CN113738423B - 一种煤矿巷道超高强抗弯剪锚索支护装置及支护方法 - Google Patents
一种煤矿巷道超高强抗弯剪锚索支护装置及支护方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113738423B CN113738423B CN202111048485.8A CN202111048485A CN113738423B CN 113738423 B CN113738423 B CN 113738423B CN 202111048485 A CN202111048485 A CN 202111048485A CN 113738423 B CN113738423 B CN 113738423B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- steel pipe
- hole
- anchor cable
- anchoring agent
- threaded steel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000008093 supporting effect Effects 0.000 title claims abstract description 43
- 238000005452 bending Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 178
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 178
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 claims abstract description 64
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000011440 grout Substances 0.000 claims description 80
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 61
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 46
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 42
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 32
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 32
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 2
- 238000010008 shearing Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000006399 behavior Effects 0.000 abstract description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 238000009775 high-speed stirring Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000007569 slipcasting Methods 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
- E21D21/0026—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts
- E21D21/0033—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts having a jacket or outer tube
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D20/00—Setting anchoring-bolts
- E21D20/003—Machines for drilling anchor holes and setting anchor bolts
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D20/00—Setting anchoring-bolts
- E21D20/02—Setting anchoring-bolts with provisions for grouting
- E21D20/021—Grouting with inorganic components, e.g. cement
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D20/00—Setting anchoring-bolts
- E21D20/02—Setting anchoring-bolts with provisions for grouting
- E21D20/025—Grouting with organic components, e.g. resin
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D20/00—Setting anchoring-bolts
- E21D20/02—Setting anchoring-bolts with provisions for grouting
- E21D20/028—Devices or accesories for injecting a grouting liquid in a bore-hole
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
- E21D21/0026—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts
- E21D21/0073—Anchoring-bolts having an inflatable sleeve, e.g. hollow sleeve expanded by a fluid
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
- E21D21/008—Anchoring or tensioning means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Piles And Underground Anchors (AREA)
Abstract
本发明公开了一种煤矿巷道超高强抗弯剪锚索支护装置及支护方法，属于巷道支护装置技术领域，包括锚索、组合螺纹钢管、注浆装置、锚固剂安装套管、锁具和托盘，锚索安装在嵌套式的大钻孔和小钻孔中，注浆装置位于锁具与托盘之间，用于连接螺纹钢管与外部注浆管路，注浆装置包括螺栓套、进浆仓、密封圈和注浆管，相邻两个螺纹钢管相对的一端通过钢管连接封孔一体化装置固定连接。该支护装置在普通锚索支护的基础上实现了锚索全长锚固、围岩由浅至深的逐级分层次高质量注浆过程等多种功能，施工步骤简单，特别是在注浆完成以后浆液使得锚索索体、组合螺纹钢管与围岩形成一个“索体‑浆体‑钢管‑浆体‑围岩”复合结构整体，使得普通锚索获得了超高强的抗弯剪能力和整体支护强度，对巷道围岩(特别是层理裂隙发育或松散破碎围岩)剪切滑移变形破坏行为具有高效的约束控制效果。
Description
技术领域
本发明涉及巷道支护装置技术领域，尤其涉及一种煤矿巷道超高强抗弯剪锚索支护装置及支护方法。
背景技术
随着煤炭资源开采条件与环境的日趋复杂，特别是在一些层理裂隙发育或者松散破碎的巷道围岩中，经常出现锚杆锚索锚固力失效或者破断的现象。这主要是因为层理裂隙围岩或者松散破碎围岩在采掘扰动应力作用下会沿着结构面发生强烈的剪切滑移错动变形，而现有的锚杆锚索支护主要为端部锚固方式，无法对整个锚杆锚索长度范围内的全部围岩进行有效约束；同时，锚杆(索)体的抗弯剪能力较低，如常用的矿用锚索为由7股或19股钢绞线缠绕而成，有柔性特征。由于这两个方面的原因，导致现有的锚杆锚索支护方式的抗弯剪能力很弱，故难以高效地约束复杂条件下围岩剪切滑移变形，尤其是在发生剪切错动的结构面处，杆(索)体结构受到强烈的横向剪切力作用会发生“拉-剪”复合大变形而导致锚固失效，甚至杆(索)体结构破断。
