一種全錨分區(qū)讓壓注漿錨桿及其使用方法
【專利摘要】一種全錨分區(qū)讓壓注漿錨桿及其使用方法，錨桿包括中空錨桿體、錨桿托盤和鎖具螺母，將中空錨桿體截成段長(zhǎng)體，段長(zhǎng)體與段長(zhǎng)體之間均設(shè)有經(jīng)中空連接螺栓連接在一起的桿體讓壓裝置；桿體讓壓裝置包括套裝在讓壓注漿管段上的套筒，套筒內(nèi)依次設(shè)有扁平型壓力傳感器和頂靠在阻擋螺母上的壓縮彈簧，各扁平型壓力傳感器經(jīng)導(dǎo)線連接有分區(qū)注漿指示器；本發(fā)明的錨桿能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)深部巷道圍巖的多個(gè)破裂分區(qū)進(jìn)行“多點(diǎn)”自動(dòng)讓壓，進(jìn)而有效地釋放圍巖內(nèi)部的非協(xié)調(diào)變形破壞壓力，避免錨桿桿體被拉斷失效，同時(shí)能夠準(zhǔn)確地掌握每個(gè)圍巖破裂分區(qū)的最佳注漿時(shí)機(jī)，及時(shí)、有針對(duì)性地對(duì)每個(gè)破裂分區(qū)進(jìn)行獨(dú)立地注漿加固，有效地提高了深部巷道分區(qū)破裂化圍巖的穩(wěn)定性。
【專利說明】一種全錨分區(qū)讓壓注漿錨桿及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種全錨分區(qū)讓壓注漿錨桿及其使用方法，尤其是一種適用于礦山井巷、隧道等巖土工程錨固支護(hù)的深部巷道分區(qū)破裂化圍巖加固的全錨分區(qū)讓壓注漿錨桿及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著大規(guī)模礦山開采和開采深度的加大，與淺部井巷工程相比，深部工程巖體處于“三高一擾動(dòng)”(即高地應(yīng)力、高地溫、高巖溶水壓以及強(qiáng)烈的開采擾動(dòng))的復(fù)雜地質(zhì)力學(xué)環(huán)境中。當(dāng)在深部巖體中掘出巷道以后，巷道圍巖中往往會(huì)產(chǎn)生若干個(gè)交替分布的破裂帶的特有現(xiàn)象，即分區(qū)破裂化現(xiàn)象，從而導(dǎo)致了深部巷道圍巖變形破壞表現(xiàn)出顯著的非連續(xù)性和非協(xié)調(diào)性。當(dāng)采用傳統(tǒng)的錨桿形式對(duì)深部巷道圍巖進(jìn)行加固時(shí)，錨桿桿體往往不能適應(yīng)巷道圍巖大變形的這種非連續(xù)性和非協(xié)調(diào)性，從而造成錨桿桿體在圍巖多個(gè)破裂分區(qū)處被拉斷破壞而失效，進(jìn)而引發(fā)巷道冒頂、偏幫等事故。
[0003]理論研究表明，為了有效地控制深部巷道分區(qū)破裂化圍巖的穩(wěn)定，支護(hù)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)至少具有以下三個(gè)方面的功能:①能夠施加足夠的初始預(yù)緊力，主動(dòng)控制圍巖內(nèi)部破裂的發(fā)展速率；②具有“多點(diǎn)”讓壓功能，能夠確保有效地釋放掉圍巖內(nèi)部多個(gè)破裂分區(qū)處的劇烈變形能，③能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地對(duì)已經(jīng)發(fā)育形成的每一個(gè)圍巖破裂分區(qū)進(jìn)行注漿加固，提高破裂圍巖的承載能力。
