CN219452139U - 一种扩孔锚固锚索的树脂锚固增效装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种扩孔锚固锚索的树脂锚固增效装置，第一输送搅拌件位于锚固孔孔底附近，扩散搅拌件位于扩孔腔体内，第二输送搅拌件位于扩孔腔体外侧的锚固孔中；第一输送搅拌件由锥形左旋螺旋叶片和等径左旋螺旋叶片焊接而成；扩散搅拌件由若干个圆盘涡轮式搅拌器组成，将树脂锚固剂扩散至扩孔腔体周围；第二输送搅拌件采用等径右旋螺旋叶片，将树脂锚固剂搅拌、运移输送至扩孔腔体处。本实用新型能够实现树脂锚固剂的多级搅拌以及向扩孔区域的双向运移输送，从而确保扩孔腔体处树脂锚固剂的充分搅拌和充填密实，改善锚索扩孔段的树脂锚固效果。

Description

一种扩孔锚固锚索的树脂锚固增效装置

技术领域

本实用新型涉及隧道与地下工程支护技术领域，具体涉及一种扩孔锚固锚索的树脂锚固增效装置。

背景技术

锚索(杆)是目前隧(巷)道工程中常用的支护手段。在软岩隧(巷)道中采用锚索(杆)支护时，常常存在锚索(杆)锚固力低、难以施加高预紧力的突出问题，严重影响其支护效果。扩孔锚固是是通过专用扩孔机具对围岩内部锚固孔局部位置的直径进行扩大，增大锚固系统黏结面积，以提高软岩地层锚索(杆)锚固性能的一种方法。由理论分析可知，扩孔段长度和直径越大，对锚索(杆)锚固性能的提升作用就越大。但是，这些都要建立在锚固剂能够充分填充扩孔腔体空间的前提下，如果锚固剂填充不密实，会严重影响锚索(杆)锚固性能，不仅起不到提升锚固性能的作用，反而会造成锚索(杆)锚固性能衰减。

对于采用扩孔锚固技术的树脂锚固锚索(简称扩孔锚固锚索)而言，由于锚索(采用单根钢绞线)表面较为光滑，当扩孔段直径较大时，若仍采用钢绞线直接对树脂锚固剂药卷进行搅拌，则会存在扩孔段树脂锚固剂搅拌不充分(锚固剂中树脂胶泥与固化剂混合不均匀，影响两者充分反应并快速固化)、难以将扩孔腔体空间充填密实的突出问题，而大大影响锚索的扩孔锚固质量。

考虑到树脂锚固剂搅拌效果对锚索锚固性能的重要影响，通过在锚索锚固段加设辅助搅拌结构来改善树脂锚固效果的思路和方法，对提升锚索树脂锚固质量具有很好的实用性和工程意义，但现有辅助搅拌结构大多较为复杂、加工制作困难、成本高、影响施工速度，而且难以确保扩孔腔体树脂锚固剂充填密实，导致锚索扩孔锚固技术的优势难以充分发挥。因此，有必要研发一种结构简单、使用方便、不影响锚索正常施工、能够对锚索扩孔段树脂锚固剂充分搅拌并将扩孔腔体填充密实的锚固增效装置与施工方法，以提升锚索扩孔锚固质量。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供涉及一种扩孔锚固锚索的树脂锚固增效装置，以解决扩孔段树脂锚固剂搅拌不充分且难以将扩孔腔体充填密实的问题，从而提升扩孔锚固锚索的树脂锚固效果。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种扩孔锚固锚索的树脂锚固增效装置，包括深入在锚固孔内的钢绞线，以及套装并焊接在钢绞线上的第一输送搅拌件、扩散搅拌件和第二输送搅拌件；

所述的第一输送搅拌件位于锚固孔的孔底附近，所述的扩散搅拌件位于扩孔腔体内，所述的第二输送搅拌件位于扩孔腔体外侧的锚固孔中；

所述的第一输送搅拌件包括由内向外设置并焊接在一起的锥形螺旋叶片和等径螺旋叶片，所述第一输送搅拌件的长度为锚固孔孔底与扩孔腔体起始位置之间的距离；

所述的扩散搅拌件包括不少于一只的搅拌器，搅拌器外圈对称设置有若干只搅拌器叶片；

所述的第二输送搅拌件为等径螺旋形叶片，长度不小于扩孔锚固段的长度。

上述扩孔锚固锚索的树脂锚固增效装置中，扩散搅拌件由沿钢绞线轴向布置的1-4只圆盘涡轮式搅拌器组成，每只圆盘涡轮式搅拌器外圈包含3-6只平直、弯曲或倾斜的搅拌器叶片。