因此，如何增强提高传统锚杆锚索支护的抗弯剪能力以及整体支护强度是当前煤矿巷道围岩控制中迫切需要解决的一个难题。为此，近年来不少具有注浆功能的中空注浆锚杆锚索支护结构或者能够承担横向剪切力的锚索支护结构被发明出来，如中国专利CN103967509A、CN109252881A、CN108677943A及CN107514272A等，现有这些支护形式和方法在复杂条件下巷道围岩剪切滑移变形控制中取得了一定的效果，但是总体来讲现有这些技术手段仍然难以大幅度的提高锚杆锚索的抗弯剪支护能力，其整体支护效果相比传统的第一代架棚支护(低强度支护)、第二代锚杆索支护(中、高强度支护)无明显改善。
为了显著提升巷道支护强度，本发明提出了一种新型的超高强抗弯剪锚索支护装置与支护方法，使锚杆锚索获得超高强度的抗弯剪性能，实现对巷道围岩(特别是层理裂隙发育或松散破碎围岩)剪切滑移变形破坏行为的有效控制，确保复杂条件下巷道围岩稳定。
发明内容
为了实现背景中提到的一种煤矿巷道超高强抗弯剪锚索支护装置及支护方法，目的是针对现有技术中的不足之处，提供一种结构简单，操作方便，可实现高预应力全长锚固、先浅后深分层次高质量注浆、超高抗弯剪性能等多种功能于一体的协同支护装置与支护方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种煤矿巷道超高强抗弯剪锚索支护装置，包括锚索及其配件、锚固剂安装套管、螺纹钢管和注浆装置，所述锚索通过树脂锚固剂锚固在小钻孔中，锚索主要配件包括锁具和托盘，所述注浆装置位于锁具与托盘之间，用于连接螺纹钢管与外部注浆管路，进而使浆液进入螺纹钢管内，所述锁具连接在锚索的底端，所述注浆装置包括螺栓套、进浆仓、密封圈和注浆管，所述锁具还连接在螺栓套的下表面，所述托盘的上表面与止浆塞的下表面搭接，且托盘的上表面还贴合在大钻孔外壁，所述螺栓套的表面设置有螺母进浆孔，螺母进浆孔与注浆管相通，且所述螺母进浆孔孔口处连接有用于防止浆液溢出的止浆帽，所述进浆仓上下表面防止浆液溢出的密封圈，且进浆仓下表面通过密封圈连接螺栓套，进浆仓的上表面通过密封圈搭接在托盘的下表面，所述锚固剂安装套管内放有树脂锚固剂，锚固剂安装套管内的树脂锚固剂通过锚索推入小钻孔内，当树脂锚固剂安装完成后，锚固剂安装套管通过锚索朝着远离小钻孔的方向运动，直至沿锚索退出大钻孔。
作为本发明的进一步方案：所述螺纹钢管安装在大钻孔内，所述锚索贯穿于螺纹钢管内，螺纹钢管的长度与大钻孔深度相对应，所述螺纹钢管表面设置有钢管进浆孔，所述进浆仓与钢管进浆孔相连通，且每段螺纹钢管的表面均开设有若干个钢管出浆孔，钢管出浆孔的表面预装有自带有预制裂纹的金属薄片式卸压片，且相邻两个螺纹钢管相对的一端通过钢管连接封孔一体化装置固定连接。
作为本发明的进一步方案：所述钢管连接封孔一体化装置包括厚壁钢管和膨胀胶管，所述膨胀胶管位于钢管连接封孔一体化装置的外部，且膨胀胶管套设在厚壁钢管上，其两端通过金属压制接头固定在厚壁钢管上，所述厚壁钢管两端均设置有外丝螺纹，厚壁钢管通过外丝螺纹与螺纹钢管端部内丝螺纹连接，所述锚索贯穿于厚壁钢管内，厚壁钢管中部设置有钢管连接封孔一体化装置出浆孔，厚壁钢管内的浆液通过钢管连接封孔一体化装置出浆孔进入膨胀胶管中，膨胀胶管用于承受浆液的压力以驱动下胶管膨胀，使得膨胀胶管外壁与大钻孔贴合，进而将大钻孔封闭。
作为本发明的进一步方案：所述进浆仓外形轮廓呈两端开口的厚壁圆筒状，且进浆仓的上表面通过密封圈搭接在托盘的下表面。
作为本发明的进一步方案：所述锚固剂安装套管由若干段PVC管首尾连接组成，所述螺纹钢管的数量为若干段，且若干段螺纹钢管之间相互组合连接。
作为本发明的进一步方案：所述膨胀胶管的长度小于厚壁钢管的长度，且膨胀胶管的外径小于大钻孔的直径，所述膨胀胶管的内径大于厚壁钢管的外径，所述厚壁钢管内径大于锚索直径。
应用于以上方案中任一所述的一种煤矿巷道超高强抗弯剪锚索支护装置及支护方法，包括以下步骤：
S1、首先通过锚杆钻机或地质钻机在围岩中钻取一个大钻孔，然后，在大钻孔孔底通过锚杆钻机钻取一个嵌套式的小钻孔，大钻孔内部进行固定安装螺纹钢管，小钻孔用于安装树脂药卷锚固的高强锚索体。
S2、钻孔完成后，通过锚固剂安装套管的配合，将树脂锚固剂顺利送入小孔中，安装树脂锚固剂时，首先，锚固剂安装套管的下端穿入树脂锚固剂，上端***在小钻孔中，其次，将锚索穿入锚固剂安装套管中，利用锚索推动树脂锚固剂进入小钻孔中，最后，将锚固剂安装套管沿锚索移出小钻孔，利用钻机旋转锚索，搅拌树脂锚固剂充分固化锚固。
S3、锚索安装完成后，在大钻孔中安装螺纹钢管，螺纹钢管是组合式多段螺纹钢管的连接结构，螺纹钢管套在锚索外部，每段螺纹钢管之间通过钢管连接封孔一体化装置相互连接。
