CN214887147U - 一种大直径中空注浆锚索 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种大直径中空注浆锚索，包括索体和套设在索体上的托盘，所述索体包括芯管和缠绕在芯管上的钢丝层，索体上还套设有位于索体注浆口与托盘之间的螺纹套，螺纹套的外表面通过螺纹连接有预紧螺母，预紧螺母与托盘之间设有套设于螺纹套上的套筒，螺纹套朝向注浆口一端的内孔为锥形孔，锥形孔内设有沿周向固定于索体外表面的若干楔片，各楔片的外弧面位于与锥形孔适配的同一锥形面上。本实用新型通过转动预紧螺母顶紧套筒使螺纹套向外锁紧索体，实现了无需张拉机具而对索体进行预紧，解决了大直径锚索的预紧问题，方便大直径锚索的快速安装，实现了大直径锚索注浆，增大了承载力，尤其适用于深井开采的支护与加固。

Description

一种大直径中空注浆锚索

技术领域

本实用新型涉及锚索技术领域，尤其涉及到矿山井巷、隧道等岩土工程支护或补强加固用注浆锚索，具体是指一种大直径中空注浆锚索。

背景技术

目前中空注浆锚索在许多矿区得到推广应用，它实现了锚索的全长锚固和注浆对巷道围岩的加固，尤其适合软弱岩层和二次加固。但现在应用的锚索主要是直径Φ22的中空注浆锚索，破断力较低，布置密度大。随着锚杆台车普及以及人工费的提高，大直径、大吨位的中空注浆锚索的要求越来越迫切，这样可以降低支护密度，提高钻孔利用率和安全可靠性。但随着锚索破断力的提高，相应地锚索的附件托盘、锚具也要加大，配套的张拉机具体积和重量也要加大。现有的锚索紧固采用夹片锚具的形式，工人先将托盘、锚具安装在索体上，然后用张拉千斤顶进行张拉预紧，工人站在台车上，在3-4m高的巷道顶板上安装锚索，效率低，一人无法完成。如何实现大直径中空注浆锚索快速预紧就成了必须解决的问题。

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种大直径中空注浆锚索，实现了大直径锚索的快速安装预紧，解决了由于没有大直径规格张拉机具而使索体无法张拉预紧的问题，通过增大锚索直径，提高了承载力。

本实用新型是通过如下技术方案实现的，提供一种大直径中空注浆锚索，包括索体和套设在索体上的托盘，所述索体包括芯管和缠绕在芯管上的钢丝层，索体上还套设有位于索体注浆口与托盘之间的螺纹套，螺纹套的外表面通过螺纹连接有预紧螺母，预紧螺母与托盘之间设有套设于螺纹套上的套筒，螺纹套朝向注浆口一端的内孔为锥形孔，锥形孔内设有沿周向固定于索体外表面的若干楔片，各楔片的外弧面位于与锥形孔适配的同一锥形面上。

本方案打破了传统的张拉方式，通过转动预紧螺母对套筒挤压，由于索体端锚，在螺纹的作用力下，螺纹套向注浆口一侧移动，楔片齿牙与索体咬合而相对固定，螺纹套向注浆口侧移动时带动楔片及索体一起相对移动，实现对索体的张拉预紧。

作为优化，螺纹套上还套设有位于套筒和预紧螺母之间的减磨垫圈。本优化方案方案通过设置减磨垫圈，能有效地减小转动预紧螺母时的摩擦阻力，有利于提高锚索预紧力和提升锚索初锚效果。

作为优化，楔片的内弧面设有齿牙。本优化方案通过设置齿牙，增大了楔片与索体之间的阻力，提高了楔片与索体相对固定的可靠性。

作为优化，楔片的外壁设置有沿周向延伸的凹槽，各楔片上的凹槽共圆，凹槽中设有楔片弹圈。本优化方案通过设置楔片弹圈，避免楔片的安装，避免散落，通过将楔片弹圈设置在凹槽中，避免楔片弹圈影响锥形孔与楔片外弧面的贴合，保证楔片对螺纹套的轴向移动产生可靠限制。