[0004]基于以上支護(hù)思想，近年來不少具有讓壓和注漿功能的錨桿形式和支護(hù)方法被不斷地開發(fā)出來，如中國專利 CN201210385308.3、CN201210450561.2、CN02112233.4 以及CN201210488656.3等等，但是這些錨桿支護(hù)形式和方法應(yīng)用于深部巷道圍巖控制中仍存在諸多的缺陷，如多數(shù)的讓壓注漿錨桿在錨固初期都不能進(jìn)行全長(zhǎng)錨固，初期錨固力低；同時(shí)，這些錨桿大都是將讓壓裝置設(shè)在了圍巖表面的錨桿外露端附近，因而錨桿桿體無法實(shí)現(xiàn)對(duì)圍巖內(nèi)部多個(gè)破裂分區(qū)處的讓壓作用；此外，現(xiàn)有的這些錨桿形式和支護(hù)方法均無法準(zhǔn)確獲得巷道圍巖注漿加固的最佳時(shí)機(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可提高深部巷道圍巖穩(wěn)定性、具有高初錨力、“多點(diǎn)”自動(dòng)讓壓、多次分區(qū)注漿，以及能夠自動(dòng)指示最佳注漿時(shí)機(jī)的全錨分區(qū)讓壓注漿錨桿及其使用方法。
[0006]技術(shù)方案:本發(fā)明的全錨分區(qū)讓壓注漿錨桿，包括中空錨桿體、設(shè)在中空錨桿體上的錨桿托盤和鎖具螺母，將所述的中空錨桿體截成0.5-1.0m的段長(zhǎng)體，段長(zhǎng)體與段長(zhǎng)體之間均設(shè)有經(jīng)中空連接螺栓連接在一起的桿體讓壓裝置；所述的每個(gè)段長(zhǎng)體均包括錨固管段、與錨固管段相連的讓壓注漿管段和設(shè)在讓壓注漿管段端部的阻擋螺母，讓壓注漿管段管壁上布有多個(gè)出漿孔；所述的桿體讓壓裝置包括套裝在讓壓注漿管段上的套筒，套筒內(nèi)依次設(shè)有扁平型壓力傳感器和頂靠在阻擋螺母上的壓縮彈簧，各扁平型壓力傳感器經(jīng)導(dǎo)線連接有分區(qū)注漿指示器；所述套筒的內(nèi)壁上開有多個(gè)凹槽，所述端部阻擋螺母的外表面上設(shè)有與套筒內(nèi)壁凹槽個(gè)數(shù)相匹配的多個(gè)凸肋。
[0007]所述套筒的內(nèi)壁上開有多個(gè)凹槽為2-4個(gè)；所述的分區(qū)注漿指示器中設(shè)有多個(gè)與桿體讓壓裝置數(shù)量一致的指示燈。
[0008]本發(fā)明的全錨分區(qū)讓壓注漿錨桿的使用方法:
[0009]首先在圍巖中鉆出與桿體讓壓裝置外徑一致的鉆孔，然后將組裝好的分區(qū)讓壓注漿錨桿和多卷錨固劑藥卷一起送入鉆孔中，進(jìn)行全長(zhǎng)錨固，在分區(qū)讓壓注漿錨桿外露段安裝錨桿托盤，擰上鎖具螺母，并按照設(shè)計(jì)要求施加預(yù)緊力，將連接各扁平型壓力傳感器的經(jīng)導(dǎo)線引出連接到分區(qū)注漿指示器上；
[0010]當(dāng)巷道圍巖內(nèi)部某處發(fā)生局部破裂時(shí)，距離此處最近的桿體讓壓裝置開始讓壓工作，隨著該處圍巖破裂區(qū)的不斷發(fā)展，位于桿體讓壓裝置中的壓縮彈簧被逐漸壓縮，與此同時(shí)此處的讓壓注漿管段桿體被逐漸從桿體讓壓裝置中拉出，確保了此處錨桿桿體不被拉斷破壞；
[0011]當(dāng)桿體讓壓裝置內(nèi)的壓縮彈簧被壓縮至極限時(shí)，此時(shí)大部分的讓壓注漿管段桿體已被從桿體讓壓裝置中拉出，且桿體上的出漿孔全部露出，此時(shí)位于鉆孔外的分區(qū)注漿指示器上與該處桿體讓壓裝置相對(duì)應(yīng)的指示燈開始變亮，表示此刻可以對(duì)該圍巖破裂分區(qū)進(jìn)行注漿加固；將專用的注漿設(shè)備連接到分區(qū)讓壓注漿錨桿外露端上，使?jié){液通過圍巖破裂分區(qū)處桿體上的出漿孔緩慢地滲透至圍巖的破裂區(qū)中，當(dāng)注漿壓力或者注漿量達(dá)到設(shè)定值后，關(guān)閉注漿設(shè)備，停止注漿。
