锚杆体2之间的径向间隙，可以阻止套筒10和锚杆体2相对活动。一般来说，涨紧件16需要具有弹性，产生分别作用于套筒10和锚杆体2径向上的作用力，从而提高静摩擦力。涨紧件16的可选材料例如塑料、橡胶或固体胶等。

对于涨紧件16，在冲转杆体时，施加于锚杆体2的作用力大于最大静摩擦力时，即可驱动锚杆体2运动。其中，在锚杆体2前进过程中，涨紧件16受限于套筒10并始终保持与套筒10的相对固定，持续向锚杆体提供稳定的约束力，使得锚杆体2能够稳定的前进。

在一实施例中，套筒10为等截面的圆管，远端封闭，例如设置有导向头14，该导向头的远端为锥形以用于送杆时的导向。分布孔11沿套筒10周向均匀布置有多个，并形成一圈，其中沿套筒10的周向间隔布置有多圈。套筒10的材质可以为钢材、工程塑料或高强度复合材料，壁厚在1.0～3.0mm之间，外径28～42mm。

在一实施例中，涨紧件16通过套筒10挤压固定，组装时将涨紧件16套在锚杆体2上，再一同插入套筒10内，最后径向挤压套筒10的近端，从而固定涨紧件16和锚杆体2。

在一实施例中，套筒10的一端(图示为近端)设置有与锚杆体2间隙配合的引入段12，收容腔13处于引入段12的远端侧，限制机构设置在引入段12的位置。其中引入段12为缩径设置，为筒状结构，涨紧件16若为塑料或橡胶等可塑性材料制成，其形状结构同样是筒状结构，有利于与引入段12配合固定，以及向涨紧件16和引入段12提供均匀的约束力。结合前述，引入段12可通过套筒10挤压成型。

优选的，锚杆体2的远端设置有搅拌头24，搅拌头24用于更好、更快地破坏药卷3，能在冲转杆体时粉碎药卷，并混合锚固剂。搅拌头24的远端可以是带有尖锐、锋利的结构，例如图2c所示，锚杆体2的内端设有V型的豁口241以实现搅拌头24。搅拌头24可以是单独加工后再与锚杆体2固接，或者由锚杆体2自身加工形成。

在一些实施例中，搅拌头24与锚杆体2外径相等或搅拌头24的外径小于锚杆体2，便于锚杆体2和套筒10之间的组装。则搅拌头24与套筒10的内壁之间存在间隙，锚固剂可进入该间隙并在固结后相对固定套筒10和锚杆体2。

在另一实施例中，搅拌头24与套筒10内壁密封配合，在冲转杆体时达到类似活塞的功能。

实施例二

参阅图5～图8，锚杆体2包括第一锚杆体段21和中空的第二锚杆体段22，其中第一锚杆体段21的远端装有锚固药卷的锚固装置1，第二锚杆体段22的外侧端锚头部位设置有锁紧组件。锚固装置1可参照实施例一，在此不做重复说明。其中，第一锚杆体段21和第二锚杆体段22同轴设置，两端之间通过连接件25相连，连接件25设置有与第二锚杆体段22的内腔相连通的通孔23，并且与锚杆孔100形成内外的连通的注浆通道。

在一实施例中，第一锚杆体段21的长度与套筒10内的长度相同，在锚杆安装完成时，第一锚杆体段21可全部容纳在套筒10内。

结合附图，实施例二锚杆的安装方法如下：

步骤S100，送杆(如图6)：在地层打孔(锚杆孔100)后，插入锚杆到锚杆孔底。

步骤S200，冲转(如图7)：启动机具，推动锚杆体2向远端运动并挤压药卷3，搅拌锚固剂使其混合，并从分布孔11流出，进入锚杆孔100形成套筒长度范围的树脂锚固体31。

步骤S300，锁紧：当锚固剂固结后，立即锁定紧固件5、并通过支承垫板4与岩石面的支承；在锚固装置的联合作用下，形成锚杆的支护力。

步骤S400，注浆(如图8)，通过注浆设备从第二锚杆体段22的内腔注浆，浆液经过通孔23流入锚杆孔100，完成灌浆，成为全粘结锚杆时，对锚杆孔100注浆形成后注浆锚固体32。

