CN211174167U - 防治冲击地压的注水中空锚杆 - Google Patents

Abstract

一种防治冲击地压的注水中空锚杆，包括中空锚杆体，所述中空锚杆体由通过连接套首尾相连形成整体的若干节碳素钢管，与一节无缝钢管相连组成，所述防治冲击地压的注水中空锚杆还包括内止浆塞、外止浆塞、托板、螺母、注浆管、返浆管；内止浆塞贯穿的安装在中空锚杆体头部的碳素钢管上，插入钻孔深处；外止浆塞套装在中空锚杆体尾部的无缝钢管上，并推入钻孔入口处；在外止浆塞外侧，所述托板、螺母依次安装无缝钢管上，螺母与无缝钢管的外螺纹配合，实现托板与煤层间的压紧；钻孔、中空锚杆体、外止浆塞及内止浆塞构成的封闭间隙，注浆管、返浆管穿过外止浆塞伸入封闭间隙中。该锚杆能够同时对不同深度煤层注水与锚固支护，有效的对冲击地压进行防治。

Description

防治冲击地压的注水中空锚杆

技术领域

本实用新型属于冲击地压防治技术领域，具体的涉及一种防治冲击地压的注水中空锚杆。

背景技术

冲击地压(岩爆)，是指井巷或工作面周围煤(岩)体，由于弹性变形能的瞬时释放而产生突然剧烈破坏的动力现象。常伴有煤岩体抛出、巨响及气浪等现象。它具有很大的破坏性，是煤矿重大灾害之一。

近年来，随着煤矿开采深度加大，冲击地压现象越来越受到世界各国的关注，经研究发现冲击地压的发生主要是由于动载荷和静载荷共同作用的结果。目前对于冲击地压危险区域的防冲措施主要包括煤层注水卸压、锚固支护等措施，其中煤层注水卸压是使用最广泛的方法。注水卸压是通过煤岩体的细小裂隙进一步扩展，最终使煤岩体的弹性能得到释放，从而减小发生冲击地压的可能性，但注水孔破坏煤岩体的完整性，减弱巷道周边围岩强度，使得进行注水卸压的巷道难以支护，出现巷道破坏情形。单纯的锚固支护虽然可以提高煤体的强度，但无法有效卸压，对冲击地压的防治效果有限。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种防治冲击地压的注水中空锚杆，该锚杆能够同时对不同深度煤层注水与锚固支护，有效的对冲击地压进行防治。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种防治冲击地压的注水中空锚杆，包括中空锚杆体、注浆管、返浆管，所述中空锚杆体由通过连接套首尾相连形成整体的若干节碳素钢管，与一节无缝钢管相连组成，所述防治冲击地压的注水中空锚杆还包括内止浆塞、外止浆塞、托板、螺母，内止浆塞贯穿的安装在中空锚杆体头部的碳素钢管上，插入钻孔深处；外止浆塞套装在中空锚杆体尾部的无缝钢管上，并推入钻孔入口处；在外止浆塞外侧，无缝钢管上依次安装有托板、螺母，螺母与无缝钢管的外螺纹配合，实现托板与煤层间的压紧；钻孔、中空锚杆体、外止浆塞及内止浆塞构成封闭间隙，注浆管、返浆管穿过外止浆塞伸入封闭间隙中，注浆管出口位于外止浆塞处，返浆管入口位置可调的设置在内止浆塞处与外止浆塞之间。

使用过程中，将安装上内止浆塞的碳素钢管插入煤层钻孔，通过连接套依次把其它若干节碳素钢管连接好，并推入煤层钻孔深处。通过连接套把无缝钢管与碳素钢管连接体连接在一起。从中空锚杆体尾部安装外止浆塞到钻孔入口位置，通过注浆管向中空锚杆体与孔壁之间的空隙注浆，待返浆管返浆后停止注浆。用浓度大的浆液封堵外止浆塞外的钻孔口，并与完整的巷道帮部煤体抹平。凝固达到预设强度后，在外漏的无缝钢管上依次安装托板、螺母，施加预紧力，形成锚固系统。锚固工作完成后，中空锚杆体尾部的无缝钢管上安装止水阀，进行注水作业，注水完毕后，关闭止水阀。通过锚固支护与煤层注水，完成冲击地压防治。

本实用新型的防治冲击地压的注水中空锚杆，采用多节中空管件连接，工作深度可调节，实现对不同深度煤层注水，减小发生冲击地压的可能性。在外止浆塞外侧，无缝钢管上依次安装有托板、螺母，构成支护结构，实现了锚固支护功能，进一步降低了冲击地压发生的可能性。将内止浆塞安装在中空锚杆体头部的碳素钢管上，插入钻孔深处，外止浆塞套装在中空锚杆体尾部的无缝钢管上，并推入钻孔入口处，注浆液与中空锚杆体接触长度达到最大，实现全长度锚固，锚固效果好。