S4、螺纹钢管安装后，浆液依次通过螺母进浆孔，进入进浆仓，然后，从进浆仓进入螺纹钢管内部，最后，通过螺纹钢管的出浆孔进入到和围岩裂隙中。
S5、安装完成以后，立即进行第一次锚索张拉，施加高预紧力，然后对巷道围岩表面进行喷浆，封堵围岩表面裂隙，注浆开始后，利用螺纹钢管上的钢管连接封孔一体化装置和卸压片，实现由浅至深的分层次高质量注浆，注浆完成以后，立即将止浆帽连接在螺母进浆孔处以防止未凝固的浆液流出，然后进行第二次锚索张拉，施加高预紧力。
综上所述，本发明的有益效果是：
1.锚-管-注一体化支护装置同时实现了预紧、全锚、注浆加固等多种功能，使得施工步骤大为简化，实现高效施工，同时，该套装置与高强锚索配套使用，可以使得普通高强锚索实现了注浆功能，支护成本大大低于传统中空注浆锚索。
2.锚-管-注一体化支护装置的支护强度远远超过现有的锚杆锚索支护强度，当注浆完成后，浆液浆使得锚索索体、组合螺纹钢管与围岩形成一个“索体-浆体-钢管-浆体-围岩”复合结构整体，具有超强的抗弯剪强度和支护效果。
3.该支护装置可以实现由浅至深的逐级分层次高质量注浆过程，从根本上解决传统注浆工艺存在的深孔注浆质量差的难题。
附图说明
图1为本发明总体装配结构示意图。
图2为本发明注浆装置结构示意图。
图3为本发明钢管连接封孔一体化装置正视的剖面结构示意图。
图4为本发明树脂锚固剂结构示意图。
附图标记：1-锚索、2-注浆管、3-止浆帽、4-螺母进浆孔、5-螺栓套、6-钢管进浆孔、7-托盘、8-止浆塞、9-锁具、10-密封圈、11-进浆仓、12-螺纹钢管、13-卸压片、14-钢管出浆孔、15-膨胀胶管、16-钢管连接封孔一体化装置出浆孔、17-大钻孔、18-小钻孔、19-树脂锚固剂、20-注浆装置、21-钢管连接封孔一体化装置、22-锚固剂安装套管。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
如图1-4所示，本发明提供一种技术方案：一种煤矿巷道超高强抗弯剪锚索支护装置，包括锚索1、锚固剂安装套管22、螺纹钢管12和注浆装置20，其特征在于，所述锚索1通过树脂锚固剂19锚固在小钻孔18中，锚索1包括锁具9和托盘7，所述注浆装置20位于锁具9与托盘7之间，用于连接螺纹钢管12与外部注浆管路，进而使浆液进入螺纹钢管12内，所述锁具9连接在锚索1的底端，所述注浆装置20包括螺栓套5、进浆仓11、密封圈10和注浆管2，所述锁具9还连接在螺栓套5的下表面，所述托盘7的上表面与止浆塞8的下表面搭接，且托盘7的上表面还贴合在大钻孔17外壁，所述螺栓套5的表面设置有螺母进浆孔4，螺母进浆孔4与注浆管2相通，且所述螺母进浆孔4孔口处可以连接有用于防止浆液溢出的止浆帽3，所述进浆仓11上下表面均有防止浆液溢出的密封圈密封圈10，且进浆仓11下表面通过密封圈10连接螺栓套5，进浆仓11的上表面通过密封圈10搭接在托盘7的下表面，所述锚固剂安装套管22内放有树脂锚固剂19，锚固剂安装套管22内的树脂锚固剂19通过锚索1推入小钻孔18内，当树脂锚固剂19安装完成后，锚固剂安装套管22通过锚索1朝着远离小钻孔18的方向运动，直至沿锚索1退出大钻孔17。
如图1-4所示，进一步的，所述螺纹钢管12安装在大钻孔17内，所述锚索1贯穿于螺纹钢管12内，螺纹钢管12的长度与大钻孔17深度相对应，所述螺纹钢管12表面设置由钢管进浆孔6，所述进浆仓11与钢管进浆孔6相连通，且每段螺纹钢管12的表面均开设有若干个钢管出浆孔14，钢管出浆孔14的表面预装有自带有预制裂纹的金属薄片式卸压片13，且相邻两个螺纹钢管12相对的一端通过钢管连接封孔一体化装置21固定连接。
如图1-4所示，进一步的，所述进浆仓11外形轮廓呈两端开口的厚壁圆筒状，且进浆仓11的上表面通过密封圈10搭接在托盘7的下表面。
如图1-4所示，进一步的，所述锚固剂安装套管22由若干段PVC管首尾连接组成，所述螺纹钢管12的数量为若干段，且若干段螺纹钢管12之间相互组合连接
请参阅图1、图2，作为本申请一种实施例，所述钢管连接封孔一体化装置21包括厚壁钢管和膨胀胶管15，所述膨胀胶管15位于钢管连接封孔一体化装置21的外部，且膨胀胶管15套设在厚壁钢管上，其两端通过金属压制接头固定在厚壁钢管上，所述厚壁钢管两端均设置有外丝螺纹，厚壁钢管通过外丝螺纹与螺纹钢管12端部内丝螺纹连接，所述锚索1贯穿于厚壁钢管内，厚壁钢管中部设置有钢管连接封孔一体化装置出浆孔16，厚壁钢管内的浆液通过钢管连接封孔一体化装置出浆孔16进入膨胀胶管15中，膨胀胶管15用于承受浆液的压力以驱动下胶管膨胀，使得膨胀胶管15外壁与大钻孔17贴合，进而将大钻孔17封闭。