[0012]有益效果:本發(fā)明適用于深部巷道分區(qū)破裂化圍巖的全錨分區(qū)讓壓和注漿加固，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0013]①可對(duì)安裝的注漿錨桿進(jìn)行初始全長(zhǎng)錨固，提供較高的初始預(yù)緊力，進(jìn)而主動(dòng)控制深部巷道圍巖內(nèi)部破裂的發(fā)展速率；
[0014]②可實(shí)現(xiàn)對(duì)深部巷道圍巖內(nèi)部不同破裂分區(qū)處進(jìn)行獨(dú)立、多點(diǎn)讓壓，有效釋放圍巖內(nèi)部不同破裂分區(qū)處產(chǎn)生的劇烈變形能，確保錨桿桿體不被拉斷失效；
[0015]③能夠準(zhǔn)確捕獲圍巖內(nèi)部每個(gè)破裂分區(qū)的最佳注漿時(shí)機(jī)，從而及時(shí)、有針對(duì)性地對(duì)每個(gè)破裂分區(qū)進(jìn)行注漿加固，確保深部巷道圍巖的長(zhǎng)期穩(wěn)定；
[0016]④錨桿易于組裝，可根據(jù)設(shè)計(jì)需要自由調(diào)節(jié)桿體長(zhǎng)度，便于現(xiàn)場(chǎng)施工，且利用一根錨桿可實(shí)現(xiàn)對(duì)圍巖不同破裂位置分別進(jìn)行多次、獨(dú)立的讓壓和注漿，簡(jiǎn)化了施工工序，節(jié)省了大量的人力和物力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明的一個(gè)中空錨桿體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為本發(fā)明的一個(gè)桿體讓壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4為圖1中A— A截面結(jié)構(gòu)圖。
[0021]圖中:1 一中空錨桿體；2—桿體讓壓裝置；3 —中空連接螺栓；4一分區(qū)注漿指示器；5—導(dǎo)線；6—錨桿托盤；7—鎖具螺母；1-1一錨固管段；1-2—讓壓注衆(zhòng)管段；1-3—阻擋螺母；1_4一出漿孔；2-1—套筒；2-2—壓縮彈簧；2-3—扁平型壓力傳感器。【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步的說明:
[0023]如附圖1所示，本發(fā)明的全錨分區(qū)讓壓注漿錨桿，主要由中空錨桿體1、桿體讓壓裝置2、分區(qū)注漿指示器4、錨桿托盤6和鎖具螺母7構(gòu)成；錨桿托盤6和鎖具螺母7設(shè)在中空錨桿體I上，將所述的中空錨桿體I截成0.5-1.0m的段長(zhǎng)體，段長(zhǎng)體與段長(zhǎng)體之間均設(shè)有經(jīng)中空連接螺栓3連接在一起的桿體讓壓裝置2 ;所述的分區(qū)注漿指示器4中設(shè)有多個(gè)與桿體讓壓裝置2數(shù)量一致的指示燈，以反映圍巖內(nèi)部不同破裂分區(qū)處的讓壓情況以及錨桿桿體受力情況。所述的每個(gè)段長(zhǎng)體均包括錨固管段1-1、與錨固管段1-1相連的讓壓注漿管段1-2和設(shè)在讓壓注漿管段1-2端部的阻擋螺母1-3，讓壓注漿管段1-2管壁上布有多個(gè)出漿孔1-4，如附圖2所示。為提高錨桿桿體錨固力，錨固管段1-1的外表面加工成外螺紋，讓壓注漿管段1-2的外表面光滑，其上裝有桿體讓壓裝置2，為便于對(duì)讓壓以后的破裂圍巖分區(qū)進(jìn)行注漿，讓壓注漿管段1-2上順序鉆有多組交叉成90°的出漿孔1-4。所述的桿體讓壓裝置2包括套裝在讓壓注漿管段1-2上的套筒2-1，套筒2-1內(nèi)依次設(shè)有扁平型壓力傳感器2-3和頂靠在阻擋螺母1-3上的壓縮彈簧2-2，如圖3所示。