实施例三

参阅图9～图12，本申请还提供另一种药卷锚杆(下述简称锚杆)，包括锚固装置1、锚杆体2、锁紧组件和止退件17，其中锚固装置1包括套筒10，套筒10的内部中空形成用于放置锚固剂药卷3的收容腔13，套筒10的周面上设有供锚固剂输出的分布孔11，且其上设置有限制自身脱出锚杆孔的止退件17。锚杆体2的远端插入套筒10且与套筒10间隙配合。

结合附图，实施例三的锚杆的安装方法如下：

步骤S100，送杆，如图9，在地层打孔(锚杆孔100)后，先将套筒10送入锚杆孔100至孔底。

步骤S200，冲转，如图10和图11，将锚杆体2对准套筒10，启动机具，推动锚杆体2向远端运动并挤压药卷3，搅拌锚固剂使其混合，混合后从分布孔11流出，进入锚杆孔100形成套筒长度范围的树脂锚固体31。

步骤S300，锁紧：当锚固剂固结后，立即锁定紧固件5、并通过支承垫板4与岩石面的支承；在锚固装置的联合作用，形成锚杆的支护力。

与前述实施例的锚杆不同点在于：

a、套筒10和锚杆体2之间没有设置限制机构，两者分别依次送入锚杆孔内，即在锚杆孔外时，两者是相互分离的，可以独立运输，不需要预先关联组装。

b、锚杆体2的远端与套筒10间隙配合，使得锚杆体2可以更加顺畅地送入套筒10内，提高作业效率。

c、套筒10设置了止退件17，用于限制套筒10脱出锚杆孔100。

d、套筒10的近端设有限制锚固剂药卷3脱出的引入段12，引入段12可以为缩颈结构、销钉结构或者简易的临时封堵结构，该结构也可在套筒10轴向布置多个。在第一段锚杆体21冲转进入套筒10过程中依次通过或冲破该结构，实现对锚固剂药卷3的作用。

锚固装置1和锚杆体2的其余结构可参照前述实施例，在此不做重复说明。

在一实施例中，在递送锚杆体前，锁紧组件的支承垫板4与锚杆体2远端的长度为L1，L1与套筒10等长，此时，所述套筒10的长度与锚杆孔10深度等长，利用锚固剂实现锚杆全长锚固。

在一实施例中，止退件17为片状，且设置在套筒10的近端，止退件17具有与套筒10固接的固定端和相对的活动端，图示中，止退件17自固定端向活动端的延伸方向包括轴向和径向，在轴向上朝向套筒10的近端延伸，在径向上向外侧延伸。

当向上的锚杆孔安装场景时，为防止装有锚固药卷3的套筒10插入锚杆孔后，受重力影响，锚固药卷会从其收容腔向套筒的孔口滑出，因此在套筒外端附近的收容腔内设置限位件，如销钉等具有阻止锚固药卷向外滑出功能，而此限位件的阻力不大，不影响锚杆插入套筒10时的功能。

在一实施例中，药卷3在套筒10内要按锚固剂的凝固时间来分段设置，如远端端部一段采用快速药卷、中段至外侧采用中速药卷或慢速药卷，即依次布置多个药卷，具体根据具体情况而定。

作为实例三的可选方案，套筒10的长度可以小于锚杆孔100深度，此时装有锚固药卷3的套筒10作为孔底端部锚固用，通常其长度一般为锚杆孔深度的1/4～1/2，如实例二的套管长度。在本方案中，锚杆体2的结构同实施例二。锚杆安装时，先要使用工具将装有锚固药卷3的套筒10先期推入锚杆孔底就位。锚杆体2随后推入锚杆孔内，插入套管10中，搅拌锚固药卷，形成端部锚固，并可后灌浆等实现锚杆全长粘结，其技术同实施二。

