CN207315222U - 一种高压喷射自振式全长粘结锚杆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高压喷射自振式全长粘结锚杆，它是由振冲射流钎头、自振动发生器、锚杆体、高压密封塞、托盘、螺母构成。所述的振冲射流钎头是由高压喷管、复位弹簧、高压射流通道、刀翼、镶齿构成。所述的自振动发生器是由异形截面的前拨齿、后拨齿、锚杆内腔、卡槽构成。所述的锚杆体为中空高强杆体，外表面设置螺棱搅拌片。所述的高压密封塞为圆盘环状渐进抛物线型高强树脂，通过前端托盘和螺母将其固定于钻孔孔口壁面。本实用新型将广泛应用于矿山、交通、水利等工程领域的支护加固和修复工程，应用前景广阔，经济效益显著。

Description

一种高压喷射自振式全长粘结锚杆

技术领域

本实用新型涉及矿山、交通、水利、工程领域用的锚杆。

背景技术

在矿山工程、岩土工程、隧道工程等领域中，为防止地层和围岩变形或失稳而危及工程安全，需要对地层围岩进行支护加固，而锚杆支护加固技术是应用最为广泛的一种支护技术。锚杆支护既能充分地发挥岩土体自身的稳定能力，又对原岩扰动小、施工速度快、安全可靠、经济有效，因而在矿山支护、隧道支护、边坡支护、大型地下硐室支护，以及各类建筑物抗浮、抗倾覆工程中得到广泛的应用。其中，全长粘结锚杆的支护加固效果相比于普通锚杆更为有效。目前，地下工程进入深部开采时代，深部围岩自稳能力更差、裂隙更发育、破碎程度更高、应力环境更恶化，普通端锚锚杆的支护加固效果不理想，所以全长粘结锚杆等新型锚杆支护形式显得更为重要。

针对以上问题，本实用新型申请人在先申请了一种全长粘结预应力锚杆及其施工方法（申请号201010515664.3），意在为克服普通端锚存在的承载能力不足、锚杆拉断失效等问题提供一种新的结构形式。但工程应用表明，现有的全长粘结锚杆钻孔效率不高，尤其在深部地下工程中，岩石更加坚硬，导致锚杆施工过程中钻孔速度慢、工期长、效率低；同时，锚固剂一般直接塞入钻孔而并不加压或流动压力很低，很难侵入破碎或裂隙围岩体的深层，加固深度浅、范围小，即便采用注浆锚杆能将一定流动压力的泥浆压入围岩中、深层而实现全长粘结，但现有注浆锚杆耐压能力有待提高，全长粘结段浆体均匀性不良，以及钻孔效率低等问题也非常突出。

综上所述，现有全长粘结锚杆，普遍在坚硬岩石中钻孔速度慢、效率低、周期长，加固深度和范围有限，支护效果不甚理想，本实用新型一种高压喷射自振式全长粘结锚杆能较好解决上述支护难题。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有注浆锚杆的不足，提供一种高压喷射自振式全长粘结锚杆，解决深部地下工程中围岩支护加固难题，既可以作为永久支护，又可以用作临时支护。

本实用新型一种高压喷射自振式全长粘结锚杆的构造是：由振冲射流钎头、自振动发生器、锚杆体、高压密封塞、托盘、螺母构成。

所述的振冲射流钎头是高压喷管、复位弹簧、高压射流通道、刀翼、镶齿构成，高压喷管为圆锥-圆柱型，采用高强耐磨硬质合金材料YG8N，前部圆锥段设有导流作用的锥状进口，降低流动阻力和压力损失，尾部圆柱段对流体起到加速作用而产生高速射流喷出，高压喷管数量可根据岩石坚硬度和泵压条件设置3~6个，复位弹簧为作用是使振冲射流钎头完成一个冲击循环后迅速复位，刀翼数量可根据岩石坚硬程度设置为3~6个，冠部曲线为短抛物线型，镶齿为耐冲击聚晶金刚石复合片，可在振动冲击作用下高效破碎岩石。

所述的自振动发生器是由异形截面的前拨齿、后拨齿、锚杆内腔、卡槽构成，前拨齿连接锚杆体，后拨齿连接卡槽，卡槽连接振动射流钎头，前拨齿和后拨齿旋转过程中的交错移动产生轴向冲击，旋转一周完成一个冲击循环，实现高频冲击钻孔孔底坚硬岩石。

所述的锚杆体为中空高强杆体，外表面设有螺棱搅拌片，螺棱宽度10~20mm，螺距50~100mm，输运方向逆向于钻进方向，可以将锚固剂向钻孔孔口方向输运过程中充分搅拌，形成粘结层，实现均匀、全长粘结。

所述的高压密封塞为圆盘环状渐进抛物线型高强树脂，通过前端托盘和螺母将高压密封塞固定于钻孔孔口壁面，锚杆体穿过高压密封塞的中心开孔，中心开孔与锚杆体过盈配合，旋转密封压力可达30MPa以上。

本实用新型一种高压喷射自振式全长粘结锚杆，其优点为：

（1）采用振冲射流钎头，在钻孔的过程中除了旋转钻进切削岩石外，还会产生轴向振冲作用，提高钎头的凿岩或破岩效率和钻孔速度，大幅缩短工期；同时，高压射流能够在钻进过程中侵入破碎或裂隙围岩体的深层，相对于现有技术来说，支护加固范围广、深度大、效果好，能够有效控制围岩变形，改善应力分布。

