CN102644471B - 封孔器及使用封孔器进行小孔径注浆锚固锚索的封孔方法 - Google Patents
封孔器及使用封孔器进行小孔径注浆锚固锚索的封孔方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及矿山支护技术领域，特别是涉及一种封孔器及使用封孔器进行小孔径注浆锚固锚索的封孔方法。该封孔器，包括：封孔器主体，封孔器主体为圆筒状，封孔器由锚索孔、注浆孔、注气体/液体孔和内腔组成；锚索孔位于封孔器主体的中间位置，注浆孔和注气体/液体孔分别位于锚索孔的两侧。本发明提供的封孔器及使用封孔器进行小孔径注浆锚固锚索的封孔方法将特定结构的封孔器置入第二钻孔中，充分利用孔内围岩结构完整段，在充入的压力空气或压力水作用下使封孔器发生膨胀，膨胀后的封孔器外表面压紧孔壁，内孔裹紧锚索体，完全消除封孔器与孔壁和锚索之间的缝隙，防止注浆时浆液渗漏。
Description
技术领域
本发明涉及矿山支护技术领域，特别是涉及一种封孔器及使用封孔器进行小孔径注浆锚固锚索的封孔方法。
背景技术
锚索作为一种有效的支护加固方式，在岩土工程相关领域已得到广泛应用。按锚索锚固材料分，有水泥浆锚固、树脂锚固及水泥浆与树脂联合锚固锚索；按锚索锚固长度分，有端部锚固和全长锚固锚索；按锚索索体的数量分为单体锚索和锚索束；按锚索钻孔直径分，分小孔径锚索(直径一般为28-36mm)和大孔径锚索(直径一般在50mm以上)。
目前，煤矿采用的锚索形式绝大部分为小孔径树脂锚固预应力锚索。这种锚索采用单根钢绞线，配备单孔锚具和锚索专用托板。采用树脂药卷锚固，通过专用装置可以象安装普通树脂锚杆那样用锚索搅拌树脂药卷对锚索进行锚固。锚索安装孔径仅为φ28-36mm，用普通单体锚杆机即可完成打孔、安装。这种锚索的突出优点为：钻孔直径小，安装工序简单，施工速度快；树脂锚固剂固化速度快，锚索能及时施加预应力，主动、快速承载。
煤矿最初采用的锚索钢绞线直径为15.24mm，之后根据巷道支护要求，又开发出大直径、高吨位的锚索，并形成了系列产品。一方面加大锚索索体直径，从15.24mm增加到18mm、20mm、22mm，最大达28.6mm。不仅显著提高了索体的破断力，而且使索体直径与钻孔直径的配合更加合理；另一方面，改变了索体结构，从原来的1×7结构改变为1×19结构，索体结构更加合理，而且明显提高了锚索 的延伸率。小孔径树脂锚固预应力锚索已经在复杂困难巷道中得到广泛应用，取得良好支护效果。
但是，随着煤矿巷道围岩条件复杂化，埋深与地应力不断增大，采动影响越来越强烈，巷道支护难度越来越大，出现了锚索破断现象。锚索破断不仅严重影响巷道支护效果与安全，而且容易引起伤人事故。采用注浆方式对锚索进行全长锚固，可改善锚索受力状态，有效抑制锚索破断。此外，采用注浆锚固的锚索，可在锚固锚索的同时，控制注浆参数，起到注浆加固的作用。但是，由于缺乏有效的小孔径注浆锚固锚索封孔方法及封孔器，导致这种锚索没有得到推广应用。因此，急需开发与小孔径树脂与注浆联合锚固锚索配套的封孔方法及封孔器，以解决目前存在的问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是提供一种封孔器及使用封孔器进行小孔径注浆锚固锚索的封孔方法，以克服现有技术中缺乏有效的小孔径注浆锚固锚索封孔方法及封孔器。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明一方面提供一种封孔器，包括：封孔器主体，所述封孔器主体为圆筒状，所述封孔器主体由锚索孔、注浆孔、注气体/液体孔和内腔组成；所述锚索孔位于封孔器主体的中间位置，所述注浆孔和注气体/液体孔分别位于锚索孔的两侧。