下面对上述锚杆的安装方法进行总结：

本申请的药卷锚杆的安装方法，药卷锚杆采用前述实施例的锚杆，安装方法包括：

步骤S100，在地层打锚杆孔100，将填装有锚固剂药卷3的套筒10输送至锚杆孔内；

步骤S200，施力于锚杆体2，使其向套筒10的收容腔13的深处推进，直接作用至锚固剂药卷3，使锚固剂经由分布孔11输出。

步骤S300，锁定紧固件5、并通过支承垫板4与岩石面的支承。

在一实施例中，在步骤S200中还包括在锚杆推进过程中同时转动，有利于对药卷的破坏以及将锚固剂进行搅拌。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。不同实施例中的技术特征体现在同一附图中时，可视为该附图也同时披露了所涉及的各个实施例的组合例。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (16)

1.药卷锚杆，其特征在于，包括：

锚固装置，包括套筒，所述套筒的内部中空形成用于放置锚固剂药卷的收容腔，所述套筒的周面上设有供锚固剂输出的分布孔；

锚杆体，所述锚杆体具有近端和远端，所述锚杆体的远端插入所述套筒，且和套筒之间设有暂时性限制两者相对活动的限制机构，在锚杆安装过程中，所述锚杆体可以冲破所述限制机构的约束，伸入到所述收容腔的内部，同时挤压所述锚固剂药卷，使得锚固剂从分布孔输出；

锁紧组件，设置在所述锚杆体的近端。

2.根据权利要求1所述的药卷锚杆，其特征在于，所述限制机构为暂时性连接机构或阻尼机构。

3.根据权利要求2所述的药卷锚杆，其特征在于，所述限制机构包括连接所述套筒和锚杆体的销钉。

4.根据权利要求2所述的药卷锚杆，其特征在于，所述限制机构包括设置在套筒和锚杆体之间的涨紧件。

5.根据权利要求4所述的药卷锚杆，其特征在于，所述涨紧件具有弹性。

6.根据权利要求5所述的药卷锚杆，其特征在于，所述涨紧件的材质为塑料、橡胶或固体胶。

7.根据权利要求4所述的药卷锚杆，其特征在于，所述涨紧件通过套筒挤压固定。

8.根据权利要求1所述的药卷锚杆，其特征在于，所述套筒的一端设置有与所述锚杆体间隙配合的引入段，所述限制机构设置在所述引入段的位置。

9.根据权利要求8所述的药卷锚杆，其特征在于，所述引入段为缩径设置。

10.根据权利要求1所述的药卷锚杆，其特征在于，所述锚杆体的远端设置有搅拌头。

11.根据权利要求10所述的药卷锚杆，其特征在于，所述搅拌头由锚杆体自身加工形成。

12.药卷锚杆，其特征在于，包括：

锚固装置，包括套筒，所述套筒的内部中空形成用于放置锚固剂药卷的收容腔，所述套筒的周面上设有供锚固剂输出的分布孔；

锚杆体，所述锚杆体具有远端和近端，其远端插入所述套筒并与所述套筒间隙配合；

锁紧组件，设置在所述锚杆体的近端；

止退件，限制所述套筒从锚杆孔中退出。

13.根据权利要求12所述的药卷锚杆，其特征在于，所述锁紧组件与锚杆体远端的间距与所述套筒等长。

14.根据权利要求12所述的药卷锚杆，其特征在于，所述套筒具有限制锚固剂药卷发生移位的限位件。

15.药卷锚杆的安装方法，所述药卷锚杆包括：

锚固装置，包括套筒，所述套筒的内部中空形成用于放置锚固剂药卷的收容腔，所述套筒的周面上设有供锚固剂输出的分布孔；

锚杆体，所述锚杆体具有远端和近端，其远端插入所述套筒并与所述套筒间隙配合；

锁紧组件，设置在所述锚杆体的近端；

其特征在于，所述安装方法包括：

将填装有锚固剂药卷的套筒输送至锚杆孔内；

施力于所述锚杆体，使其向所述套筒的收容腔的深处推进，直接作用至所述锚固剂药卷，使锚固剂经由所述分布孔输出。

16.根据权利要求15所述的安装方法，其特征在于，所述锚杆体在推进过程中同时转动。