各扁平型壓力傳感器2-3經(jīng)導(dǎo)線5連接有分區(qū)注漿指示器4，當(dāng)分區(qū)注漿指示器4接收到的某個(gè)扁平型壓力傳感器2-3的信號(hào)超過預(yù)設(shè)的閥值時(shí)，與此對(duì)應(yīng)的指示燈變亮，表示此時(shí)錨桿讓壓結(jié)束，可對(duì)該處的圍巖破裂分區(qū)進(jìn)行注漿，否則該指示燈滅，壓縮彈簧2-2嵌裝在套筒2-1內(nèi)部，套筒2-1的一端完全開口，另一端開有直徑等于中空錨桿體I外徑的圓孔，壓縮彈簧2-2的內(nèi)徑大于中空錨桿體I外徑，初始長(zhǎng)度小于套筒2-1高度，壓縮彈簧2-2的剛度小于中空錨桿體I的剛度，以確保錨桿桿體在圍巖破裂分區(qū)處能夠及時(shí)讓壓釋放較大的變形壓力，為便于兩個(gè)相鄰桿體讓壓裝置2之間的連接，套筒2-1完全開口一端的內(nèi)表面加工成內(nèi)螺紋，以安設(shè)中空連接螺栓3。所述套筒2-1的內(nèi)壁上開有多個(gè)凹槽，所述端部阻擋螺母1-3的外表面上設(shè)有與套筒2-1內(nèi)壁凹槽個(gè)數(shù)相匹配的多個(gè)凸肋，以限制中空錨桿體I的轉(zhuǎn)動(dòng)，所述套筒2-1的內(nèi)壁上開有多個(gè)凹槽為2-4個(gè)，如圖4所示。設(shè)在中空錨桿體I的讓壓注漿管段1-2端部的阻擋螺母1-3，可以確保當(dāng)桿體受力變形時(shí)，能夠及時(shí)地將桿體載荷傳遞至壓縮彈簧2-2 上。
[0024]本發(fā)明的全錨分區(qū)讓壓注漿錨桿的使用方法:
[0025]施工時(shí)，首先在圍巖中鉆出與桿體讓壓裝置2外徑一致的鉆孔，然后將組裝好的分區(qū)讓壓注漿錨桿和多卷錨固劑藥卷一起送入鉆孔中，進(jìn)行全長(zhǎng)錨固，在分區(qū)讓壓注漿錨桿外露段安裝錨桿托盤6，擰上鎖具螺母7，并按照設(shè)計(jì)要求施加預(yù)緊力，將連接各扁平型壓力傳感器2-3的導(dǎo)線5引出連接到分區(qū)注漿指示器4上；當(dāng)巷道圍巖內(nèi)部某處發(fā)生局部破裂時(shí)，距離此處最近的桿體讓壓裝置2開始讓壓工作，隨著該處圍巖破裂區(qū)的不斷發(fā)展，位于桿體讓壓裝置2中的壓縮彈簧2-2被逐漸壓縮，與此同時(shí)此處的讓壓注漿管段1-2桿體被逐漸從桿體讓壓裝置2中拉出，在該過程中圍巖破裂分區(qū)產(chǎn)生的劇烈變形能得到了合理地釋放，確保了此處錨桿桿體不被拉斷破壞；
[0026]當(dāng)桿體讓壓裝置2內(nèi)的壓縮彈簧2-2被壓縮至極限時(shí)，此時(shí)大部分的讓壓注漿管段1-2桿體已被從桿體讓壓裝置2中拉出，且桿體上的出漿孔1-4全部露出，此時(shí)位于鉆孔外的分區(qū)注漿指示器4上與該處桿體讓壓裝置2相對(duì)應(yīng)的指示燈開始變亮，表示此刻可以對(duì)該圍巖破裂分區(qū)進(jìn)行注漿加固；將專用的注漿設(shè)備連接到分區(qū)讓壓注漿錨桿外露端上，使?jié){液通過圍巖破裂分區(qū)處桿體上的出漿孔1-4緩慢地滲透至圍巖的破裂區(qū)中，當(dāng)注漿壓力或者注漿量達(dá)到設(shè)定值后，關(guān)閉注漿設(shè)備，停止注漿。同理，當(dāng)圍巖內(nèi)部其他區(qū)域發(fā)生局部破裂時(shí)，與此對(duì)應(yīng)的桿體讓壓裝置2和分區(qū)注漿指示器4會(huì)進(jìn)行類似的工作；重復(fù)以上步驟，可對(duì)深部巷道圍巖內(nèi)部的多個(gè)其它破裂分區(qū)分別進(jìn)行獨(dú)立的讓壓與注漿加固。
【權(quán)利要求】