作为优化，楔片上设有自小径端端面向大径端延伸的豁口。本优化方案通过设置豁口，增加了楔片安装到螺纹套内两部件产生的弹力，使楔片在锚索施加初锚力之前挤紧在螺纹套内。

作为优化，索体上固设有位于托盘远离注浆口一侧的限位装置，限位装置与托盘之间的索体上沿轴向依次套设有弹性套管、刚性套管，弹性套管位于限位装置与刚性套管之间，限位装置的外轮廓尺寸大于弹性套管的内径，刚性套管的外径大于弹性套管的内径，刚性套管的外径大于托盘的索孔直径。本优化的设置，在预紧时，限位装置随索体移动，由于刚性套管的阻挡，使弹性套管受压外鼓，对索体与孔壁之间的缝隙进行封堵，避免浆液外流。

作为优化，所述限位装置包括套设在索体上的外软管和套设在外软管上的紧箍管，外软管通过紧箍管的挤压变形与索体相对固定。本优化方案的限位装置通过紧箍管的变形对外软管进行固定，使外软管变形而将钢丝间的缝隙进行封堵，防止浆液通过钢丝之间缝隙外流。

作为优化，芯管与钢丝层之间设有与外软管相对的内软管，内软管通过钢丝层的挤压与芯管相对固定。本优化方案通过设置内软管，缠绕钢丝时，通过挤压使内软管变形而从内侧将钢丝之间的缝隙封堵，进一步提高了防止浆液通过钢丝之间缝隙外流的效果。

作为优化，所述芯管包括沿轴向依次固接的注浆钢管、注浆树脂管、二联体和树脂锚固段支撑筋，所述二联体包括通过连接板固接的第一固定盘和第二固定盘，第一固定盘和第二固定盘的外弧面分别设有沿周向分布的若干凹槽，第一固定盘上的凹槽与第二固定盘上的凹槽在轴线方向交错，第一固定盘与注浆树脂管固接，第二固定盘与树脂锚固段支撑筋固接。本优化方案通过设置二联体将注浆树脂管与树脂锚固段支撑筋固接，提高了注浆树脂管与树脂锚固段支撑筋之间的刚度，便于索体的安装，易于索体的编制；通过设置凹槽，便于索体钢丝的缠绕固定。

作为优化，第二固定盘与树脂锚固段支撑筋通过过渡接头固接，过渡接头的一端与第二固定盘固接，另一端插设固接有连接杆，连接杆远离第二固定盘的一端与树脂锚固段支撑筋固接。本优化方案结构简单，连接杆插设固定，连接可靠性高。

本实用新型的有益效果为：通过转动预紧螺母顶紧套筒使螺纹套向外锁紧索体，实现了无需张拉机具而对索体进行预紧，解决了大直径锚索的预紧问题，方便大直径锚索的快速安装，实现了大直径锚索注浆，增大了承载力，尤其适用于深井开采的支护与加固。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为图1中I段放大图；

图3为图1中Ⅱ段放大图；

图4为图1中Ⅲ段放大剖视图；

图5为图1中Ⅳ段放大图；

图6为二联体结构示意图；

图7为二联体剖视结构图；

图8为两楔片组合后的侧视图；

图9为图8的仰视图；

图10 为预紧过程状态图；

图中所示：

1、封堵螺栓，2、弹性垫片，3、六方接头，4、钢丝层，5、楔片，6、楔片弹圈，7、螺纹套，8、预紧螺母， 9、减磨垫圈，10、套筒，11、托盘，12、刚性套管，13、弹性套管，14、紧箍管，15、外软管，16、内软管，17、注浆钢管，18、注浆树脂管，19、支撑箍，20、树脂锚固段支撑筋，21、过渡接头，22、连接杆，23、第一固定盘，24、第二固定盘。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

如图1所示一种大直径中空注浆锚索，包括索体和套设在索体上的托盘11，索体直径大于或等于Φ32mm，所述索体包括芯管和缠绕在芯管上的钢丝层4，芯管包括沿轴向依次固接的注浆钢管17、注浆树脂管18、二联体和树脂锚固段支撑筋20，注浆钢管的后端即注浆端通过螺纹连接有六方接头3，六方接头3与外部注浆管道连通，六方接头3的内孔设有螺纹，注浆后通过封堵螺栓1对六方接头内孔进行封堵，并在封堵螺栓上设置弹性垫片2，以防止封堵螺栓松动。通过将接头外廓设置为六方形状，方便与搅拌器连接。

