一种活塞式分级注浆锚索及注浆方法技术

本发明专利技术涉及煤矿资源安全高效开采技术领域的一种活塞式分级注浆锚索及注浆方法，包括锚索索体、锁具、锚索托盘、丝堵、止浆塞、活塞推移装置、阻浆膜、注浆孔、止水条和端头自锚固装置，活塞推移装置包括内活塞环、外活塞环和阻浆膜，活塞推移装置上安装压力传感器，阻浆膜贴在活塞推移装置后方；本发明专利技术加工便捷，通过活塞推移装置能够使锚索自主动态调整注浆压力，实现由里向外，由深到浅，在额定注浆压力下依次分级分区稳压注浆，通过端头自锚固装置，不需树脂药卷进行端头锚固，实现注浆时安装迅速，操作方便，经济效益好，大幅度提高支护效果，有效解决以往巷道浅表注浆易优先渗入，造成浅表跑浆、深部注浆效率低的工程难题。深部注浆效率低的工程难题。深部注浆效率低的工程难题。

【技术实现步骤摘要】
一种活塞式分级注浆锚索及注浆方法


[0001]本专利技术涉及煤矿资源安全高效开采
，具体涉及一种活塞式分级注浆锚索及注浆方法。

技术介绍

[0002]在岩土工程领域，关于破碎岩体通常采用竖向注浆加固或传统的锚索、锚杆加固。随着煤矿开采深度的增加，矿井开采条件愈发复杂，巷道支护越来越困难，矿压治理问题已成为制约矿井发展的难题。为了保证巷道围岩的支护效果，通常采用注浆锚索、注浆锚杆等注浆加固方法提高支护强度，常规做法是采用“锚索补强加固”、“注浆加固”、“锚架联合支护”、“锚锚联合支护”、“长短锚索结合注浆支护”等措施，或者是采用多措并举来保证巷道的支护效果，达到加固围岩，显著提高支护、堵水等效果。
[0003]虽然常规注浆锚索对巷道的支护效果有一定的改善，但是在高应力巷道中巷道浅表易优先渗入，造成浅表跑浆，同时需树脂药卷进行锚固，造成深部注浆效率低，杆体较长，注浆压力不足造成围岩裂隙间注浆不足，浆液扩散半径小，支护效果不太理想，导致工序复杂，施工速度慢，效率低下成本高。
[0004]基于此，本专利技术设计了一种活塞式分级注浆锚索及注浆方法，以解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决上述
技术介绍
中提出的问题，提供了一种活塞式分级注浆锚索及注浆方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种活塞式分级注浆锚索，包括锚索索体、锁具、锚索托盘、丝堵、止浆塞、活塞推移装置、阻浆膜、注浆孔、止水条和端头自锚固装置，所述活塞推移装置包括内活塞环、外活塞环和阻浆膜，所述活塞推移装置上安装压力传感器，所述活塞推移装置内设置有环型凹槽，所述外活塞环和内活塞环被装配到相对应的环型凹槽内，所述阻浆膜贴在活塞推移装置后方，所述端头自锚固装置内设置圆柱形腔体，所述圆柱形腔体包括下腔体和上腔体，所述下腔体和上腔体内分别装有聚氨酯封孔药A料和B料，所述下腔体和上腔体之间由环型聚脂薄膜密封分隔，所述圆柱形腔体外壁贴有止水条，所述止水条紧贴锚索索体内壁，所述圆柱形腔体底部设置有阻浆膜。
[0008]进一步地，所述锚索索体端头处设有出浆口，所述注浆孔在锚索索体上呈螺旋上升式布置。
[0009]进一步地，所述锚索索体由注浆管和多根钢绞线螺旋缠绕而成。
[0010]进一步地，所述下腔体底部设置有螺纹卡座，所述螺纹卡座螺接锚索索体。
[0011]进一步地，所述圆柱形腔体直径略大于锚索索体直径。
[0012]进一步地，所述环型凹槽内添加有润滑油，所述内活塞环和外活塞环厚度大于环型凹槽深度，所述内活塞环与环型凹槽槽壁间隙位于0.15
‑
0.25毫米之间，所述外活塞环与
环型凹槽槽壁间隙位于0.15
‑
0.25毫米之间。
[0013]进一步地，所述内活塞环和外活塞环断面形状为楔形，侧壁的倾角在30
°‑
45
°
[0014]一种活塞式分级注浆锚索进行注浆的方法，包括以下步骤：
[0015]第一步：在支护体上用锚索钻机打孔，孔深等于锚索预埋长度，在锚索索体上呈螺旋上升式打注浆孔，同时将所有组件准备齐全；
[0016]第二步：将所述止浆塞、活塞推移装置和锚索托盘依次穿入到锚索索体上，再将锁具旋入到锚索索体上，并抵在锚索托盘的外端面上，用加载装置对锁具施加预紧力锁紧锚索托盘，最后安装丝堵进行封孔；
[0017]第三步：安装端头自锚固装置，首先将螺纹卡座和锚索索体之间采用螺纹安装旋紧，然后在下腔体和上腔体中分别放置之间聚氨酯封孔药A料和B料，其次在下腔体底部封装阻浆膜，圆柱形腔体外壁布置若干止水条，最后将圆柱形腔体套装在螺纹卡座上；
[0018]第四步：注浆设备与锚索索体连接，当钢绞线穿过阻浆膜和环型聚脂薄膜，促使聚氨酯封孔药A料和B料药物充分混合，反应膨胀形成锚固力，配合止水条遇浆液膨胀和钻孔紧密接触，实现锚索端头自锚固作用；
[0019]第五步：在端头自锚固装置完成锚索锚固后，注浆泵施加2MPA的稳定注浆压力，当注浆压力达到额定注浆压力时，调整注浆压力稳定在3MPA，活塞推移装置在内活塞环和外活塞环的径向弹力作用下，一级注浆区形成密闭区段，浆液通过注浆孔进入围岩裂隙中；当注浆压力超过4MPA时，在活塞推移装置的轴向压力与内活塞环和外活塞环沿侧壁的摩擦力共同作用下，此时在一级注浆区中浆液产生的轴向压力大于活塞推移装置的最大注浆压力，活塞环受弹力向环形凹槽下沉，轴向压力推动活塞推移装置沿锚索索体轴向运动，从而进入二级注浆区，开启下一级的注浆过程；