如图1-4所示，进一步的，所述膨胀胶管15的长度小于厚壁钢管的长度，且膨胀胶管15的外径小于大钻孔17的直径，所述膨胀胶管15的内径大于厚壁钢管的外径，所述厚壁钢管内径大于锚索1直径。
如图1-4所示，根据以所述的一种煤矿巷道超高强抗弯剪锚索支护装置总结出于巷道的锚-管-注一体化协同支护装置的支护方法，具体包括以下步骤：
S1、首先通过锚杆钻机或地质钻机在围岩中钻取一个大钻孔17，然后，在大钻孔17孔底通过锚杆钻机钻取一个嵌套式的小钻孔18，大钻孔17内部安装螺纹钢管12，小钻孔18用于安装树脂药卷并且锚固高强锚索1体。
S2、钻孔完成后，通过锚固剂安装套管22的配合，将树脂锚固剂19顺利送入小孔中，安装树脂锚固剂19时，首先，锚固剂安装套管22的下端穿入树脂锚固剂19，上端***在小钻孔18中，其次，将锚索1穿入锚固剂安装套管22中，利用锚索1推动树脂锚固剂19进入小钻孔18中，最后，将锚固剂安装套管22沿锚索1移出小钻孔18，利用钻机旋转锚索1，搅拌树脂锚固剂19充分固化锚固；钻孔完成后，为了顺利将树脂锚固剂19送入小钻孔18中，采用通过锚固剂安装套管22配合，其由多段PVC管首尾连接组成，长度根据锚索1长度确定；PVC管外径小于小钻孔18直径，内径大于锚索1直径D以及树脂锚固剂19直径，安装树脂锚固剂19时，首先将PVC管依次连接，上端***小钻孔18中，然后，在下端穿入树脂锚固剂19，其次，将锚索1穿入PVC管中，利用锚索1推动树脂锚固剂19进入小钻孔18中，最后，将PVC管沿锚索1逐根移除出小钻孔18，利用钻机旋转锚索1，搅拌树脂锚固剂19充分固化锚固。
S3、锚索1安装并且锚固完成后，在大钻孔17中安装螺纹钢管12。螺纹钢管12是组合式多段螺纹钢管的连接结构，每段螺纹钢管长度根据实际需要制定螺纹钢管12套在锚索1外部，其外径小于大钻孔直径，内径大于锚索直径D，总长度与大钻孔深度匹配，螺纹钢管12内外壁为辊压成型的全螺纹结构，在注浆时可提高钢管内外表面与浆液的粘结力，增强支护强度螺纹钢管各段的端部设置内丝螺纹，每段之间通过钢管连接封孔一体化装置21相互连接。
S4、钢管连接封孔一体化装置21外部为膨胀胶管15，膨胀胶管15长度小于厚壁钢管，外直径稍小于钻孔直径，内直径稍大于厚壁钢管，其穿套在厚壁钢管上，两端通过金属压制接头紧密固定在厚壁钢管上，厚壁钢管两端设置外丝螺纹，可与螺纹钢管12端部内丝螺纹相匹配连接；厚壁钢管内直径大于锚索1直径，锚索1可以顺利穿过，厚壁钢管中部设置有钢管连接封孔一体化装置出浆孔16，浆液通过钢管连接封孔一体化装置出浆孔16进入膨胀胶管15中，在注浆压力驱动下胶管发生膨胀，使得膨胀胶管15外壁与大钻孔17紧密贴合，从而达到封闭大钻孔17的效果。
S5、螺纹钢管12安装后，在螺纹钢管12底部（钻孔孔口处）依次套上橡胶止浆塞、托盘7、注浆装置20、锁具9等部件，进浆仓11、螺栓套5、注浆管5配合下连接螺纹钢管12与外部注浆管路，使浆液进入钢管内部，进浆仓11为呈两端开口厚壁圆筒状，两端均设置有密封圈10，防止浆液溢出，进浆仓11位于托盘7和螺栓套5之间，在托盘7安装好之后安装进浆仓11，套在螺纹钢管12尾部，螺栓套5通过内丝与螺纹钢管12尾部外丝固定，螺纹钢管12尾部设有螺纹钢管进浆孔6，其位置正好位于进浆仓11中，可以实现将进浆仓11中的浆液引入螺纹钢管12中，螺栓套5为六边形柱状，其上开有一个螺母进浆孔4，螺母进浆孔4正好与进浆仓11一端相通，螺母进浆孔4外段通过丝扣连接一段注浆管2，注浆管2上安装有管路快插头，实际工作时，注浆泵的注浆管路通过快插头接入注浆管，浆液依次通过螺母进浆孔4，进入进浆仓11，然后，从进浆仓11通过螺纹钢管12上的钢管进浆孔6进入螺纹钢管12内部，最后，通过螺纹钢管12的出浆孔进入到钻孔和围岩裂隙中。