1.一種全錨分區(qū)讓壓注漿錨桿，包括中空錨桿體(I)、設(shè)在中空錨桿體(I)上的錨桿托盤(6)和鎖具螺母(7)，其特征在于:將所述的中空錨桿體⑴截成0.5-1.0m的段長(zhǎng)體，段長(zhǎng)體與段長(zhǎng)體之間均設(shè)有經(jīng)中空連接螺栓(3)連接在一起的桿體讓壓裝置(2);所述的每個(gè)段長(zhǎng)體均包括錨固管段(1-1)、與錨固管段(1-1)相連的讓壓注漿管段(1-2)和設(shè)在讓壓注漿管段(1-2)端部的阻擋螺母(1-3)，讓壓注漿管段(1-2)管壁上布有多個(gè)出漿孔(1-4);所述的桿體讓壓裝置(2)包括套裝在讓壓注漿管段(1-2)上的套筒(2-1)，套筒(2-1)內(nèi)依次設(shè)有扁平型壓力傳感器(2-3)和頂靠在阻擋螺母(1-3)上的壓縮彈簧(2-2)，各扁平型壓力傳感器(2-3)經(jīng)導(dǎo)線(5)連接有分區(qū)注漿指示器(4);所述套筒(2-1)的內(nèi)壁上開有多個(gè)凹槽，所述端部阻擋螺母(1-3)的外表面上設(shè)有與套筒(2-1)內(nèi)壁凹槽個(gè)數(shù)相匹配的多個(gè)凸肋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全錨分區(qū)讓壓注漿錨桿，其特征在于:所述套筒(2-1)的內(nèi)壁上開有多個(gè)凹槽為2-4個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全錨分區(qū)讓壓注漿錨桿，其特征在于:所述的分區(qū)注漿指示器(4)中設(shè)有多個(gè)與桿體讓壓裝置(2)數(shù)量一致的指示燈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述全錨分區(qū)讓壓注漿錨桿的使用方法，其特征在于: 首先在圍巖中鉆出與桿體讓壓裝置(2)外徑一致的鉆孔，然后將組裝好的分區(qū)讓壓注漿錨桿和多卷錨固劑藥卷一起送入鉆孔中，進(jìn)行全長(zhǎng)錨固，在分區(qū)讓壓注漿錨桿外露段安裝錨桿托盤(6)，擰上鎖具螺母(7)，并按照設(shè)計(jì)要求施加預(yù)緊力，將連接各扁平型壓力傳感器(2-3)的導(dǎo)線(5)引出連接到分區(qū)注漿指示器(4)上； 當(dāng)巷道圍巖內(nèi)部某處發(fā)生局部破裂時(shí)，距離此處最近的桿體讓壓裝置(2)開始讓壓工作，隨著該處圍巖破裂區(qū)的不斷發(fā)展，位于桿體讓壓裝置(2)中的壓縮彈簧(2-2)被逐漸壓縮，與此同時(shí)此處的讓壓注漿管段(1-2)桿體被逐漸從桿體讓壓裝置(2)中拉出，確保了此處錨桿桿體不被拉斷破壞； 當(dāng)桿體讓壓裝置(2)內(nèi)的壓縮彈簧(2-2)被壓縮至極限時(shí)，此時(shí)大部分的讓壓注漿管段(1-2)桿體已被從桿體讓壓裝置(2)中拉出，且桿體上的出漿孔(1-4)全部露出，此時(shí)位于鉆孔外的分區(qū)注漿指示器(4)上與該處桿體讓壓裝置(2)相對(duì)應(yīng)的指示燈開始變亮，表示此刻可以對(duì)該圍巖破裂分區(qū)進(jìn)行注漿加固；將專用的注漿設(shè)備連接到分區(qū)讓壓注漿錨桿外露端上，使?jié){液通過圍巖破裂分區(qū)處桿體上的出漿孔(1-4)緩慢地滲透至圍巖的破裂區(qū)中，當(dāng)注漿壓力或者注漿量達(dá)到設(shè)定值后，關(guān)閉注漿設(shè)備，停止注漿。
【文檔編號(hào)】E21D20/02GK103643977SQ201310593838
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】陸銀龍, 王連國, 張繼華 申請(qǐng)人:中國礦業(yè)大學(xué)