二联体包括通过连接板固接的第一固定盘23和第二固定盘24，第一固定盘和第二固定盘的外弧面分别设有沿周向分布的若干凹槽，凹槽的宽度尺寸与索体钢丝适配，第一固定盘上的凹槽与第二固定盘上的凹槽在轴线方向交错，第一固定盘与注浆树脂管固接，第二固定盘与树脂锚固段支撑筋固接。第二固定盘与树脂锚固段支撑筋通过过渡接头21固接，过渡接头的一端与第二固定盘固接，另一端插设固接有连接杆22，连接杆远离第二固定盘的一端与树脂锚固段支撑筋固接。

锚索头部为树脂锚固段，索体作笼形处理，以增加与锚固剂的粘接面积，提高树脂锚固效果。索体出浆孔位置索体作笼形处理，防止外围缠绕钢丝阻碍芯管内浆液流出。锚固段芯管与树脂管可无需连接，只在芯管上套支撑箍19将外围钢丝撑开，使索体呈笼形。本实施例为了易于索体的编制，采用二联体结构将芯杆与树脂管连接在一起，使索体内整根芯管相互连接。锚固段的芯管可以是实心结构，也可是中空结构，采用中空结构时，芯管两端用塞子塞紧，防止管口变形，在保证锚固段功能的前提下可以降低成本。

如图4所示，笼形的撑开可根据现场要求设置一个或者几个出浆口。树脂管上设置出浆口时，在树脂管上套支撑箍19，使索体呈笼形方便出浆。

索体上还套设有位于索体注浆口与托盘之间的螺纹套7，螺纹套7的外表面通过螺纹连接有预紧螺母8，预紧螺母8与托盘11之间设有套设于螺纹套上的套筒10，套筒的长度不小于螺纹套长度减去预紧螺母厚度与减磨垫圈厚度之和，作为最优方案，本实施例套筒的长度等于螺纹套长度减去预紧螺母厚度和减磨垫圈的厚度，既满足使用要求，又避免材料浪费。

螺纹套朝向注浆口一端的内孔为锥形孔，锥形孔内设有沿周向固定于索体外表面的若干楔片5，楔片的内弧面设有螺旋齿牙，各楔片5的外弧面位于与锥形孔适配的同一锥形面上。楔片外形呈楔形，角度在1~15度之间，楔片可按圆分成二或者三等份。如图8所示，楔片的外壁设置有沿周向延伸的凹槽，各楔片上的凹槽共圆，凹槽中设有楔片弹圈6，楔片上设有自小径端端面向大径端延伸的豁口。

为了减小转动预紧螺母时的摩擦阻力，螺纹套上还套设有位于套筒和预紧螺母之间的减磨垫圈9。

索体上固设有位于托盘远离注浆口一侧的限位装置，限位装置与托盘之间的索体上沿轴向依次套设有弹性套管13、刚性套管12，弹性套管13位于限位装置与刚性套管12之间，刚性套管12的后端顶至托盘，前端顶至弹性套管的后端，弹性套管的前端顶至限位装置。本实施例的限位装置包括套设在索体上的外软管15和套设在外软管上的紧箍管14，外软管15通过紧箍管14的挤压变形与索体相对固定，芯管与钢丝层之间设有与外软管相对的内软管16，内软管通过钢丝层的挤压与芯管相对固定，制作时，先将内软管套设在注浆钢管上，然后缠绕钢丝，利用外软管和内软管的变形而挤入钢丝间的缝隙，从而将钢丝间的缝隙进行封堵，防止浆液通过钢丝之间缝隙外流。

本实用新型注浆锚索的施工工艺为：

1、长度6.3米大直径中空注浆锚索施工，使用φ42钻头钻6米深安装孔。按凝胶快慢顺序将树脂锚固剂送入钻孔中，用索体慢慢将锚固剂推到孔底，用搅拌器与索体注浆六方接头连接起来，开动锚杆钻机，边搅拌边推进，将锚索索体安装到孔底，达到树脂锚固剂搅拌时间，等待树脂锚固剂凝固后落下钻机，卸下搅拌器，完成锚索的端部锚固。