S5、安装完成以后，立即进行第一次锚索张拉，施加高预紧力。然后对巷道围岩表面进行喷浆，封堵围岩表面裂隙，防止注浆时浆液从表面裂隙中泄漏。注浆时，螺纹钢管12上的卸压片13初始处于闭合状态，当钢管中的注浆压力满足一定临界压力条件时，卸压片13自动打开出浆。同时利用螺纹钢管12上的钢管连接封孔一体化装置21和卸压片13，可以实现由浅至深的分层次高质量注浆，基本原理是：假设螺纹钢管12有n段，由围岩表面向围岩内部依次编号为1，2，…n，每段螺纹钢管12上卸压片13的临界压力为pi（i=1，2，…n），且满足pi+1>pi钢管连接封孔一体化装置21的封孔压力为p’，即钻孔中注浆压力大于p’时钻孔被完全封闭，且满足p’< p1。注浆开始后，浆液首先充满螺纹钢管12内部，同时通过钢管连接封孔一体化装置21上的进浆孔流入膨胀胶管15中，此时螺纹钢管12上所有卸压片13均未打开，浆液无法进入钻孔中。当钻孔中注浆压力升至p’时，各段钢管连接封孔一体化装置21封闭钻孔，将钻孔隔离为n段。此后，随着钻孔中注浆压力进一步升高至p1时，第一段螺纹钢管上的卸压片13被打开，浆液开始从流入第一段钻孔和围岩中。当第一段钻孔和围岩被浆液完全充满密实后，注浆压力继续升高至p2，此时第二段螺纹钢管12上的卸压片被打开，浆液开始从流入第二段钻孔和围岩中。依次类推，直至最后一段注浆完成，据此可以实现逐级分层次完成围岩由浅至深的高质量注浆过程。注浆完成以后，立即将止浆帽3连接在螺母进浆孔4处以防止未凝固的浆液流出，然后进行第二次锚索张拉，施加高预紧力，提高整体支护效果。
优选的，注浆时为提高注浆效果，上述注浆过程中采用高性能水泥基浆液，浆液具体采用高标号普通硅酸盐水泥或者超细水泥为主料，水灰比0.3-0.5，掺入适量的高效减水剂、微硅灰或者纳米SiO2、膨胀剂，经高速搅拌3-5min后获得高性能水泥基浆液。
对于本领域技术人员而言，虽然说明了本发明的几个实施方式以及实施例，但这些实施方式以及实施例是作为例子而提出的，并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围及主旨中，并且包含在权利要求书所记载的发明和其等效的范围内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (4)
1.一种煤矿巷道超高强抗弯剪锚索支护装置，包括锚索(1)及其配件、锚固剂安装套管(22)、螺纹钢管(12)和注浆装置(20)，其特征在于，所述锚索(1)通过树脂锚固剂(19)锚固在小钻孔(18)中，锚索(1)主要配件包括锁具(9)和托盘(7)，所述注浆装置(20)位于锁具(9)与托盘(7)之间，用于连接螺纹钢管(12)与外部注浆管路，进而使浆液进入螺纹钢管(12)内，所述锁具(9)连接在锚索(1)的底端，所述注浆装置(20)包括螺栓套(5)、进浆仓(11)、密封圈(10)和注浆管(2)，所述锁具(9)还连接在螺栓套(5)的下表面，所述托盘(7)的上表面与止浆塞(8)的下表面搭接，且托盘(7)的上表面还贴合在大钻孔(17)外壁，所述螺栓套(5)的表面设置有螺母进浆孔(4)，螺母进浆孔(4)与注浆管(2)相通，且所述螺母进浆孔(4)孔口处连接有用于防止浆液溢出的止浆帽(3)，所述进浆仓(11)上下表面均有防止浆液溢出的密封圈(10)，且进浆仓(11)下表面通过密封圈(10)连接螺栓套(5)，进浆仓(11)的上表面通过密封圈(10)搭接在托盘(7)的下表面，所述锚固剂安装套管(22)内放有树脂锚固剂(19)，锚固剂安装套管(22)内的树脂锚固剂(19)通过锚索(1)推入小钻孔(18)内，当树脂锚固剂(19)安装完成后，锚固剂安装套管(22)通过锚索(1)朝着远离小钻孔(18)的方向运动，直至沿锚索(1)退出大钻孔(17)；
所述螺纹钢管(12)安装在大钻孔(17)内，所述锚索(1)贯穿于螺纹钢管(12)内，螺纹钢管(12)的长度与大钻孔(17)深度相对应，所述螺纹钢管(12)表面设置有钢管进浆孔(6)，所述进浆仓(11)与钢管进浆孔(6)相连通，且每段螺纹钢管(12)的表面均开设有若干个钢管出浆孔(14)，钢管出浆孔(14)的表面预装有自带有预制裂纹的金属薄片式卸压片(13)，且相邻两个螺纹钢管(12)相对的一端通过钢管连接封孔一体化装置(21)固定连接；
所述钢管连接封孔一体化装置(21)包括厚壁钢管和膨胀胶管(15)，所述膨胀胶管(15)位于钢管连接封孔一体化装置(21)的外部，且膨胀胶管(15)套设在厚壁钢管上，其两端通过金属压制接头固定在厚壁钢管上，所述厚壁钢管两端均设置有外丝螺纹，厚壁钢管通过外丝螺纹与螺纹钢管(12)端部内丝螺纹连接，所述锚索(1)贯穿于厚壁钢管内，厚壁钢管中部设置有钢管连接封孔一体化装置出浆孔(16)，厚壁钢管内的浆液通过钢管连接封孔一体化装置出浆孔(16)进入膨胀胶管(15)中，膨胀胶管(15)用于承受浆液的压力以驱动下胶管膨胀，使得膨胀胶管(15)外壁与大钻孔(17)贴合，进而将大钻孔(17)封闭；