上述扩孔锚固锚索的树脂锚固增效装置中，等径螺旋形叶片的直径小于非扩孔段锚固孔直径1-5mm。

上述扩孔锚固锚索的树脂锚固增效装置中，第一输送搅拌件中锥形螺旋叶片和等径螺旋叶片的螺旋方向相同，并与第二输送搅拌件中等径螺旋叶片的螺旋方向相反。

上述扩孔锚固锚索的树脂锚固增效装置中，第一输送搅拌件的锥形螺旋叶片和等径螺旋叶片均为左旋螺旋叶片；第二输送搅拌件的等径螺旋叶片为右旋螺旋叶片。

上述扩孔锚固锚索的树脂锚固增效装置中，扩孔锚固锚索还包括锚索附属单元，所述的锚索附属单元位于围岩外部，对钢绞线施加预紧力并锁紧。

上述扩孔锚固锚索的树脂锚固增效装置中，所述的锚索附属单元从内向外依次包括钢带、锚垫板和锚具。

一种扩孔锚固锚索的施工方法，包括以下步骤：

【1】锚固孔钻孔及扩孔

按照设计的支护参数在隧道或巷道围岩中完成锚索锚固孔的钻孔和扩孔作业；

【2】往锚固孔中送入树脂锚固剂药卷至孔底部位；

【3】将安装有第一输送搅拌件、扩散搅拌件和第二输送搅拌件的钢绞线插入锚固孔，至钢绞线端部与树脂锚固剂药卷接触；钢绞线的长度，以及第一输送搅拌件、扩散搅拌件和第二输送搅拌件的安装位置均根据锚固孔的深度和扩孔腔体的位置事先测量确定；

【4】将钢绞线的外露端与钻机连接，启动钻机后，钢绞线顺时针转动并向锚固孔中钻进；第一输送搅拌件将树脂锚固剂药卷刺破、搅拌，并使树脂锚固剂向扩孔腔体方向运移输送，随后扩散搅拌件开始搅拌树脂锚固剂，在搅拌器的离心搅拌作用下，树脂锚固剂被扩散至扩孔腔体周围；并且第二输送搅拌件也开始将树脂锚固剂进行搅拌、运移输送至扩孔腔体处；

【5】待树脂锚固剂完全固化后，在钢绞线外露端安装钢带、锚垫板、锚具，并对钢绞线施加预紧力后对钢绞线进行锁定，完成锚索施工。

上述扩孔锚固锚索的施工方法中，步骤【1】中锚固孔的钻孔及扩孔作业包括以下步骤：

【1.1】钻机安装相应直径的钻头完成正常钻孔作业；

【1.2】卸掉钻机上的正常钻孔钻头，在钻机上安装扩孔机具；

【1.3】将扩孔机具推入锚固孔的底部，启动钻机，进行锚固孔的扩孔作业；

【1.4】扩孔作业完毕后，采用高压风管对锚固孔进行清孔。

本实用新型的有益技术效果如下：

一、本实用新型在用于锚索支护的钢绞线上安装了第一输送搅拌件、扩散搅拌件和第二输送搅拌件，这些零部件在锚索施工前可提前套装并焊接在按设计长度截好的钢绞线上，技术原理清晰、结构简单、易于制作和安装而不影响锚索正常施工，可广泛应用于隧道及煤矿巷道锚索扩孔锚固施工。

二、本实用新型实施中第一输送搅拌件、扩散搅拌件和第二输送搅拌件对树脂锚固剂能够实现多级搅拌，有利于树脂锚固剂的充分搅拌及其锚固性能的发挥。与传统单独的钢绞线相比，树脂锚固剂还可以凝固在第一输送搅拌件、扩散搅拌件和第二输送搅拌件上，增加了锚固剂和钢绞线、钻孔孔壁的接触面积，进而提高了软岩地层锚索锚固性能。

三、本实用新型第一输送搅拌件中螺旋叶片的螺旋方向与第二输送搅拌件中的螺旋叶片的螺旋方向相反，实施中可将锚固孔内的树脂锚固剂向扩散搅拌件所在的扩孔区域双向运移输送，并在扩散搅拌件的离心搅拌作用下，树脂锚固剂被不断扩散至扩孔腔体，最大限度确保树脂锚固剂的充分搅拌和扩孔腔体内树脂锚固剂的充填密实，进而改善锚索扩孔段的树脂锚固质量，提升扩孔锚固锚索的锚固性能。