本实用新型的防治冲击地压的注水中空锚杆，既能进行煤层注水作业，降低煤体应力，又能提高煤体支护强度，二者结合能够有效防治对冲击地压。将煤层注水与锚固支护同时使用，在冲击地压的防治方面尚属首次。

附图说明

图1是本实用新型防治冲击地压的注水中空锚杆的示意图；

图2是图1连接套示意图；

其中：1、中空锚杆体；2、内止浆塞；3、外止浆塞；4、托板；5、螺母；6、连接套；7、注浆管；8、返浆管；9、注浆材料；10、圆钢短节；11、钻孔；12、金属网；13、球形垫圈；14、减磨垫圈；15、止水阀；1-1、无缝钢管；1-2、碳素钢管。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行说明。

如图1所示，一种防治冲击地压的注水中空锚杆，包括中空锚杆体1、注浆管7、返浆管8，所述中空锚杆体1由通过连接套6首尾相连形成整体的若干节碳素钢管1-2与一节无缝钢管1-1相连组成。传统煤层注水施工后，只是对注水钢管和钻孔进行一般的封堵，只要注水后不漏水即可。本申请为了实现锚固支护，所述的防治冲击地压的注水中空锚杆还包括内止浆塞2、外止浆塞3、托板4、螺母5；内止浆塞2贯穿的安装在中空锚杆体1头部的碳素钢管1-2上，插入钻孔11深处；外止浆塞3套装在中空锚杆体1尾部的无缝钢管1-1上，并推入钻孔11入口处，用于注浆封孔；无缝钢管1-1上依次安装有托板4、螺母5，螺母5与无缝钢管1-1的外螺纹配合，实现托板4与煤层间的压紧；钻孔11、中空锚杆体1、外止浆塞3及内止浆塞2构成的封闭间隙，注浆管7、返浆管8穿过外止浆塞3伸入封闭间隙。本申请有效的利用了注水钢管，将注水钢管变为注水中空锚杆，提高了材料的使用效率。

为了提高冲击地压防治效果，所述中空锚杆体1长度为6～10m，该长度可以穿过巷道围岩裂隙区，而进入煤体应力峰值区，既起到把煤体应力峰值区至巷道煤帮之间煤体加固的作用，又可在峰值区及向里位置进行高压注水，起到软化煤体，改变煤体物理结构产生裂隙，降低煤体冲击地压危险性的作用。

为了将中空锚杆体1固定于钻孔11中心，并防止浆液泄露，所述中空锚杆体1穿过内止浆塞2、外止浆塞3的中心，内止浆塞2与外止浆塞3直径最大处与钻孔11孔壁贴合紧密。

内止浆塞2位于中空锚杆体1头部，外止浆塞3位于钻孔11入口处，能够使中空锚杆体1全部长度与浆液接触，形成全长度锚固，提高锚固效果。由于根据施工现场状况，注水中空锚杆作业角度存在多种可能，当倾斜向上作业时，注浆管7出口应位于低处、返浆管8入口应位于高处，因此将注浆管7出口设置于外止浆塞3处，返浆管8入口在内止浆塞2处。当注水中空锚杆倾斜向下作业时，注浆管7出口应位于高处，浆液由于重力作用向下沉，返浆管8入口应位于高处，因此将注浆管7出口设置于外止浆塞3处，返浆管8入口在外止浆塞3处。如图1所示，注水中空锚杆为倾斜向上作业，因此将注浆管7出口设置于外止浆塞3处，返浆管8入口在内止浆塞2处。

如图1所示，所述托板4中部具有锅盖形拱起结构，并在中心处安装球形垫圈13，螺母5与托板4之间安装有减磨垫圈14，无缝钢管1-1与螺母5匹配的的外螺纹长度为80～150mm。

为了防止碎煤落下，支护过程中常用的方法是在托板4与煤层之间设置金属网12，本申请也可使用。

为了防止残余的水通过中空锚杆体1回流，所述中空锚杆体1末端的无缝钢管1-1上可拆卸的设置有止水阀15。

如图1、图2所示，所述连接套6上固定连接有若干圆钢短节10，圆钢短节10末端构成的圆直径比钻孔11直径小8～10mm，圆钢短节10的数量为3个，通过焊接固定在连接套6上，可以增加注浆材料9与中空锚杆体1的摩擦力，提高锚杆的锚固力。连接套6上固定连接圆钢短节10后，该中空锚杆体1锚固拉拔试验数值由50KN提高为210KN，注水钢管由无支护作用转变为锚杆扭矩达到300N.m。

