一种破碎带支护的锚杆及其工艺方法技术

本发明专利技术提供一种用于破碎带支护的锚杆及工艺方法，包括杆体，所述杆体后侧插入有堵口塞，所述杆体为中空结构，杆体沿轴向表面具有与杆体长度一致沿轴向布设的管缝，所述杆体表面具有圆孔。本发明专利技术的杆体采用微膨胀自密实钢管混凝土结构，锚杆杆体对混凝土的环向约束作用以及杆体和混凝土材料共同受力，显著提高了锚杆支护结构的力学性能，通过杆体向破碎带浇筑混凝土能够增强了破碎岩体的完整性和强度，充分发挥了岩体的自支撑能力，解决了当前破碎带支护注浆锚杆安全性低、无法发挥岩体内部自稳能力的工程实践难题。

【技术实现步骤摘要】
一种破碎带支护的锚杆及其工艺方法
本专利技术涉及一种用于破碎带支护的锚杆及其工艺方法。
技术介绍
破碎带是指地质体形成孕育的过程中，由于岩体内部节理、裂隙等软弱结构面发育，岩体力学强度低的区域。地下工程穿越破碎带的支护施工是施工过程中的关键控制性环节，支护质量直接关系到掘进作业工作面的安全，以及工程进度。受限于地下有限的作业空间，破碎带支护的安全性是工程技术人员必须面对和考虑的首要因素。根据目前国内和国外相关文献，目前破碎带的掘进施工主要采用锚喷工艺，该工艺通过组合应用传统锚杆，并通过对破碎带巷道表面喷射混凝土来进行支护。主要存在以下几个方面的问题：（1）无法增加破碎岩体内部的自身强度。实践监测结果表明，喷射混凝土能将岩体表面进行加固，改善巷道岩体表面的受力情况，但对于破碎岩体内部的应力状态，并无改善，无法进一步发挥岩体内部的自支撑能力。进一步地，破碎带冒顶塌方安全事故表明，表面喷射混凝土的锚喷工艺，容易使工作面作业人员无法及时发现巷道顶板的安全陷患。（2）地下工程锚杆生锈、腐蚀严重。地下工程中的常用锚杆，由于地下空间环境潮湿，同时地下水常富含金属离子，导致安装的锚杆服役寿命很短。地下工程锚固支护结构在很短的时间内力学性能失效。同时，由于地下锚固工程为隐蔽工程，锈蚀失效后的锚杆难以发现。
技术实现思路
本专利技术对上述问题进行了改进，即本专利技术要解决的技术问题是当前破碎带支护注浆锚杆安全性低、无法发挥岩体内部自稳能力。本专利技术的具体实施方案是：一种用于破碎带支护的锚杆，包括杆体，所述杆体后侧插入有堵口塞，所述杆体为中空结构，杆体沿轴向表面具有与杆体长度一致沿轴向布设的管缝，所述杆体表面具有圆孔。进一步的，所述圆孔沿杆体长度方向具有多组，每组圆孔具有三个，分别位于管缝的两旁侧及正对的一侧布设。进一步的，所述杆体的支撑端外部套设有托盘，所述托盘外侧具有于限位托盘的环形钢筋，所述环形钢筋与杆体焊接连接。进一步的，所述堵口塞内部中空，堵口塞外侧端具有混凝土注入口，插入锚杆内的一端具有连通内腔的喷嘴，所述杆体的内壁与堵口塞表面具有相互配合的凹槽与凸起。进一步的，所述堵口塞的外壁具有沿锚杆轴向布设的导气槽，所述导气槽的截面呈圆形。进一步的，所述堵口塞内壁沿长度方向布设有截面导流槽，所述喷嘴为堵口塞进入锚杆的内侧端部向中部缩口形成锥状。进一步的，所述堵口塞为橡胶材质，所述托盘呈方形钢板材。。进一步的，所述堵口塞长度15～20cm，壁厚4～5mm。本专利技术还包括一种用于破碎带支护的工艺方法，其特征在于，包括利用如权利要求6所述的于破碎带支护的锚杆，具体步骤如下：（1）工作时，首先在根据破碎带发育程度，评估岩体质量，确定支护位置，标记锚杆安装位置后，首先采用锚杆钻机钻凿锚杆孔，锚杆应该超过锚杆杆体长度0.1～0.2m；（2）对锚杆孔进行清孔作业，之后将锚杆杆体全长顶入锚杆孔内，杆体收到破碎带的压迫能使管缝收缩，管缝长度与杆体长度一致；（3）锚杆的支撑端预先外部套设有托盘，圆型钢筋环绕锚杆杆体一端，熔焊形成，形成初始锚固预应力，并增加有效支护顶托范围；（4）在锚杆支撑端压入安装堵口塞，之后通过堵口塞伸入用于浇筑水泥的浇筑导管；浇筑分两步进行，首先将浇筑导管穿过喷口伸入锚杆杆体底部，通过注浆设备向浇筑导管内泵送水泥，开始第一步低压浇筑，压力为0.5～0.8MPa；浇筑过程中浇筑导管缓慢退出直至完成锚杆杆体的全长密实浇筑，然后将浇筑导管与堵口塞用卡扣或法兰固定紧箍连接，进行加压浇筑；（5）浇筑过程中自密实微膨胀混凝土通过圆孔均匀的填充至破碎带岩土间隙内之后形成注浆体。进一步的，所述第一步低压浇筑所用压力为0.5～0.8Mpa，第二步加压浇筑所用压力为1.5～2.5Mpa。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术采用新的注浆锚杆结构，形成微膨胀自密实钢管混凝土结构，锚杆杆体对混凝土的环向约束作用以及杆体和混凝土材料共同受力，显著提高了锚杆支护结构的力学性能。此外，混凝土在加压浇筑的作用下对破碎带节理裂隙进行充填，增强了破碎岩体的完整性和强度，充分发挥了岩体的自支撑能力。解决了当前破碎带支护注浆锚杆安全性低、无法发挥岩体内部自稳能力的工程实践难题。附图说明图1为本专利技术施工状态结构示意图。图2为本专利技术带有管缝一侧的杆体示意图。图3为本专利技术杆体对应图2后部示意图。图4为本专利技术堵口塞与杆体配合结构示意图。图5为本专利技术堵口塞与杆体配合剖面结构示意图。图中：10-杆体，110-管缝，120-圆孔，130-凸起，20-堵口塞，210-混凝土注入口，220-喷嘴，230-凹槽，240-导气槽，250-导流槽，30-托盘，40-环形钢筋，50-注浆设备，510-浇筑导管，520-注浆体，530-岩层破碎带。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细的说明。如图1～5所示，一种用于破碎带支护的锚杆，包括杆体10，所述杆体10后侧插入有堵口塞20，所述杆体10为中空结构，杆体10沿轴向表面具有与杆体长度一致沿轴向布设的管缝110，所述杆体表面具有圆孔120。本实施例中，所述圆孔120沿杆体长度方向具有多组，每组圆孔具有三个，分别位于管缝的两旁侧及正对的一侧布设。本实施例中，所述杆体的支撑端外部套设有托盘30，所述托盘外侧具有于限位托盘的环形钢筋40，所述环形钢筋40与杆体10外表面焊接连接。本实施例中，所述堵口塞20内部中空，堵口塞外侧端具有混凝土注入口210，插入锚杆内的一端具有连通内腔的喷嘴220，所述杆体10的内壁与堵口塞20表面具有相互配合的凹槽230与凸起130，所述堵口塞的外壁具有沿锚杆轴向布设的导气槽240，所述导气槽的截面呈圆形。本实施例中，为了提高堵口塞与锚杆的配合度，所述杆体10的内壁与堵口塞20表面具有相互配合的凹槽230与凸起130，所述的凸起与凹槽230可以对应设置有多处，但因避开导气槽240的位置从而保证导气槽250的通畅，本实施例中，所述堵口塞为橡胶材质，从而能够避免生锈,也能够方便凹槽处形变塞入锚杆内。本实施例中，所述堵口塞20内壁沿长度方向布设有截面导流槽250，所述导流槽截面为半圆形，所述喷嘴220为堵口塞进入锚杆的内侧端部向中部缩口形成锥状。本实施例中，所述堵口塞为橡胶材质，所述堵口塞为橡胶材质，从而能够避免生锈，所述托盘呈方形钢板材。本实施例中，所述堵口塞长度15～20cm，壁厚4～5mm。工作时，首先在根据破碎带发育程度，重新评估岩体质量，确定支护位置，标记锚杆安装位置后，首先采用锚杆钻机钻凿锚杆孔，锚杆应该超过锚杆杆体长度0.1～0.2m；对锚杆孔进行清孔作业，之后将锚杆杆体全长顶入锚杆孔内，杆体收到破碎带的压迫能使管缝110收缩，管缝长度与杆体长度一致；锚杆孔直径为D1，锚杆直径为D2，管缝宽度满足以下关系：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于破碎带支护的锚杆，其特征在于，包括杆体，所述杆体后侧插入有堵口塞，所述杆体为中空结构，杆体沿轴向表面具有与杆体长度一致沿轴向布设的管缝，所述杆体表面具有圆孔。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于破碎带支护的锚杆，其特征在于，包括杆体，所述杆体后侧插入有堵口塞，所述杆体为中空结构，杆体沿轴向表面具有与杆体长度一致沿轴向布设的管缝，所述杆体表面具有圆孔。