附图说明

图1为本实用新型实施例中扩孔锚固锚索的树脂锚固增效装置结构示意图；

图2为本实用新型实施例中第一输送搅拌件安装示意图；

图3为本实用新型实施例中扩散搅拌件安装示意图；

图4为本实用新型实施例中第二输送搅拌件安装示意图；

图5为本实用新型实施例中锚索锚固孔示意图；

图6为本实用新型实施例中树脂锚固剂搅拌前示意图；

图7为本实用新型实施例中树脂锚固剂搅拌后示意图。

附图标记：1-钢绞线；2-第一输送搅拌件；3-扩散搅拌件；4-第二输送搅拌；5-锚固孔；6-扩孔腔体；7-锥形螺旋叶片；8-等径螺旋叶片；9-树脂锚固剂；10-围岩；11-钢带；12-锚垫板；13-锚具；14-搅拌器叶片。

具体实施方式

下面结合图1至图7，介绍本实用新型的具体技术方案：

如图1所示，本实用新型一种扩孔锚固锚索的树脂锚固增效装置，包括深入锚固孔内的钢绞线1、套装并焊接在钢绞线上由内而外依次设置的第一输送搅拌件2、扩散搅拌件3和第二输送搅拌件4；所述的第一输送搅拌件位于锚固孔5孔底附近，所述的扩散搅拌件位于扩孔腔体6内，所述的第二输送搅拌件位于扩孔腔体6外侧的锚固孔中；

图2至图4中，第一输送搅拌件2由锥形螺旋叶片7和等径螺旋叶片8两部分焊接而成，用于将树脂锚固剂9刺破、搅拌、运移输送至扩孔腔体6处，其最大直径小于非扩孔段锚固孔直径1-5mm，长度为锚固孔孔底与扩孔腔体起始位置之间的距离；扩散搅拌件3由1-4只只圆盘涡轮式搅拌器组合而成，图中优选3只。利用搅拌器的离心搅拌作用，将树脂锚固剂扩散至扩孔腔体6周围，搅拌器叶片14可为平直叶、弯叶或斜叶，搅拌器叶片14的数量为3-6个，沿搅拌器外圆对称分布；圆盘涡轮式搅拌器采用市售的产品事先焊接在钢绞线1上。所述的第二输送搅拌件4采用等径螺旋叶片，用于将树脂锚固剂9搅拌、运移输送至扩孔腔体6处，其最大直径小于非扩孔段锚固孔直径1-5mm，长度不应小于扩孔锚固段的长度。

对于直径为21.8mm的钢绞线而言，一般情况下第一输送搅拌件2和第二输送搅拌件4的等径螺旋叶片设计外径为30-31mm，非扩孔段锚固孔的设计内径为30-32mm；由于软岩钻孔围岩强度较低，钻孔过程中钻杆振动会导致实际所成的钻孔直径比设计的钻孔直径要大。

其中第一输送搅拌件2中锥形螺旋叶片7和等径螺旋叶片8的螺旋方向相同，并与第二输送搅拌件3中等径螺旋叶片8的螺旋方向相反；优选第一输送搅拌件2的锥形螺旋叶片7和等径螺旋叶片8均为左旋螺旋叶片，而第二输送搅拌件3的等径螺旋叶片8为右旋螺旋叶片；原因是一般钻机的钻杆均为顺时间转动，第一输送搅拌件2的左旋螺旋叶片和第二输送搅拌件3的右旋螺旋叶片在钻杆驱动下，可将分别处在第一输送搅拌件2和第二输送搅拌件3位置的树脂锚固剂，经过螺旋叶片输送至第一输送搅拌件2和第二输送搅拌件3之间的位置。

在实施中锚固孔5正好处于第一输送搅拌件2和第二输送搅拌件3之间的位置，故第一输送搅拌件2和第二输送搅拌件3叶片采用相反的螺旋方向可将锚固孔5内的树脂锚固剂向扩散搅拌件所在的扩孔区域相向运移输送，并在扩散搅拌件的离心搅拌作用下，树脂锚固剂被不断扩散至扩孔腔体，最大限度确保树脂锚固剂的充分搅拌和扩孔腔体内树脂锚固剂的充填密实，进而改善锚索扩孔段的树脂锚固质量，提升扩孔锚固锚索的锚固性能。

