本發(fā)明涉及巖土加固支護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種液態(tài)二氧化碳爆破增透注漿復(fù)合錨桿。

背景技術(shù)：

錨桿支護(hù)是解決巖土工程中穩(wěn)定問題最為經(jīng)濟(jì)有效的方法，其已在邊坡治理、深基坑支護(hù)、圍巖加固以及結(jié)構(gòu)物加壓等各類工程中得到廣泛應(yīng)用。但破碎巖體的支護(hù)加固卻一直是巖土錨固工程施工領(lǐng)域的難題，尤其當(dāng)破碎巖體厚度超過一定距離時(shí)，采用錨桿或錨索支護(hù)的錨固段只能作用在破碎巖土體中，無法形成懸吊、擠壓等支護(hù)作用，無法進(jìn)行有效的錨固，工程安全性得不到保證。而采用注漿支護(hù)或錨注聯(lián)合支護(hù)時(shí)，在破碎巖體裂隙發(fā)育不充分的情況下，注漿漿液擴(kuò)散半徑小、注漿量低，導(dǎo)致主副承載圈的厚度小，在巷道或采場上盤圍巖在應(yīng)力集中的作用下會逐漸失去平衡，形成新的破壞，難以滿足加固破碎區(qū)域圍巖的目的。

針對破碎巖體裂隙連通性差、注漿量小等問題，有人提出采用常規(guī)爆破增透注漿的方法進(jìn)行錨注聯(lián)合支護(hù)，但炸藥爆炸增透技術(shù)由于藥包爆破能量及其釋放方向難以精準(zhǔn)控制，可能導(dǎo)致炮孔周圍較密集的徑向裂紋急劇增多，無法形成均勻的裂隙帶，爆破后易對深部圍巖爆炸致裂帶造成新的應(yīng)力集中，反而影響圍巖的穩(wěn)定性。同時(shí)，傳統(tǒng)炸藥爆破安全系數(shù)低，不能排除啞炮的可能，適用條件受限、操作工藝相對復(fù)雜，爆破產(chǎn)生的粉塵和大量有害氣體對作業(yè)環(huán)境造成污染。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述節(jié)理裂隙中等發(fā)育、連通性差的圍巖進(jìn)行加固時(shí)，提供一種實(shí)現(xiàn)爆破過程無污染、能量可調(diào)、泄放方式可控的液態(tài)二氧化碳爆破增透注漿復(fù)合錨桿，以增加圍巖的裂隙帶范圍、擴(kuò)大漿液的擴(kuò)散半徑、改善圍巖的注漿效果，提高和改善圍巖力學(xué)性能，控制圍巖變形，實(shí)現(xiàn)錨桿與注漿雙重支護(hù)作用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的液態(tài)二氧化碳爆破增透注漿復(fù)合錨桿，包括錨桿桿體和脹殼錨固頭，所述錨桿桿體包括儲液管、固定連接在儲液管前端的泄能頭及可拆卸連接在儲液管后端的充裝頭，所述泄能頭內(nèi)設(shè)有連通儲液管內(nèi)腔的釋放管路，外壁上設(shè)有貫通所述釋放管路的排氣孔；在儲液管內(nèi)腔與釋放管路之間設(shè)有泄能片；所述脹殼錨固頭連接于所述泄能頭的前端；所述充裝頭上設(shè)有連通儲液管內(nèi)腔的充液孔及控制充液孔開閉的閥門，在所述儲液管內(nèi)腔的后端設(shè)有加熱元件。

進(jìn)一步的，所述脹殼錨固頭包括一螺桿、一楔形螺母及兩瓣對應(yīng)設(shè)置的脹殼夾片，所述螺桿一端與泄能頭前端固定連接，另一端從兩瓣脹殼夾片之間穿過并與楔形螺母之螺孔螺接配合，所述楔形螺母設(shè)有與脹殼夾片相配合的楔形面，所述兩瓣脹殼夾片通過前端的錐形端冒連接在一起。

進(jìn)一步的，所述脹殼夾片的外表面為倒鋸齒狀錐形表面，所述倒鋸齒環(huán)向布設(shè)。

進(jìn)一步的，所述錨桿桿體的長度和直徑根據(jù)需要進(jìn)行加工，且儲液管和泄能頭外表面帶有梯形螺紋。

采用上述技術(shù)方案的液態(tài)二氧化碳爆破增透注漿復(fù)合錨桿，在所述儲液管的后端設(shè)有帶墊板的擋環(huán)。

本發(fā)明中充裝頭與儲液管通過螺紋連接，儲液管體表面形成梯形螺紋，有利于錨桿采用旋轉(zhuǎn)方式鉆進(jìn)并與巖體緊密契合。

該液態(tài)二氧化碳爆破增透注漿復(fù)合錨桿的支護(hù)步驟如下：

1、巷道圍巖錨注支護(hù)加固施工前，首選開展工程地質(zhì)調(diào)查、巖石物理力學(xué)參數(shù)測試和巷道松動圈測試，獲取巖石物理力學(xué)參數(shù)，結(jié)構(gòu)面發(fā)育狀況，巷道松動圈范圍等基本參數(shù)；