所述进浆仓(11)外形轮廓呈两端开口的厚壁圆筒状，且进浆仓(11)的上表面通过密封圈(10)搭接在托盘(7)的下表面。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道超高强抗弯剪锚索支护装置，其特征在于：所述锚固剂安装套管(22)由若干段PVC管首尾连接组成，所述螺纹钢管(12)的数量为若干段，且若干段螺纹钢管(12)之间相互组合连接。
3.根据权利要求2所述的一种煤矿巷道超高强抗弯剪锚索支护装置，其特征在于：所述膨胀胶管(15)的长度小于厚壁钢管的长度，且膨胀胶管(15)的外径小于大钻孔(17)的直径，所述膨胀胶管(15)的内径大于厚壁钢管的外径，所述厚壁钢管内径大于锚索(1)直径。
4.应用于如权利要求1-3中任一所述的一种煤矿巷道超高强抗弯剪锚索支护装置的支护方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、首先通过锚杆钻机或地质钻机在围岩中钻取一个大钻孔(17)，然后，在大钻孔(17)孔底通过锚杆钻机钻取一个嵌套式的小钻孔(18)，大钻孔(17)内部进行固定安装螺纹钢管(12)，小钻孔(18)用于安装树脂药卷锚固的高强锚索(1)体；
S2、钻孔完成后，通过锚固剂安装套管(22)的配合，将树脂锚固剂(19)顺利送入小孔中，安装树脂锚固剂(19)时，首先，锚固剂安装套管(22)的下端穿入树脂锚固剂(19)，上端***在小钻孔(18)中，其次，将锚索(1)穿入锚固剂安装套管(22)中，利用锚索(1)推动树脂锚固剂(19)进入小钻孔(18)中，最后，将锚固剂安装套管(22)沿锚索(1)移出小钻孔(18)，利用钻机旋转锚索(1)，搅拌树脂锚固剂(19)充分固化锚固；
S3、锚索(1)安装完成后，在大钻孔(17)中安装螺纹钢管(12)，螺纹钢管(12)是组合式多段螺纹钢管(12)的连接结构，螺纹钢管(12)套在锚索(1)外部，每段螺纹钢管(12)之间通过钢管连接封孔一体化装置(21)相互连接；
S4、螺纹钢管(12)安装后，浆液依次通过螺母进浆孔(4)，进入进浆仓(11)，然后，从进浆仓(11)进入螺纹钢管(12)内部，最后，通过螺纹钢管(12)的出浆孔进入到大钻孔(17)和围岩裂隙中；
S5、安装完成以后，立即进行第一次锚索(1)张拉，施加高预紧力，然后对巷道围岩表面进行喷浆，封堵围岩表面裂隙，注浆开始后，利用螺纹钢管(12)上的钢管连接封孔一体化装置(21)和卸压片(13)，实现由浅至深的分层次高质量注浆，注浆完成以后，立即将止浆帽(3)连接在螺母进浆孔(4)处以防止未凝固的浆液流出，然后进行第二次锚索(1)张拉，施加高预紧力。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111048485.8A CN113738423B (zh) | 2021-09-08 | 2021-09-08 | 一种煤矿巷道超高强抗弯剪锚索支护装置及支护方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111048485.8A CN113738423B (zh) | 2021-09-08 | 2021-09-08 | 一种煤矿巷道超高强抗弯剪锚索支护装置及支护方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113738423A CN113738423A (zh) | 2021-12-03 |
| CN113738423B true CN113738423B (zh) | 2023-02-03 |
Family
ID=78736915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111048485.8A Active CN113738423B (zh) | 2021-09-08 | 2021-09-08 | 一种煤矿巷道超高强抗弯剪锚索支护装置及支护方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113738423B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114687361B (zh) * | 2021-12-09 | 2024-05-03 | 中国铁建大桥工程局集团有限公司 | 一种泄洪洞进口边坡防滑坡的施工方法 |