如图5至图7所示，本实用新型一种扩孔锚固锚索的施工方法，包括以下步骤：

(1)在隧道或巷道围岩10中，按设计支护参数完成锚索锚固孔5的正常钻孔作业；

(2)卸掉钻机上的正常钻孔钻头，在钻机上安装扩孔机具；

(3)将扩孔机具推入锚固孔5的底部，启动钻机，进行锚固孔5的扩孔作业；

(4)采用高压风管对锚固孔5进行清孔；

(5)往锚固孔5中送入树脂锚固剂9药卷至孔底部位；

(6)将安装有第一输送搅拌件2、扩散搅拌件3和第二输送搅拌件4的钢绞线1插入锚固孔5，至钢绞线1端部与树脂锚固剂9药卷接触；其中钢绞线1的长度，以及第一输送搅拌件2、扩散搅拌件3和第二输送搅拌件4的安装位置均根据锚固孔的深度和扩孔腔体6的位置事先测量确定；

(7)将钢绞线1的外露端与钻机连接，启动钻机后，钢绞线顺时针转动并向锚固孔5中钻进；第一输送搅拌件2将树脂锚固剂9药卷刺破、搅拌，并使树脂锚固剂9向扩孔腔体6方向运移输送，随后扩散搅拌件3开始搅拌树脂锚固剂，在搅拌器的离心搅拌作用下，树脂锚固剂9被扩散至扩孔腔体6周围；并且，第二输送搅拌件4也开始将树脂锚固剂9进行搅拌、运移输送至扩孔腔体6处；

(8)待树脂锚固剂9完全固化后，在钢绞线1外露端安装钢带11、锚垫板12、锚具13，并对钢绞线1施加预紧力后对钢绞线1进行锁定，完成锚索施工。

上述技术方案中，第一输送搅拌件、扩散搅拌件和第二输送搅拌件对树脂锚固剂能够实现多级搅拌，有利于树脂锚固剂的充分搅拌及其锚固性能的发挥；第一输送搅拌件、第二输送搅拌件能够实现对树脂锚固剂往扩孔区域的双向运移输送，可确保锚索扩孔区域的充填密实。总之，采用本技术方案，能够最大限度确保树脂锚固剂的充分搅拌和扩孔腔体内树脂锚固剂的充填密实，进而改善锚索扩孔段的树脂锚固效果。

以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种扩孔锚固锚索的树脂锚固增效装置，其特征在于：包括深入在锚固孔内的钢绞线(1)，以及套装并焊接在钢绞线上的第一输送搅拌件(2)、扩散搅拌件(3)和第二输送搅拌件(4)；

所述的第一输送搅拌件(2)位于锚固孔(5)的孔底附近，所述的扩散搅拌件(3)位于扩孔腔体(6)内，所述的第二输送搅拌件位于扩孔腔体(6)外侧的锚固孔(5)中；

所述的第一输送搅拌件(2)包括由内向外设置并焊接在一起的锥形螺旋叶片(7)和等径螺旋叶片(8)，所述第一输送搅拌件(2)的长度为锚固孔孔底与扩孔腔体(6)起始位置之间的距离；

所述的扩散搅拌件(3)包括不少于一只的搅拌器，搅拌器外圈对称设置有若干只搅拌器叶片(14)；

所述的第二输送搅拌件(4)为等径螺旋叶片(8)，长度不小于扩孔锚固段的长度。

2.根据权利要求1所述的一种扩孔锚固锚索的树脂锚固增效装置，其特征在于：扩散搅拌件(3)由沿钢绞线轴向布置的1-4只圆盘涡轮式搅拌器组成，每只圆盘涡轮式搅拌器外圈包含3-6只平直、弯曲或倾斜的搅拌器叶片(14)。

3.根据权利要求1所述的一种扩孔锚固锚索的树脂锚固增效装置，其特征在于：等径螺旋叶片(8)的直径小于非扩孔段锚固孔直径1-5mm。

4.根据权利要求1所述的一种扩孔锚固锚索的树脂锚固增效装置，其特征在于：第一输送搅拌件(2)中锥形螺旋叶片(7)和等径螺旋叶片(8)的螺旋方向相同，并与第二输送搅拌件(4)中等径螺旋叶片(8)的螺旋方向相反。

5.根据权利要求4所述的一种扩孔锚固锚索的树脂锚固增效装置，其特征在于：第一输送搅拌件(2)的锥形螺旋叶片(7)和等径螺旋叶片(8)均为左旋螺旋叶片；第二输送搅拌件(4)的等径螺旋叶片(8)为右旋螺旋叶片。

6.根据权利要求1所述的一种扩孔锚固锚索的树脂锚固增效装置，其特征在于：扩孔锚固锚索还包括锚索附属单元，所述的锚索附属单元位于围岩(10)外部，对钢绞线(1)施加预紧力并锁紧。

7.根据权利要求6所述的一种扩孔锚固锚索的树脂锚固增效装置，其特征在于：所述的锚索附属单元从内向外依次包括钢带(11)、锚垫板(12)和锚具(13)。