2、結(jié)合圍巖性質(zhì)，根據(jù)相應(yīng)爆破理論計(jì)算確定復(fù)合錨桿排氣孔位置，在確定排氣孔位置和深度后，進(jìn)一步確定錨孔深度和復(fù)合錨桿總長度，復(fù)合錨桿直徑一般取30-45mm；錨桿桿體可根據(jù)實(shí)際誘導(dǎo)致裂方向選擇裝配排氣孔布置角度與數(shù)量不同的泄能頭，且排氣孔位置可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整；

3、施工直徑小于錨桿的錨孔，復(fù)合錨桿沿所述錨孔鉆進(jìn)，保證儲液管和泄能頭與錨孔壁耦合，增大摩擦力；脹殼錨固頭通過旋轉(zhuǎn)錨桿桿體使楔形螺母向充裝頭一端移動，通過楔形螺母的楔合作用迫使脹殼錨固頭張開，嵌入孔壁，將錨桿固定在巖體中，儲液管通過尾端的墊板和擋環(huán)加固，實(shí)現(xiàn)對錨桿施加預(yù)應(yīng)力和形成對巖體徑向阻力；

4、錨桿固定后，通過充裝頭進(jìn)行液態(tài)二氧化碳的充裝，充裝量在巖體物理力學(xué)性質(zhì)和圍巖質(zhì)量分級的基礎(chǔ)上，根據(jù)誘導(dǎo)爆破所需爆破壓力值進(jìn)行合理確定，確保圍巖的整體性不受破壞；

5、接通加熱元件電源，使液態(tài)二氧化碳由液態(tài)迅速轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，高能(壓)氣流膨脹致使泄能片打開，隨后從泄能頭的排氣孔排出，實(shí)現(xiàn)誘導(dǎo)致裂作用，誘導(dǎo)致裂完成后，經(jīng)過一定時(shí)間的裂隙擴(kuò)展和發(fā)育增透階段后，拆卸充裝頭、加熱元件，漿液通過注漿泵泵入儲液管經(jīng)泄能頭的排氣孔進(jìn)入錨孔與巖體裂隙，直至充填注滿巖體內(nèi)裂隙結(jié)構(gòu)面，達(dá)到錨注雙重支護(hù)的作用。

本發(fā)明的有益效果是：利用液態(tài)二氧化碳高壓氣體爆破的方式替代傳統(tǒng)炸藥爆破，在保證周邊巖體整體不受破壞的同時(shí)，在一定深度的巖體內(nèi)進(jìn)行誘導(dǎo)致裂，使裂隙帶范圍定向均勻擴(kuò)展，有效擴(kuò)大巖體內(nèi)裂隙帶范圍，為實(shí)施注漿加固創(chuàng)造更有利條件；同時(shí)直接利用二氧化碳爆破管作為注漿通道實(shí)施巖體注漿加固，實(shí)現(xiàn)了誘導(dǎo)爆破與注漿有機(jī)結(jié)合；采用二氧化碳爆破，排氣孔布置角度與泄能頭數(shù)量可根據(jù)圍巖性質(zhì)和結(jié)構(gòu)面特征進(jìn)行人為布設(shè)，達(dá)到聚能射孔爆破效果；以物理爆炸方式取代了傳統(tǒng)的炸藥爆破，爆炸無污染、無處理啞炮、盲炮的危險(xiǎn)，且操作簡單，安全性得到大幅提高，有效改善錨注雙重支護(hù)的效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中脹殼錨固頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中泄能頭橫剖面示意圖；

圖4為運(yùn)用本發(fā)明進(jìn)行巷道圍巖支護(hù)的爆破施工示意圖；

圖5為運(yùn)用本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)行巷道圍巖支護(hù)的注漿施工示意圖；

其中：1-充裝頭；2-活動銷；3-墊板；4-儲液管；5-泄能頭；6-排氣孔；7-螺桿；8-脹殼夾片；9-楔形螺母；10-泄能片；11-加熱元件；12-擋環(huán)；13-閥門；14-充液孔；15-錨孔；16-巖體裂隙；17-注漿泵；18-釋放管路；19-錐形端冒。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步地說明。

如圖1-圖5所示，一種液態(tài)二氧化碳爆破增透注漿復(fù)合錨桿，包括錨桿桿體和脹殼錨固頭，所述錨桿桿體包括儲液管4、固定連接在儲液管4前端的泄能頭5及可拆卸連接在儲液管4后端的充裝頭1，所述泄能頭5內(nèi)設(shè)有連通儲液管4內(nèi)腔的釋放管路18，外壁上設(shè)有貫通所述釋放管路的排氣孔6；在儲液管內(nèi)腔與釋放管路18之間設(shè)有泄能片10；具體的，所述泄能頭5旋轉(zhuǎn)在所述儲液管4內(nèi)，且通過儲液管4內(nèi)壁上凸出形成的定位環(huán)定位，所述泄能片10位于所述定位環(huán)和泄能頭5之間，所述脹殼錨固頭連接于所述泄能頭5的前端；所述充裝頭1上設(shè)有連通儲液管內(nèi)腔的充液孔14及控制充液孔14開閉的閥門13，在所述儲液管內(nèi)腔的后端設(shè)有加熱元件11。