2、将预紧螺母拧在螺纹套上，一端平齐，将减磨垫圈套在螺纹套上且一端面与预紧螺母相贴。在锚索索体依次放弹性套管、刚性套管、托盘、套筒，将事先安装好的螺纹套穿过索体并伸到套筒内，将楔片用齿围绕索体，斜面塞进螺纹套内，将楔片敲向螺纹套，让楔片、螺纹套与索体抱紧。拧动预紧螺母，使预紧螺母带动螺纹套进一步挤紧楔片与索体，达到预紧力完成初锚。同时封孔组件中的弹性套管因挤压变形对索体与钻孔内空间进行封堵。

3、拧下封堵螺栓，在六方接头的螺纹孔上连接注浆器，对锚索进行注浆，待注浆压力达到7MPa，停止注浆，拧下注浆器，利用封堵螺栓将注浆螺纹孔堵住，完成一根锚索的全长锚固。

本实用新型通过锚索索体直径的增大实现大吨位锚索支护，提高了承载力。通过中空芯管实现注浆全长锚固。通过封孔组件实现孔内封孔堵浆。通过楔紧螺套的设置，解决大直径锚索没有配套张拉机具带来的无法涨拉预紧的问题。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本实用新型的技术方案并非是对本实用新型的限制，参照优选的实施方式对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本实用新型的宗旨，也应属于本实用新型的权利要求保护范围。

Claims (9)

1.一种大直径中空注浆锚索，包括索体和套设在索体上的托盘（11），所述索体包括芯管和缠绕在芯管上的钢丝层（4），其特征在于：索体上还套设有位于索体注浆口与托盘之间的螺纹套（7），螺纹套（7）的外表面通过螺纹连接有预紧螺母（8），预紧螺母（8）与托盘（11）之间设有套设于螺纹套上的套筒（10），螺纹套朝向注浆口一端的内孔为锥形孔，锥形孔内设有沿周向固定于索体外表面的若干楔片（5），各楔片（5）的外弧面位于与锥形孔适配的同一锥形面上。

2.根据权利要求1所述的一种大直径中空注浆锚索，其特征在于：螺纹套上还套设有位于套筒和预紧螺母之间的减磨垫圈（9）。

3.根据权利要求1所述的一种大直径中空注浆锚索，其特征在于：楔片的内弧面设有齿牙，楔片上设有自小径端端面向大径端延伸的豁口。

4.根据权利要求3所述的一种大直径中空注浆锚索，其特征在于：楔片的外壁设置有沿周向延伸的凹槽，各楔片上的凹槽共圆，凹槽中设有楔片弹圈（6）。

5.根据权利要求1所述的一种大直径中空注浆锚索，其特征在于：索体上固设有位于托盘远离注浆口一侧的限位装置，限位装置与托盘之间的索体上沿轴向依次套设有弹性套管（13）、刚性套管（12），弹性套管（13）位于限位装置与刚性套管（12）之间。

6.根据权利要求5所述的一种大直径中空注浆锚索，其特征在于：所述限位装置包括套设在索体上的外软管（15）和套设在外软管上的紧箍管（14），外软管（15）通过紧箍管（14）的挤压变形与索体相对固定。

7.根据权利要求6所述的一种大直径中空注浆锚索，其特征在于：芯管与钢丝层之间设有与外软管相对的内软管（16），内软管通过钢丝层的挤压与芯管相对固定。

8.根据权利要求1所述的一种大直径中空注浆锚索，其特征在于：所述芯管包括沿轴向依次固接的注浆钢管（17）、注浆树脂管（18）、二联体和树脂锚固段支撑筋（20），所述二联体包括通过连接板固接的第一固定盘（23）和第二固定盘（24），第一固定盘和第二固定盘的外弧面分别设有沿周向分布的若干凹槽，第一固定盘上的凹槽与第二固定盘上的凹槽在轴线方向交错，第一固定盘与注浆树脂管固接，第二固定盘与树脂锚固段支撑筋固接。

9.根据权利要求8所述的一种大直径中空注浆锚索，其特征在于：第二固定盘与树脂锚固段支撑筋通过过渡接头（21）固接，过渡接头的一端与第二固定盘固接，另一端插设固接有连接杆（22），连接杆远离第二固定盘的一端与树脂锚固段支撑筋固接。

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