CN204716272U - 矿用组合式注浆锚杆 - Google Patents

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宋晓红
刘文江
徐洪山
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Abstract

一种矿用组合式注浆锚杆,由空心杆体、实心杆体、连接套、托盘、螺母、丝堵等构成。空心杆体上自上而下套有止浆塞(6)和挤压管(4)。止浆塞前端顶在连接套(7)后端,挤压管前端顶在止浆塞的后端,挤压管后端顶在托盘上。止浆塞是圆筒状的软套管,挤压管是圆筒状的硬套管。本实用新型是在采用端锚的同时,利用连接套使空心杆体和实心杆体结合一体实现注浆,利用止浆塞和挤压管实现钻孔内封孔,提高封孔效果和注浆压力,防止漏浆;加工方便,成本较低,且实心杆体长度可根据现场条件确定,实现超长树脂锚杆支护,现场施工简单。尤其适用于矿井软岩、破碎带、深井、高应力区等复杂困难条件下的巷道支护或加固,以及巷道两帮、底板的支护和加固。

Description

矿用组合式注浆锚杆
技术领域
[0001] 本实用新型涉及矿山支护锚杆,特别是一种用于矿山软岩、破碎带、深井、高应力 区等复杂困难条件下的巷道支护或加固的矿用组合式注浆锚杆。
背景技术
[0002] 我国煤炭产量近40亿吨,占世界煤炭产量的50%以上。随着开采规模的扩大,矿 井的开采深度逐年增加,地质条件恶化、地应力升高,巷道支护越来越困难,传统的锚网喷 或架棚支护巷道变形量大,需多次进行修复,支护和维护成本高。尤其是软岩、高应力区和 破碎带内的巷道支护和维护更加困难,而锚注支护是复杂困难条件支护和加固的有效方法 之一。目前国内生产的注浆锚杆主要有两种,一种是中空注浆锚杆,另一种是组合式注浆锚 杆。中空注浆锚杆主要存在两方面的问题:一是杆体强度低,用焊管加工的破断力一般在 50KN左右,用无缝管加工的一般不超过150KN ;二是成本高,加工工艺比树脂锚杆复杂,与 树脂锚杆同等破断力的中空注浆锚杆的成本要高30%以上。组合式注浆锚杆由实心杆体、 空心杆体,以及连接套构成。如:铁道行业标准TB/T 3209-2008中的组合式注浆锚杆。但 现有组合式注浆锚杆不适用煤矿的破碎、松软的巷道支护。主要存在问题:一是组合式注 浆锚杆均采用锥形止浆塞在锚杆孔孔口进行封孔止浆。当围岩破碎时,浆液易从钻孔周围 漏浆,达不到注浆加固的目的;二是它比中空注浆锚杆增加了连接套,只有前端的实心杆体 达到一定长度或者实心杆体数倍于空心杆体,成本优势才能表现出来。而现在煤矿采用的 中空注浆锚杆一般不超过2. 5米,组合式中空注浆锚杆用于煤矿成本并没有降低;三是连 接套直径大于它所连接的实心杆体和空心杆体,连接套与孔壁之间应有一定间隙确保浆液 流动,这样施工锚杆钻孔直径要加大,譬如直径巾25的中空锚杆,施工的钻孔直径不小于 40_才能满足要求,大直径的钻孔施工将影响打眼速度。
发明内容
[0003] 为了克服已有技术组合式注浆锚杆用锥形止浆塞封孔在围岩破碎时浆液易从孔 口周围漏浆、作矿用注浆锚杆使用因成本降低不显著的不足,本实用新型提供一种结构简 单、加工方便、成本较低的矿用组合式注浆锚杆,它能适用煤矿软岩、破碎带和高应力区巷 道支护和加固的需要,防止注浆时浆液从锚杆孔孔口周围漏浆。
[0004] 本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是:
[0005] 矿用组合式注浆锚杆,由空心杆体、实心杆体、连接套、托盘、螺母及丝堵等构成。 实心杆体、空心杆体分别位于锚杆的前部和尾部,实心杆体与空心杆体通过连接套联接为 一体。在连接套的中间部位有出浆孔;实心杆体的前端为端锚端。空心杆体上有外螺纹,其 前端与连接套通过螺纹联接,其尾部装有托盘、螺母和丝堵。其特征是空心杆体上自上而下 套有止浆塞和挤压管。止浆塞是圆筒状的软套管,挤压管是圆筒状的硬套管。止浆塞的前 端顶在连接套的后端面上,挤压管的前端顶在止浆塞的后端面上,托盘顶在挤压管的后端 面上。
[0006] 本实用新型的有益效果是:
[0007] ①利用实心杆体进行端锚、空心杆体和实心杆体的结合实现注浆,利用连接套、止 浆塞和挤压管实现钻孔内封孔,使注浆浆液不能与空心杆体表面接触,提高了封孔效果和 注浆压力,效果显著。
[0008] ②它能适用煤矿巷道软岩、破碎带和高应力区巷道支护和加固的需要,防止注浆 时浆液从锚杆孔孔口周围漏浆,而且特别适用于两帮和底板的深孔支护。
[0009] ③实心杆体长度根据现场施工条件确定,可实现超长树脂锚杆支护,现场施工简 单,易操作。
[0010] ④结构简单,加工方便,成本较低。
附图说明
[0011] 图1 :树脂端锚的矿用组合式注浆锚杆的结构示意图。
[0012] 图2 :涨壳端锚的矿用组合式注浆锚杆的结构示意图。
[0013]图3:后端带有锥度的连接套的结构示意图。
[0014] 图4:仅两端有螺纹的空心杆体的结构示意图。
[0015] 图5(a):梯形螺纹的盖帽式丝堵的结构示意图。
[0016] 图5(b):普通螺纹的盖帽式丝堵的结构示意图。
[0017] 图6(a):单向阀的结构示意图、
[0018] 图6(b):单向阀丝堵的结构示意图。
[0019] 图中:1-丝堵、2-螺母、3-托盘、4-挤压管、5-空心杆体、6-止浆塞、7-连接套、 8-出浆孔、9-实心杆体、10-水泥浆、11-树脂锚固剂、21-实心杆体、22-有机化学浆、23-涨 壳锚头、31-后端带锥度的连接套、41-后端螺纹段、42-两端有螺纹的空心杆体、43-前端 螺纹段、51-梯形螺纹盖帽式丝堵、52-普通螺纹盖帽式丝堵、61-丝堵、62-钢球、63-压簧、 64-有尾端腔体的空心杆体64。
具体实施方式
[0020] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0021] 实施例1 :
[0022] 在图1中示出本实用新型树脂端锚的矿用组合式注浆锚杆的结构。它由空心杆体 5、实心杆体9、连接套7、止浆塞6、挤压管4、托盘3、螺母2和丝堵1构成。
[0023]实心杆体9、空心杆体5分别位于锚杆的前部和尾部,二者通过连接套7联接为一 体。在连接套7的中间部位有出浆孔8。出浆孔8通过连接套7的轴心孔与空心杆体5的 轴心孔连通。实心杆体9的前端为端锚端;该端通过树脂锚固剂11与锚杆孔壁粘结锚固, 形成树脂端锚。空心杆体5上有外螺纹,其前端与连接套7通过螺纹联接,其尾部安装托盘 3、螺母2和丝堵1。螺母2紧固托盘3贴紧锚杆孔口岩壁。丝堵1安装在空心杆体5尾端 的内螺纹上。
[0024] 在空心杆体5上自上而下套有止浆塞6和挤压管4。止浆塞6是圆筒状的软套管。 挤压管4是圆筒状的硬套管。止浆塞6的前端顶在连接套7的后端面上,挤压管4的前端 顶在止浆塞6的后端面上,托盘3顶在挤压管4的后端面上。拧紧安装在空心杆体5尾端 螺纹上的螺母2,可使托盘3贴紧锚杆孔口岩面并推动挤压管4挤压止浆塞6,使柔软的止 浆塞6在连接套7与挤压管4之间挤压变形,塞紧填实连接套7与挤压管4之间、挤压管4 与空心杆体5和锚杆钻孔内壁之间的间隙,防止浆液外流,达到钻孔内封孔的目的。
[0025] 止浆塞6的形状为圆筒状,内径略大于空心杆体5的外径,外径与连接套7的外径 一致且略小于钻孔直径。止浆塞6用柔软的材料制作,所用材料如:橡胶、软塑料等。挤压 管4为刚性材料加工,材质可以为钢管或PVC工程塑料管等。挤压管4的外径与连接套7 的外径一致且略小于钻孔直径。其作用是在向锚杆施加预应力时,挤压止浆塞6,使之受压 变形、密封钻孔,使注浆浆液不能与空心杆体表面接触。
[0026] 空心杆体5上有外螺纹,是整个空心杆体5上都有外螺纹,即全螺纹结构,而且其 外螺纹是梯形螺纹。
[0027] 实心杆体9选用左旋无纵筋锚杆钢加工。安装锚杆时,其前端用树脂锚固剂11进 行端锚。实心杆体9表面应具有一定粗糙度,以提高与注浆材料的结合性能,增加锚杆的锚 固力。
[0028] 连接套7的外形为阶梯状圆柱体,其一端即直径大的后端,通过内螺纹即梯形螺 纹,与空心杆体5的外螺纹联接,另一端直径小的后端,通过内螺纹即普通螺纹,与实心杆 体9后端加工的普通螺纹外螺纹段联接。连接套7中间部位的出浆孔至少一个。出浆孔8 的形状优选长圆孔,以减少出浆孔导致连接套应力集中;也可以采用圆孔。出浆孔8的面积 应不小于空心杆体5的内孔面积,以有利于出浆。
[0029] 为了保证杆体的整体强度,空心杆体5的破断力与实心杆体9尽量一致。为了体 现组合式注浆锚杆的成本优势,尽量减少空心杆体的长度,提高实心杆体在整个锚杆杆体 中所占的比例,使空心杆体5的长度控制在(350-100)~(350+250)mm范围内,并根据施工 现场封孔位置的状况及钻孔深度确定其实际长度。
[0030] 在图3中示出连接套31的后端带有锥度的结构。连接套31与空心杆体5的梯形 外螺纹联接的一端,即图中A侧一端,带有锥度。目的是利用连接套31后端的锥度将止浆 塞6撑开封孔。连接套7的另一端,即图中B侧一端,与实心杆体9通过普通螺纹联接。
[0031] 在图4中示出两端带外螺纹的空心杆体42的结构。空心杆体42仅在杆体两端有 外螺纹,其杆体两端的外螺纹是普通螺纹。空心杆体42的前端螺纹段43与连接套7螺纹 联接、后端螺纹段41安装托盘、螺母。图中A、B分别为锚杆杆体的后端、前端。
[0032] 在图5中示出可直接拧在空心杆体5的外螺纹上的盖帽式丝堵。图5(a)示出的是 梯形螺纹盖帽式丝堵51 ;它可直接拧在空心杆体5后端的梯形外螺纹上。图5 (b)示出的是 普通螺纹盖帽式丝堵52 ;它可直接拧在空心杆体42的后端螺纹段41的普通外螺纹上。丝 堵的作用是防止运输、安装过程中堵塞注浆通道,注浆结束后及时拧上,阻止浆液的外流。
[0033] 为了防止注浆结束后浆液外流并保证浆液向空心杆体的远端流动,也可以在空心 杆体内可设置单向阀。
[0034] 在图6(a)中示出空心杆体尾端内设置单向阀的结构。该单向阀由丝堵61、钢球 62、压簧63和空心杆体64的尾端腔体构成。空心杆体64尾端腔体内的后段有内螺纹,丝 堵61装配在该内螺纹上。压簧63位于空心杆体64尾端腔体内的前部,压簧63的后部顶 在钢球62上;钢球62顶在其后的丝堵61的轴心圆锥孔内。丝堵61的后端面上有供改锥 旋动的旋槽,丝堵61的外圆有与空心杆体64尾端腔体内螺纹配合的外螺纹,如图6 (b)所 不o
[0035] 实施例2 :
[0036] 在图2中示出本实用新型涨壳端锚的矿用组合式注浆锚杆的结构。它由空心杆体 5、实心杆体21、连接套7、止浆塞6、挤压管4、托盘3、螺母2、丝堵1和涨壳锚头23构成。
[0037] 实心杆体21、空心杆体5分别位于锚杆的前部和尾部,实心杆体21、空心杆体5通 过连接套7联接为一体。在连接套7的中间部位有出浆孔8,结构与实施例1相同。实心杆 体21的前端为端锚端;该端带外螺纹,螺纹段上安装涨壳锚头23。通过涨壳锚头23与锚 杆孔壁锚固,构成机械涨壳端锚。
[0038] 空心杆体5上有外螺纹,其结构、联接、材料、长度与实施例1相同。空心杆体5上 套有止浆塞6和挤压管4。止浆塞6、挤压管4的形状、材料、安装方式及作用机理均与实施 例1相同。
[0039] 实心杆体21用涨壳端锚;可用建筑钢筋或圆钢加工。实心杆体21的前端加工螺 纹,与涨壳锚头23通过螺纹联接。同样,实心杆体21表面应具有一定的粗糙度。实心杆体 21与连接套8可采用螺纹连接,也可采用焊接等方式连接,其连接强度不低于杆体强度。
[0040] 在图2中所示的锚杆注浆材料是注入的有机化学浆22。其余与实施例1树脂端锚 的矿用组合式注浆锚杆的相同。