[0020]第六步：整个注浆过程由围岩裂隙的发育程度控制活塞推移装置，同时通过压力传感器对注浆区段压力进行监测，适时调整注浆压力，若围岩裂隙较发育，需要注浆泵在额定注浆压力内加大注浆压力，若围岩裂隙不发育，需要注浆泵在额定注浆压力内减小注浆压力，保证以平稳速度注浆，缩短整体注浆时间；
[0021]第七步：在钻孔内浆液进入初凝状态后，应迅速卸下注浆管，将注浆管底部丝堵拔出，在钻孔内进行浆液补浆，然后对钻孔进行封堵，待钻孔周围裂隙、节理、空隙的浆液凝结加固破碎围岩，分级注浆完成。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过设计活塞推移装置和端头自锚固装置，能够使锚索自主动态调整注浆压力，保证每段锚孔围岩体注浆压力一致，从而以平稳的速度注浆，注浆更加均匀平缓，浆液能够充分渗透到围岩裂隙中,缩短整体注浆时间，同时不需树脂药卷进行端头锚固，加工便捷，注浆时安装迅速，操作方便，经济效益好；实现由里向外，由深到浅，在额定注浆压力下依次分级分区稳压注浆，注浆支护效果大幅度提高，有效解决以往巷道浅表注浆易优先渗入，造成浅表跑浆、深部注浆效率低等工程难题，给岩土工程巷道注浆工作带来很大的便利，适合大规模生产和市场推广。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领
域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术整体结构示意图；
[0025]图2为本专利技术作业施工示意图；
[0026]图3为本专利技术的端头自锚固装置结构示意图；
[0027]图4为本专利技术图1中I
‑
I位置剖面图；
[0028]图5为本专利技术活塞推移装置结构示意图。
[0029]附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0030]1、锚索索体；2、锁具；3、锚索托盘；4、丝堵；5、止浆塞；6、环型聚脂薄膜；7、内活塞环；8、活塞推移装置；9、外活塞环；10、阻浆膜；11、注浆孔；12、出浆口；13、止水条；14、端头自锚固装置；15、压力传感器；16、螺纹卡座；17、圆柱形腔体；18、下腔体；19、上腔体；20、煤岩体。
具体实施方式
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种活塞式分级注浆锚索，包括锚索索体(1)、锁具(2)、锚索托盘(3)、丝堵(4)、止浆塞(5)、活塞推移装置(8)、阻浆膜(10)、注浆孔(11)、止水条(13)和端头自锚固装置(14)，其特征在于：所述活塞推移装置(8)包括内活塞环(7)、外活塞环(9)和阻浆膜(10)，所述活塞推移装置(8)上安装压力传感器(15)，所述活塞推移装置(8)内设置有环型凹槽，所述外活塞环(9)和内活塞环(7)被装配到相对应的环型凹槽内，所述阻浆膜(10)贴在活塞推移装置(8)后方，所述端头自锚固装置(14)内设置圆柱形腔体(17)，所述圆柱形腔体(17)包括下腔体(18)和上腔体(19)，所述下腔体(18)和上腔体(19)内分别装有聚氨酯封孔药A料和B料，所述下腔体(18)和上腔体(19)之间由环型聚脂薄膜(6)密封分隔，所述圆柱形腔体(17)外壁贴有止水条(13)，所述止水条(13)紧贴锚索索体(1)内壁，所述圆柱形腔体(17)底部设置有阻浆膜(10)。2.根据权利要求1所述的一种活塞式分级注浆锚索，其特征在于：所述锚索索体(1)端头处设有出浆口(12)，所述注浆孔(11)在锚索索体(1)上呈螺旋上升式布置。3.根据权利要求1所述的一种活塞式分级注浆锚索，其特征在于：所述锚索索体(1)由注浆管和多根钢绞线螺旋缠绕而成。4.根据权利要求1所述的一种活塞式分级注浆锚索，其特征在于：所述下腔体(18)底部设置有螺纹卡座(16)，所述螺纹卡座(16)螺接锚索索体(1)。5.根据权利要求1所述的一种活塞式分级注浆锚索，其特征在于：所述圆柱形腔体(17)直径略大于锚索索体(1)直径。6.根据权利要求1所述的一种活塞式分级注浆锚索，其特征在于：所述环型凹槽内添加有润滑油，所述内活塞环(7)和外活塞环(9)厚度大于环型凹槽深度，所述内活塞环(7)与环型凹槽槽壁间隙位于0.15
‑
0.25毫米之间，所述外活塞环(9)与环型凹槽槽壁间隙位于0.15
‑
0.25毫米之间。7.根据权利要求1所述的一种活塞式分级注浆锚索，其特征在于：所述内活塞环(7)和外活塞环(9)断面形状为楔形，侧壁的倾角在30
°‑
45
°
。8.根据权利要求1
‑
7任意一个所述的一种活塞式分级注浆锚索进行注浆...

【专利技术属性】
技术研发人员：张继强，冯飞胜，杨科，王于，魏祯，赵新元，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：