| CN117605512B (zh) * | 2024-01-23 | 2024-04-19 | 矿冶科技集团有限公司 | 一种锚索高压注浆控制装置和方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202730769U (zh) * | 2012-08-31 | 2013-02-13 | 中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司 | 一种预埋花管法灌浆用花管 |
| CN208982078U (zh) * | 2018-09-13 | 2019-06-14 | 于守东 | 一种矿用锚注装置 |
| CN109488355B (zh) * | 2019-01-25 | 2019-09-03 | 中国矿业大学 | 一种柔性锚杆的施工方法 |
| CN210530792U (zh) * | 2019-09-27 | 2020-05-15 | 肥城新查庄地质勘查有限公司 | 一种较大孔径超深钻孔内双液安全注浆装置 |
| CN212337326U (zh) * | 2020-05-28 | 2021-01-12 | 淮南矿业(集团)有限责任公司 | 一种可注浆的实心锚索 |
-
2021
- 2021-09-08 CN CN202111048485.8A patent/CN113738423B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113738423A (zh) | 2021-12-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113738423B (zh) | 一种煤矿巷道超高强抗弯剪锚索支护装置及支护方法 | |
| US3371494A (en) | Method and means of anchoring an object in the ground | |
| CN108301857B (zh) | 岩石锚栓 | |
| CN109505639B (zh) | 一种沿空掘巷煤柱加固***及其使用方法 | |
| CN110130334B (zh) | 自钻进高压旋喷囊袋注浆扩体抗浮锚杆施工方法 | |
| CN102777123B (zh) | 一种高膨胀率裸眼悬空补贴***及方法 | |
| WO2020151366A1 (zh) | 一种矿用液压恒阻变形自动泄压锚杆及其工作方法 | |
| CN110185484A (zh) | 隧道围岩变形快速控制的组合式锚杆装置及施工方法 | |
| CN109268048B (zh) | 一种提高隧道锚中空锚杆注浆质量的施工方法 | |
| CN114291210B (zh) | 一种海底自动锚定装置 | |
| CN105041218B (zh) | 一种防坍塌双向肋翼喷射注浆钻头及其使用方法 | |
| WO2023142654A1 (zh) | 一种大变形恒阻支护注浆锚索 | |
| CN105134127B (zh) | 一种防坍塌注浆固结装置及其使用方法 | |
| CN202510163U (zh) | 一种采空区注浆装置 | |
| CN109236231A (zh) | 一种矿井钻孔内封堵裸孔段裂隙涌水的注浆装置 | |
| CN111828067A (zh) | 一种用于巷道围岩控制的膨胀锚固锚杆及其使用方法 | |
| CN105201447B (zh) | 一种速凝浆液注浆固结***及其使用方法 | |
| CN113586114A (zh) | 径向膨胀挤压型锚杆 | |
| CN206581960U (zh) | 矿用注浆固锚一体化水力膨胀锚杆 | |
| CN209855832U (zh) | 一种自旋锚注管 | |
| CN111720149A (zh) | 一种中空注浆矿用锚索 | |
| CN110410030B (zh) | 一种复合材料敷贴修复管柱及方法 | |
| CN104564105A (zh) | 一种煤层底板注浆加固二级套管的装置和方法 | |
| CN209025646U (zh) | 一种矿井钻孔内封堵裸孔段裂隙涌水的注浆装置 | |
| CN206581314U (zh) | 螺头筋体后张桩基础 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |