一种深部巷道预应力全锚支护施工设备及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种深部巷道预应力全锚支护施工设备及其施工方法，包括：用于插入巷道锚孔的锚杆、用于向锚杆提供一次浆液和二次浆液的喷射机、以及用于连接锚杆和喷射机的保压管路；所述锚孔具有相对的内端和外端，所述锚杆同轴向地插入锚孔内，且锚杆具有相对的第一端头、第二端头，锚杆同轴向地插入锚孔内后，第一端头位于所述内端，第二端头位于所述外端；所述锚杆外围与锚孔之间具有注入间隙，所述锚孔内端的注入间隙用于注入一次浆液以使锚杆的第一端头锚固，所述锚孔其他位置的注入间隙用于注入二次浆液以使锚杆全长锚固；使用分层注浆的方式，使得锚孔内百分之九十以上的间隙被浆液充满，密实度高，实现锚杆的全长锚固。

【技术实现步骤摘要】
一种深部巷道预应力全锚支护施工设备及其施工方法
本专利技术涉及巷道支护
，尤其涉及一种深部巷道预应力全锚支护施工设备及其施工方法。
技术介绍
目前在井下巷道的支护中，多采用锚网、锚杆以及注浆的综合方式，实现对巷道的支护，支护作业包括：临时支护、注浆支护等等，现有技术中，锚杆支护过程存在以下弊端：1.传统的临时支护方式一般采有措施液压支柱等支柱顶板，使施工得以进行，后期需要将临时支护全部拆卸，过程繁琐耗费人力物力；2.传统的注浆支护方式，均采用一次注浆的手段，受技术限制，无法有效的将浆液全部注入较长的锚孔，锚杆、锚孔内部分截面为空，密实度差，实质是短途、较浅的的锚注，导致锚固效果差；3.此外传统注浆支护方式，只是使锚杆、锚孔凝固为一体，但锚杆周围的破碎岩石与锚孔之间还存在断面、裂隙，传统方式支护困难，围岩物理性能差。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种深部巷道预应力全锚支护施工设备及其施工方法，实现了临时支护、全长锚固和注浆加固围岩三位一体多重功能，二次浆液充填锚杆、锚孔空隙及围岩裂隙，达到全长锚固和注浆加固围岩的目的。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种深部巷道预应力全锚支护施工设备，包括：用于插入巷道锚孔的锚杆、用于向锚杆提供一次浆液和二次浆液的喷射机、以及用于连接锚杆和喷射机的保压管路；所述锚孔具有相对的内端和外端，所述锚杆同轴向地插入锚孔内，且锚杆具有相对的第一端头、第二端头，锚杆同轴向地插入锚孔内后，第一端头位于所述内端，第二端头位于所述外端；所述锚杆外围与锚孔之间具有注入间隙，所述锚孔内端的注入间隙用于注入一次浆液以使锚杆的第一端头锚固，所述锚孔其他位置的注入间隙用于注入二次浆液以使锚杆全长锚固。作为上述方案的进一步优化，所述锚杆外侧设有大螺距螺纹且锚杆为中空结构，锚杆的侧面沿长度方向排列有侧孔，所述第一端头、第二端头之间连通，第二端头与保压管路连通。作为上述方案的进一步优化，所述第一端头设有与一次浆液配合的第一固件，所述第一固件包括：三角柱、设置于三角柱侧面的三个展爪，所述三角柱与锚杆的第一端头固定连接且相互连通，所述三角柱的每个侧面均贯穿设有与展爪对应的通孔，且展爪的一端与三角柱的顶端铰接，展爪的另一端为自由端，初始状态下，所述展爪均与三角柱的侧面贴合，在受力状态下，展爪以铰接处为轴点进行转动形成展开。作为上述方案的进一步优化，所述第一固件还包括：能被外部施力并将该作用力同时传递给多个展爪的同步件，同步件位于三角柱内，同步件为三角结构，且同步件的三个短边均固定连接有平衡块，所述平衡块嵌接在三角柱内的滑槽内，所述同步件的三个长边中心处均固定连接有刚性梁，刚性梁的另一端恰好穿过三角柱侧面的通孔并展爪相抵；注入一次浆液时，一次浆液通过保压管路依次进入第二端头、第一端头、以及三角柱，进入三角柱时一次浆液向同步件的端面施加作用力，使同步件与一次浆液同向移动，移动过程中，刚性梁顶抵所述展爪以传递作用力，使展爪受力展开。作为上述方案的进一步优化，所述第二端头设有与二次浆液配合的第二固件，所述第二固件包括：保压圆管、封堵圆锥、托盘以及螺母，保压圆管通过螺纹配合套设于锚杆的第二端头的外侧,且保压圆管能沿锚杆的第二端头旋进或旋退；所述封堵圆锥同样通过螺纹配合套设于第二端头的外侧。作为上述方案的进一步优化，所述封堵圆锥靠近保压圆管的一端呈尖锥状，且封堵圆锥远离保压圆管的一端设有向外倾斜的弯折边，弯折边围成圈并且呈碗状。本专利技术还提供一种基于上述任一的深部巷道预应力全锚支护施工设备的施工方法，所述施工方法包括如下步骤：根据巷道支护的设计要求，钻机在巷道的破碎围岩上钻出锚孔；将具有第一固件与锚杆的第一端固连，并将锚杆插入锚孔内，并施加预紧力，使锚杆初步固定在锚孔内；准备一次浆液的注浆作业，并将一次浆液通过喷射机的保压管路注入锚杆，一次浆液通过保压管路依次进入第二端头、第一端头、以及三角柱，进入三角柱时一次浆液向同步件的端面施加作用力，使同步件与一次浆液同向移动，移动过程中，刚性梁顶抵所述展爪以传递作用力，展爪受力展开并刺入锚孔内端的内壁形成钩状，与此同时，一次浆液从三角柱的通孔中喷涌至锚孔内端的注入间隙，注入完成后等待一次浆液氧化直至凝固；准备二次浆液的一次注浆作业，先将保压圆管套设在锚杆第二端头外侧，并将其向第一端头旋进直至预定位置时停止，此时，保压圆管、第一固件之间的注入间隙与锚杆部分长度的侧孔连通，该注入间隙为一次注浆作业的可注入范围；将二次浆液通过喷射机的保压管路注入锚杆，二次浆液通过锚杆未被保压圆管遮盖的侧孔中喷涌至保压圆管、第一固件之间的注入间隙；准备二次浆液的二次注浆作业，将保压圆管向第二端头旋退，直至预定位置时停止，此时，保压圆管、上次注浆作业位置之间的注入间隙与锚杆部分长度的侧孔连通，该注入间隙为二次注浆作业的可注入范围；将二次浆液通过喷射机的保压管路注入锚杆，二次浆液通过锚杆未被保压圆管遮盖的侧孔中喷涌至保压圆管、第一固件之间的注入间隙；根据具体情况选择进行后续步骤；若一次注浆作业和二次注浆作业没有锚注锚杆的全部长度，则根据上述操作进行三次/四次注浆作业，直至锚杆全长锚注后，进行封堵作业；若一次注浆作业和二次注浆作业使锚杆全长锚注后，直接进行封堵作业；封堵作业为将保压圆管伸出锚孔外端的部分截断，再将封堵圆锥向锚孔内端旋进，以使封堵圆锥顶动保压圆管一同向锚孔内端旋进，以使保压圆管完全进入锚孔内，封堵圆锥的弯折边与锚孔外端端面紧贴，再将托盘、螺母依次套设与锚杆外侧并拧紧；最后对巷道周围进行支护养护作业。所述二次浆液全部的注浆作业步骤中，均包括:向二次浆液施加一定时间的高压力，以使二次浆液充分填充进可注入范围、以及渗透进于可注入范围连通的围岩缝隙中，通过渗透凝固使巷道的围岩形成拱形抗压圈。作为上述方案的进一步优化，所述施工方法中，保压圆管位于锚孔内时其始终对锚孔形成径向封堵。作为上述方案的进一步优化，所述封堵圆锥的弯折边与锚孔外端端面紧贴后，弯折边对锚孔外端端面形成端面封堵。本专利技术的一种深部巷道预应力全锚支护施工设备及其施工方法，具备如下有益效果：1.通过第一固件将锚杆固定与锚孔内，并配合一次浆液、第二固件，使锚杆的第一端头锚固并及时施加预紧力，实现临时支护，无需进行其他支护措施，节约人力物力，给快速掘进创造了有利条件；2.使用分层注浆的方式，在注浆过程中采用了一次/二次注浆作业等分层次的方式，即为对锚杆的不同位置进行逐一地注浆，在确保该位置充分注浆后，再进行下个位置的注浆作业，分层次的注浆过程中压力损失小以助于浆液的流动、渗透，使得锚孔内百分之九十以上的间隙被浆液充满，密实度高，实现锚杆的全长锚固；一次/二次注浆作业等分层次的方式，使锚杆由端锚转变为全长锚固，提高了锚杆锚固可靠性，解决端部锚固容易卸载、支护刚度低、抗剪切能力弱等问题；3.使用分层注浆的方式，以使二次浆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深部巷道预应力全锚支护施工设备，其特征在于，包括：用于插入巷道锚孔的锚杆、用于向锚杆提供一次浆液和二次浆液的喷射机、以及用于连接锚杆和喷射机的保压管路；/n所述锚孔具有相对的内端和外端，所述锚杆同轴向地插入锚孔内，且锚杆具有相对的第一端头、第二端头，锚杆同轴向地插入锚孔内后，第一端头位于所述内端，第二端头位于所述外端；所述锚杆外围与锚孔之间具有注入间隙，所述锚孔内端的注入间隙用于注入一次浆液以使锚杆的第一端头锚固，所述锚孔其他位置的注入间隙用于注入二次浆液以使锚杆全长锚固。/n

【技术特征摘要】
1.一种深部巷道预应力全锚支护施工设备，其特征在于，包括：用于插入巷道锚孔的锚杆、用于向锚杆提供一次浆液和二次浆液的喷射机、以及用于连接锚杆和喷射机的保压管路；
所述锚孔具有相对的内端和外端，所述锚杆同轴向地插入锚孔内，且锚杆具有相对的第一端头、第二端头，锚杆同轴向地插入锚孔内后，第一端头位于所述内端，第二端头位于所述外端；所述锚杆外围与锚孔之间具有注入间隙，所述锚孔内端的注入间隙用于注入一次浆液以使锚杆的第一端头锚固，所述锚孔其他位置的注入间隙用于注入二次浆液以使锚杆全长锚固。


2.根据权利要求1所述的一种深部巷道预应力全锚支护施工设备，其特征在于：所述锚杆外侧设有大螺距螺纹且锚杆为中空结构，锚杆的侧面沿长度方向排列有侧孔，所述第一端头、第二端头之间连通，第二端头与保压管路连通。


3.根据权利要求1所述的一种深部巷道预应力全锚支护施工设备，其特征在于：所述第一端头设有与一次浆液配合的第一固件，所述第一固件包括：三角柱、设置于三角柱侧面的三个展爪，所述三角柱与锚杆的第一端头固定连接且相互连通，所述三角柱的每个侧面均贯穿设有与展爪对应的通孔，且展爪的一端与三角柱的顶端铰接，展爪的另一端为自由端，初始状态下，所述展爪均与三角柱的侧面贴合，在受力状态下，展爪以铰接处为轴点进行转动形成展开。


4.根据权利要求3所述的一种深部巷道预应力全锚支护施工设备，其特征在于：所述第一固件还包括：能被外部施力并将该作用力同时传递给多个展爪的同步件，同步件位于三角柱内，同步件为三角结构，且同步件的三个短边均固定连接有平衡块，所述平衡块嵌接在三角柱内的滑槽内，所述同步件的三个长边中心处均固定连接有刚性梁，刚性梁的另一端恰好穿过三角柱侧面的通孔并展爪相抵；
注入一次浆液时，一次浆液通过保压管路依次进入第二端头、第一端头、以及三角柱，进入三角柱时一次浆液向同步件的端面施加作用力，使同步件与一次浆液同向移动，移动过程中，刚性梁顶抵所述展爪以传递作用力，使展爪受力展开。


5.根据权利要求1所述的一种深部巷道预应力全锚支护施工设备，其特征在于：所述第二端头设有与二次浆液配合的第二固件，所述第二固件包括：保压圆管、封堵圆锥、托盘以及螺母，保压圆管通过螺纹配合套设于锚杆的第二端头的外侧,且保压圆管能沿锚杆的第二端头旋进或旋退；所述封堵圆锥同样通过螺纹配合套设于第二端头的外侧。


6.根据权利要求5所述的一种深部巷道预应力全锚支护施工设备，其特征在于：所述封堵圆锥靠近保压圆管的一端呈尖锥状，且封堵圆锥远离保压圆管的一端设有向外倾斜的弯折边，弯折边围成圈并且呈碗状。


7.一种基于权利要求1-6任一所述深部巷道预应力全锚支护施工设备的施工方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张辉，
申请(专利权)人：淮南东华欧科矿山支护设备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34