2.根据权利要求1所述的一种用于破碎带支护的锚杆，其特征在于，所述圆孔沿杆体长度方向具有多组，每组圆孔具有三个，分别位于管缝的两旁侧及正对的一侧布设。


3.根据权利要求1所述的一种用于破碎带支护的锚杆，其特征在于，所述杆体的支撑端外部套设有托盘，所述托盘外侧具有于限位托盘的环形钢筋，所述环形钢筋与杆体焊接连接。


4.根据权利要求1、2或3所述的一种用于破碎带支护的锚杆，其特征在于，所述堵口塞内部中空，堵口塞外侧端具有混凝土注入口，插入锚杆内的一端具有连通内腔的喷嘴，所述杆体的内壁与堵口塞表面具有相互配合的凹槽与凸起。


5.根据权利要求4所述的一种用于破碎带支护的锚杆，其特征在于，所述堵口塞的外壁具有沿锚杆轴向布设的导气槽。


6.根据权利要求2所述的一种用于破碎带支护的锚杆，其特征在于，所述堵口塞内壁沿长度方向布设有截面导流槽，所述导流槽截面为半圆形，所述喷嘴为堵口塞进入锚杆的内侧端部向中部缩口形成锥状。


7.根据权利要求1或2所述的一种用于破碎带支护的锚杆，其特征在于，所述堵口塞为橡胶材质，所述托盘呈方形钢板材。


8.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄明清，刘青灵，沈文博，刘孙奇，丁兴之，翁雅洁，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35