（2）采用自振动发生器，能够在锚杆正常旋转钻孔的同时，不必添加额外设备和外力即可实现轴向振动冲击，并传递给钎头，节能环保，施工工艺简单、方便。

（3）该装置加工制作工艺简单、拆卸方便、结构可靠，性价比优越，物理力学性能稳定，适用于工程现场复杂工作条件，为我国深部地下工程开发建设提供了技术和设备支持。

附图说明

图1是本实用新型一种高压喷射自振式全长粘结锚杆实施例结构示意图。

图2是图1中高压喷射钎头的结构示意图。

图3是图2中高压喷射钎头的A-A剖面图。

图4是图1中自振动发生器的结构示意图。

图5是图4中自振动发生器的A-A剖面图。

图中：1-振冲射流钎头；2-自振动发生器；3-锚杆体；4-螺棱搅拌片；5-高压密封塞；6-托盘；7-螺母；8-过流孔；9-钻孔；10-粘结层；101-高压喷管；102-复位弹簧；103-高压射流通道；104-刀翼；105-镶齿；201-前拨齿；202-后拨齿；203-锚杆内腔；204-卡槽。

具体实施方式

本实用新型提供了一种高压喷射自振式全长粘结锚杆，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。

如图1～图5所示，本实用新型所述的一种高压喷射自振式全长粘结锚杆，包括振冲射流钎头1、自振动发生器2、锚杆体3、高压密封塞5、托盘6、螺母7。

所述的振冲射流钎头1是由高压喷管101、复位弹簧102、高压射流通道103、刀翼104、镶齿105构成，高压喷管101为圆锥-圆柱型，采用高强耐磨硬质合金材料YG8N，前部圆锥段设有导流作用的锥状进口，降低流动阻力和压力损失，尾部圆柱段对流体起到加速作用而产生高速射流喷出，高压喷管101数量可根据岩石坚硬度和泵压条件设置3~6个，复位弹簧102作用是使振冲射流钎头1完成一个冲击循环后迅速复位，刀翼104数量可根据岩石坚硬程度设置为3~6个，冠部曲线为短抛物线型，镶齿105为耐冲击聚晶金刚石复合片，可在振动冲击作用下高效破碎岩石。

所述的自振动发生器2是由异形截面的前拨齿201、后拨齿202、锚杆内腔203、卡槽204构成，前拨齿201连接锚杆体3，后拨齿202连接卡槽204，卡槽204连接振动射流钎头1，前拨齿201和后拨齿202旋转过程中的交错移动产生轴向冲击，旋转一周完成一个冲击循环，实现高频冲击钻孔9孔底坚硬岩石。

所述的锚杆体3为中空高强杆体，外表面设有螺棱搅拌片4，螺棱宽度10~20mm，螺距50~100mm，输运方向逆向于钻进方向，可以将锚固剂向钻孔9的孔口方向输运过程中充分搅拌，在锚杆体3与钻孔9孔壁之间形成粘结层10，实现均匀、全长粘结。

所述的高压密封塞5为圆盘环状渐进抛物线型高强树脂，通过前端托盘6和螺母7将高压密封塞5固定于钻孔9的孔口壁面，锚杆体3穿过高压密封塞5的中心开孔，中心开孔与锚杆体3过盈配合，旋转密封压力可达30MPa以上。

本实用新型一种高压喷射自振式全长粘结锚杆，具体包括以下工作过程：

1、首先，安装时，将自振射流钎头1与自振动发生器2通过卡槽204连接，然后将高压密封塞5、托盘6、螺母7依次安装到钻孔孔口壁面。

2、然后，钻进时，随着锚杆体3的转动，触发自振动发生器2的前拨齿201转动，前拨齿201拨动后拨齿202旋转，交错移动旋转一周完成一个冲击循环，随后复位弹簧102使振冲射流钎头1完成一个冲击循环后迅速复位，为下一次冲击循环做好准备，从而实现持续循环冲击。高频冲击作用传导至自振射流钎头1的刀翼104和镶齿105，使刀翼104和镶齿105楔入钻孔9孔底岩石，并随着锚杆体3的旋转转动过程犁削孔底岩石，实现旋转犁削和振动冲击耦合作用，使岩石短时间内产生大量体积破碎，提高钻孔速度。

3、同时，高压锚固剂经锚杆体3的过流孔8进入中空杆体，并流入锚杆内腔203，并流过自振射流钎头1的高压射流通道103输送到高压喷管101，喷出形成高速、高压射流，既能在工作过程中起到辅助破碎钻孔9孔底岩石的作用，又可以使高速、高压流体在螺棱搅拌片4的搅动下流经整个钻孔9，在锚杆体3与钻孔9的孔壁间形成全长粘结的粘结层10，最后，待锚固剂凝固产生锚固力后，拧紧螺母7。

Claims (1)

1.一种高压喷射自振式全长粘结锚杆，其特征在于，它由振冲射流钎头、自振动发生器、锚杆体、高压密封塞、托盘、螺母构成；所述的振冲射流钎头是由高压喷管、复位弹簧、高压射流通道、刀翼、镶齿构成；所述的自振动发生器是由异形截面的前拨齿、后拨齿、锚杆内腔、卡槽构成；所述的锚杆体为中空高强杆体，外表面设置螺棱搅拌片；所述的高压密封塞为圆盘环状渐进抛物线型高强树脂，通过前端托盘和螺母将其固定于钻孔孔口壁面。