进一步地，所述封孔主体由弹性材料制成。
进一步地，所述封孔器主体由橡胶制成。
进一步地，所述锚索孔分为两段，其中一段孔内形状和孔径与锚索钢绞线外表面的形状和大小相匹配，另一段为光圆孔。
进一步地，所述注浆孔贯通整个封孔器主体，其孔径与注浆管相匹配。
进一步地，所述注气体/液体孔与内腔相连。
另一方面，本发明还提供一种使用封孔器进行小孔径注浆锚固锚索的封孔方法，包括如下步骤：
步骤1：在围岩上钻第一钻孔，
步骤2：在第一钻孔孔口位置处扩钻成第二钻孔，所述第二钻孔的孔径大于第一钻孔的孔径；所述第二钻孔的长度小于第一钻孔的长度；
步骤3：将树脂药卷安装至第一钻孔的底部，通过树脂药卷将锚索的端部进行锚固；
步骤4：封孔器穿过锚索尾部并置于第二钻孔中，并套入止退圈，所述止退圈顶向封孔器的一端；
步骤5：将锚索托板和垫圈穿过锚索，在所述锚索托板的凸起位置处安装锚具；将注气体/液体管和注浆管与封孔器中的注浆孔、注气体/液体孔相通，通过注气体/液体孔向封孔器的内腔注入气体或液体，使封孔器主体膨胀，向外挤紧第二钻孔的孔壁，向内紧握锚索，起到封孔作用；
步骤6：将注浆管与注浆泵连接，向注浆管中注浆，待起到一定压力后截止注浆管，完成注浆工作。
进一步地，所述第一孔径的孔径为30-40mm。
进一步地，所述第二孔径的孔径为56-65mm，其长度为150-400mm。
进一步地，所述封孔器的顶端距离围岩表面至少50cm。
(三)有益效果
上述技术方案具有如下优点：本发明提供的一种封孔器及使用封孔器进行小孔径注浆锚固锚索的封孔方法将特定结构的封孔器置入第二钻孔中，充分利用孔内围岩结构完整段，在充入的压力空气或压力水作用下使封孔器发生膨胀，膨胀后的封孔器外表面压紧孔壁，内 孔裹紧锚索体，完全消除封孔器与孔壁和锚索之间的缝隙，防止注浆时浆液渗漏。
附图说明
图1为本发明实施例封孔器结构示意图；
图2为本发明实施例封孔器俯视图；
图3为本发明实施例使用封孔器进行小孔径注浆锚固锚索的封孔方法示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-2所示，本发明实施例提供一种封孔器，该封孔器包括：封孔器主体8，封孔器主体8为圆筒状，封孔器主体上由锚索孔81、注浆孔82、注气体/液体孔83和内腔84组成；该内腔84为封孔器主体中除去锚索孔81、注浆孔82、注气体/液体孔83余下的空间。锚 索孔81位于封孔器主体8的中间位置，注浆孔82和注气体/液体孔83分别位于锚索孔81的两侧。由于该封孔器主体8需要发生一定的弹性形变，因此，该封孔器主体8由弹性材料制成，较优的，该封孔器主体8由橡胶制成。
其中，锚索孔81分为两段，其中一段孔内形状和孔径与锚索钢绞线外表面的形状和大小相匹配，另一段为光圆孔。注浆孔82贯通整个封孔器主体8，其孔径与注浆管相匹配。注气体/液体孔83与内腔84相连。
如图3所示，本发明还提供的使用封孔器进行小孔径注浆锚固锚索的封孔方法，包括如下步骤：
步骤1：在围岩A上钻第一钻孔1，该第一钻孔1的孔径b1为30-40mm，其深度可参考实际需求的数值。