具體的，所述脹殼錨固頭包括一螺桿7、一楔形螺母9及兩瓣對應(yīng)設(shè)置的脹殼夾片8，所述螺桿7一端與泄能頭5前端固定連接，另一端從兩瓣脹殼夾片8之間穿過并與楔形螺母9之螺孔螺接配合，所述楔形螺母9設(shè)有與脹殼夾片8相配合的楔形面，所述兩瓣脹殼夾片8通過前端的錐形端冒19連接在一起，所述楔形螺母9的兩楔形面之間的距離從前到后逐漸變小，優(yōu)選的，所述脹殼夾片8的外表面為倒鋸齒狀錐形表面，所述倒鋸齒環(huán)向布設(shè)，從而提高脹殼錨固頭與巖層孔壁的摩擦力，進(jìn)而提高錨桿的錨固力。

其中，錨桿桿體的長度和直徑根據(jù)需要進(jìn)行加工，在儲液管4、泄能頭5的外表面設(shè)有梯形螺紋，從而有利于錨桿鉆進(jìn)。

為便于調(diào)整排氣孔6在錨孔內(nèi)的方向，在所述充裝頭1上設(shè)有與排氣孔6位置對應(yīng)的刻線。

以上技術(shù)方案中，在所述儲液管4的后端設(shè)有帶墊板3的擋環(huán)12，所示擋環(huán)12通過活動銷2定位安裝在儲液管4上。

該液態(tài)二氧化碳爆破增透注漿復(fù)合錨桿的支護(hù)步驟如下：

1、巷道圍巖錨注支護(hù)加固施工前，首選開展工程地質(zhì)調(diào)查、巖石物理力學(xué)參數(shù)測試和巷道松動圈測試，獲取巖石物理力學(xué)參數(shù)，結(jié)構(gòu)面發(fā)育狀況，巷道松動圈范圍等基本參數(shù)；

2、結(jié)合圍巖性質(zhì)，根據(jù)相應(yīng)爆破理論計(jì)算確定復(fù)合錨桿中排氣孔6的位置，在確定排氣孔6位置和深度后，進(jìn)一步確定錨孔深度和復(fù)合錨桿總長度，復(fù)合錨桿直徑取35mm；錨桿桿體可根據(jù)實(shí)際誘導(dǎo)致裂方向選擇裝配排氣孔布置角度與數(shù)量不同的泄能頭，且排氣孔位置可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整；在本實(shí)施例中，泄能頭5預(yù)制相互垂直對稱布置的排氣孔6，共兩排四個(gè)。排氣孔6的位置與充裝頭1采用刻線進(jìn)行對應(yīng)標(biāo)注，以便掌握復(fù)合錨桿在安裝進(jìn)入錨孔和固定過程中，調(diào)整排氣孔6在巖體內(nèi)的方向；

3、在巷道圍巖中施工一直徑小于錨桿的錨孔15，復(fù)合錨桿沿所述錨孔鉆進(jìn)，保證錨桿桿體與錨孔壁耦合，增大摩擦力；脹殼錨固頭通過旋轉(zhuǎn)錨桿桿體使楔形螺母9向充裝頭1方向移動，通過楔形螺母9的楔合作用迫使脹殼夾片8張開，嵌入孔壁，使錨桿固定在巖體中；儲液管4通過尾端的墊板3和擋環(huán)12加固，實(shí)現(xiàn)對錨桿施加預(yù)應(yīng)力和形成對巖體徑向阻力；

4、錨桿固定后，通過充裝頭1上的充液孔14向儲液管4內(nèi)充裝一定量的液態(tài)二氧化碳，充裝量在巖體物理力學(xué)性質(zhì)和圍巖質(zhì)量分級的基礎(chǔ)上，根據(jù)誘導(dǎo)爆破所需爆破壓力值進(jìn)行合理確定，確保圍巖的整體性不受破壞；

5、接通加熱元件11電源，使液態(tài)二氧化碳由液態(tài)迅速轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，高能(壓)氣流膨脹致使泄能片10打開，隨后從泄能頭5的排氣孔6排出，實(shí)現(xiàn)誘導(dǎo)致裂作用；誘導(dǎo)致裂完成后，經(jīng)過一定時(shí)間的裂隙擴(kuò)展和發(fā)育增透階段后，即可進(jìn)行注漿。此時(shí)，拆卸充裝頭1、加熱元件11，漿液通過注漿泵17泵入儲液管4經(jīng)泄能頭5的排氣孔6進(jìn)入錨孔15與巖體裂隙16，直至充填注滿巖體內(nèi)裂隙結(jié)構(gòu)面，達(dá)到錨注雙重支護(hù)的作用。

以上僅為本發(fā)明具體實(shí)施案例說明，不能一次限定本發(fā)明的權(quán)力保護(hù)范圍。凡在發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。