使用过程中，将安装上内止浆塞2的碳素钢管1-2插入煤层钻孔11，通过带有圆钢短节10的连接套6依次把其它若干节碳素钢管1-2连接好，并推入煤层钻孔11深处。通过连接套6把无缝钢管1-1与碳素钢管1-2的连接体连接在一起。从中空锚杆体1尾部安装外止浆塞3到钻孔11入口位置，通过注浆管7向中空锚杆体1与孔壁11之间的空隙注浆，待返浆管8返浆后停止注浆。停止注浆后，用浓度大的浆液封堵外止浆塞外的钻孔11入口，并与完整的巷道帮部煤体抹平，凝固达到预设强度后，在钻孔11外的无缝钢管1-1上依次安装托板4、球形垫圈13、减磨垫圈14、螺母5，施加预紧力，形成锚固系统。锚固工作完成后，中空锚杆体1尾部的无缝钢管1-1上安装止水阀15，进行注水作业，注水完毕后，关闭止水阀15。

Claims (10)

1.一种防治冲击地压的注水中空锚杆，包括中空锚杆体(1)、注浆管(7)、返浆管(8)，所述中空锚杆体(1)由通过连接套(6)首尾相连形成整体的若干节碳素钢管(1-2)与一节无缝钢管(1-1)相连组成，其特征在于：所述防治冲击地压的注水中空锚杆还包括内止浆塞(2)、外止浆塞(3)、托板(4)、螺母(5)；内止浆塞(2)贯穿的安装在中空锚杆体(1)头部的碳素钢管(1-2)上，插入钻孔(11)深处；外止浆塞(3)套装在中空锚杆体(1)尾部的无缝钢管(1-1)上，并推入钻孔(11)入口处；所述托板(4)、螺母(5)依次安装在外止浆塞(3)外侧的无缝钢管(1-1)上，螺母(5)与无缝钢管(1-1)的外螺纹配合，实现托板(4)与煤层间的压紧；钻孔(11)、中空锚杆体(1)、外止浆塞(3)及内止浆塞(2)构成封闭间隙，注浆管(7)、返浆管(8)穿过外止浆塞(3)伸入封闭间隙中。

2.根据权利要求1所述的一种防治冲击地压的注水中空锚杆，其特征在于：所述中空锚杆体(1)长度为6～10m。

3.根据权利要求1或2所述的一种防治冲击地压的注水中空锚杆，其特征在于：所述中空锚杆体(1)穿过内止浆塞(2)、外止浆塞(3)中心，内止浆塞(2)及外止浆塞(3)外径最大处与钻孔(11)孔壁贴合紧密。

4.根据权利要求1或2所述的一种防治冲击地压的注水中空锚杆，其特征在于：所述注浆管(7)出口位于外止浆塞(3)处，返浆管(8)入口位于内止浆塞(2)处或外止浆塞(3)处。

5.根据权利要求3所述的一种防治冲击地压的注水中空锚杆，其特征在于：所述注浆管(7)出口位于外止浆塞(3)处，返浆管(8)入口位于内止浆塞(2)处或外止浆塞(3)处。

6.根据权利要求4所述的一种防治冲击地压的注水中空锚杆，其特征在于：所述托板(4)中部具有锅盖形拱起结构，中心处设置有球形垫圈(13)，托板(4)与螺母(5)之间安装有减磨垫圈(14)，托板(4)与煤层之间设置有金属网(12)。

7.根据权利要求5所述的一种防治冲击地压的注水中空锚杆，其特征在于：所述托板(4)中部具有锅盖形拱起结构，中心处设置有球形垫圈(13)，托板(4)与螺母(5)之间安装有减磨垫圈(14)，托板(4)与煤层之间设置有金属网(12)。

8.根据权利要求6所述的一种防治冲击地压的注水中空锚杆，其特征在于：所述无缝钢管(1-1)的外螺纹长度为80～150mm。

9.根据权利要求7所述的一种防治冲击地压的注水中空锚杆，其特征在于：所述无缝钢管(1-1)末端可拆卸的设置有止水阀(15)。

10.根据权利要求4所述的一种防治冲击地压的注水中空锚杆，其特征在于：所述连接套(6)上固定连接有若干圆钢短节(10)，圆钢短节(10)末端构成的圆直径比钻孔(11)直径小8～10mm。

Images