步骤2：在第一钻孔1孔口位置处扩钻成第二钻孔2，所述第二钻孔2的孔径b2大于第一钻孔1的孔径b1；第二钻孔2的长度h1小于第一钻孔的长度；其中，第二钻孔2的孔径b2为56-65mm，其长度h1为150-400mm。具体的，可采用扩孔钻头进行扩孔。
步骤3：将树脂药卷安装至第一钻孔1的底部，通过树脂药卷将锚索的端部进行锚固；具体的，可采用锚杆钻机旋转锚索索体并搅拌树脂药卷，对锚索进行端部固定。
步骤4：封孔器主体8穿过锚索尾部并置于第二钻孔中，较优的，安装的封孔器的顶端距离围岩表面至少50cm。同时套入止退圈4，该止退圈4顶向封孔器主体8的一端，防治封孔器滑落。
步骤5：将锚索托板5和垫圈6穿过锚索，在锚索托板5的凸起位置处安装锚具7；将注气体/液体管9和注浆管10与封孔器中的注浆孔82、注气体/液体孔83相通，通过注气体/液体孔83向封孔器的内腔84注入气体或液体，使封孔器主体8膨胀，进行锚索张拉，达到设计的预应力。由于封孔器发生弹性形变，向外挤紧第二钻孔2的 孔壁，向内紧握锚索，起到封孔作用。
步骤6：将注浆管9与注浆泵连接，向注浆管9中注浆，待起到一定压力后截止注浆管9，完成注浆工作。
本发明提供的封孔器及使用封孔器进行小孔径注浆锚固锚索的封孔方法将特定结构的封孔器置入第二钻孔中，充分利用孔内围岩结构完整段，在充入的压力空气或压力水作用下使封孔器发生膨胀，膨胀后的封孔器外表面压紧孔壁，内孔裹紧锚索体，完全消除封孔器与孔壁和锚索之间的缝隙，防止注浆时浆液渗漏。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种封孔器，其特征在于，包括：封孔器主体，所述封孔器主体为圆筒状，所述封孔器主体由锚索孔、注浆孔、注气体或液体孔和内腔组成；所述锚索孔位于封孔器主体的中间位置，所述注浆孔和注气体或液体孔分别位于锚索孔的两侧；
其中，所述封孔主体由弹性材料制成；
其中，所述锚索孔分为两段，其中一段孔内形状和孔径与锚索钢绞线外表面的形状和大小相匹配，另一段为光圆孔；
其中，所述注浆孔贯通整个封孔器主体，其孔径与注浆管相匹配；
其中，所述注气体或液体孔与内腔相连。
2.一种使用权利要求1所述的封孔器进行小孔径注浆锚固锚索的封孔方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：在围岩上钻第一钻孔；
步骤2：在第一钻孔孔口位置处扩钻成第二钻孔，所述第二钻孔的孔径大于第一钻孔的孔径；所述第二钻孔的长度小于第一钻孔的长度；
步骤3：将树脂药卷安装至第一钻孔的底部，通过树脂药卷将锚索的端部进行锚固；
步骤4：封孔器穿过锚索尾部并置于第二钻孔中，并套入止退圈，所述止退圈顶向封孔器的一端；
步骤5：将锚索托板和垫圈穿过锚索，在所述锚索托板的凸起位置处安装锚具；将注气体或液体管、注浆管与封孔器中的注气体或液体孔、注浆孔相通，通过注气体或液体孔向封孔器的内腔注入气体或液体，使封孔器主体膨胀，向外挤紧第二钻孔的孔壁，向内紧握锚索，起到封孔作用；
步骤6：将注浆管与注浆泵连接，向注浆管中注浆，待起到一定压力后截止注浆管，完成注浆工作；
其中，所述第一孔径的孔径为30-40mm；
其中，所述第二孔径的孔径为56-65mm，其长度为150-400mm；
其中，所述封孔器的顶端距离围岩表面至少50cm。
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