[0041] 实际应用举例:
[0042] 以本组合式注浆锚杆在某矿加固沿空掘巷为例。该矿某工作面沿空巷道埋藏深, 受动压影响,巷道两帮变形量非常大,采用3400mm长的组合式注浆锚杆对其进行加固。
[0043] 1.组合式注浆锚杆的加工:选取直径巾20mm左旋无纵筋高强锚杆钢3000mm加工 实心杆体,根据强度匹配原则,空心杆体选用4)25X7热轧梯形螺纹钢;空心杆体长350mm ; 用外径32mm的连接套,将实心杆体、空心杆体组装一起构成组合式注浆锚杆杆体,总长 3400mm,抒上螺母。
[0044] 2.组合式注浆锚杆的井下安装施工:
[0045] .r钻销杆孔:用直径28mm的钻头钻孔,孔深3300mm,再用钻头扩孔400mm。
[0046] f安装锚杆:装树脂药卷入钻孔,用锚杆钻机带动锚杆杆体旋转搅拌树脂,使树 脂的两种成份充分混合。树脂凝固后,在空心杆体上安装止浆塞、挤压管、托盘和螺母。用 风动扳机转动螺母,托盘逐步接近岩面并推动挤压管挤压止浆塞,使止浆塞在连接套与挤 压套之间变形并塞紧填实,达到钻孔内封孔的目的。当达到设计预紧力矩后,停止预紧,锚 杆已施加预应力。
[0047] f注浆:用注浆管连接锚杆尾部和注浆泵,开启注浆泵,将按设计要求配比的水 泥浆液或化学浆液注入锚杆孔中。浆液从连接套出浆孔出浆,充填钻孔与实心杆体之间的 环形空间并向钻孔的围岩裂隙扩散,达到设计注浆压力后停止注浆,卸下注浆器拧上丝堵 完成注衆。
[0048] 本实用新型充分结合全锚支护机理和注浆加固机理,达到锚注的目的。利用实心 杆体进行端锚,利用空心杆体和实心杆体的结合实现注浆,利用止浆塞和挤压管实现了钻 孔内封孔,提高了封孔效果。解决了国内超长树脂锚杆无法实现全长锚固的难题。

Claims (6)

1. 一种矿用组合式注浆锚杆,包括空心杆体、实心杆体、连接套、托盘、螺母、丝堵;实 心杆体、空心杆体分别位于锚杆的前部和尾部,实心杆体与空心杆体通过连接套联接为一 体;在连接套的中间部位有出浆孔;实心杆体的前端为端锚端;空心杆体上有外螺纹,其前 端与连接套通过螺纹联接,其尾部装有托盘、螺母和丝堵;其特征在于:在空心杆体上自上 而下套有止浆塞(6)和挤压管(4);止浆塞(6)是圆筒状的软套管,挤压管(4)是圆筒状的 硬套管;止浆塞(6)的前端顶在连接套(7)的后端面上,挤压管(4)的前端顶在止浆塞(6) 的后端面上,托盘(3)顶在挤压管(4)的后端面上。
2. 根据权利要求1所述的矿用组合式注浆锚杆,其特征在于:所述的空心杆体上有外 螺纹是在整个空心杆体(5)上都有外螺纹,而且空心杆体(5)的外螺纹是梯形螺纹;该空心 杆体(5)的长度为:350-100~350+250mm。
3. 根据权利要求1所述的矿用组合式注浆锚杆,其特征在于:所述的空心杆体上有外 螺纹是仅在杆体两端有外螺纹的空心杆体(42),其杆体两端的外螺纹是普通螺纹;该空心 杆体(42)的长度为350-100~350+250mm。
4. 根据权利要求1所述的矿用组合式注浆锚杆,其特征在于:所述的连接套是其后端 带有锥度的连接套(31)。
5. 根据权利要求1所述的矿用组合式注浆锚杆,其特征在于:所述的丝堵是可直接拧 在中空杆体的外螺纹上的盖帽式丝堵(51、52)。
6. 根据权利要求1所述的矿用组合式注浆锚杆,其特征在于:所述的空心杆体尾端内 有单向阀;单向阀由丝堵(61)、钢球(62)、压簧(63)和的空心杆体(64)的尾端腔体构成; 空心杆体(64)的尾端腔体后段有内螺纹,丝堵(61)装配在该内螺纹上;压簧(63)位于空 心杆体(64)的尾端腔体内的前部,压簧(63)的后部顶在钢球(62)上;钢球(62)顶在其后 的丝堵(61)的轴心圆锥孔内;丝堵(61)的后端面上有旋槽。
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