专利名称：巷道深部围岩注浆锚索及其注浆方法
技术领域：
本发明涉及巷道支护技术，属于矿业工程领域，尤其是巷道深部围岩注浆锚索。
背景技术：
深部软岩巷道一般具有地应力大、围岩松软破碎以及围岩流变性大等特点。如支护措施不适当，巷道围岩变形愈加剧烈，最终导致巷道破坏。国内外针对这类巷道，通常采用U型钢可缩金属支架、封闭式碹体以及锚杆锚索加固和用注浆锚索注浆加固等方式进行支护。与本申请有关的技术是用注浆锚索注浆加固技术。传统的注浆锚索结构是在钢绞线锚索的中心设有注浆芯管，孔底段为不设注浆芯管的“锚固剂锚固段”，紧接锚固段设置I 3个“鸟笼”式的隆起作为浆液的流动通道，孔口端设有锚固头；其不足是，当巷道深部围岩裂隙较发育，巷道围岩设计注浆深度和注浆量较大时(大于8m)，由于围岩注浆深度较大、传统注浆锚索的浆液流动通道少，注浆阻力较大、效率较低、范围较小，注浆效果不佳，无法满足支护强度要求，也不能满足巷道快速掘进成巷的要求，严重影响巷道的掘进速度，不能很好的实现全孔段的密实注浆，进而影响巷道围岩支护控制的效果。
发明内容
为了解决巷道深部围岩注浆困难、效率低的问题，本发明设计一种高效的巷道深部围岩注浆锚索。为达到上述目的，本发明采取的技术方案是，一种巷道深部围岩注浆锚索，它包括带有注浆芯管的注浆锚索体，其特征在于，所述的注浆芯管从孔口开始划分为三段；第一段的注浆芯管管体保留原状；第二段的注浆芯管管体周围间隔设有高压浆液流动孔；第三段的管体上间隔套有金属套管，金属套管将锚索钢绞线撑起，使锚索钢绞线与注浆芯管之间呈现间隔的缝隙段，缝隙段的注浆芯管管体周围设有低压浆液流动孔。上述结构使注浆锚索体从孔口端开始到孔底端分为四个区段，依次为浅部封闭区、高压注浆区、低压注浆区和锚固剂锚固段。本发明工作原理是，当使用注浆泵对巷道深部围岩进行注浆时，浆液从“低压注浆区”的缝隙段流出进入围岩裂隙，由于缝隙段缝隙较大，浆液流动的阻力小，所以一开始浆液压力较小，随着围岩深部裂隙的慢慢充满，浆液压力逐渐升高；当围岩深部裂隙完全由浆液充满时，注浆压力达到一定高压值，此时，浆液把高压注浆区的钢绞线撑开，由于浆液流动阻力较大，浆液以高压状态从撑开的缝隙流出，只有注浆泵将注浆压力升到高压值时，浆液才能渗流到围岩裂隙中，进而进入围岩较浅部裂隙，也就是说，浆液从里到外逐步完成，先将围岩深部低压注浆区缝隙全部充满，而后再将高压注浆区缝隙充满，从而在巷道围岩深部形成一个浆液压力拱，实现由巷道围岩深部往浅部逐步注浆。本发明由于注浆锚索设置有高压注浆区和低压注浆区，且锚索除锚固区域和浅部管注浆区外都设有浆液流动孔，能很好的实现浆液从围岩深部往外部逐步渗流，进而完成全孔段密实注浆，提高巷道深部围岩注浆效率，保证深部围岩注浆效果。
图1是本发明注浆锚索结构示意图。图例说明，1-锚固头，2-锚索钢绞线，3-注浆芯管，4-高压浆液流动孔，5-金属套管，6-缝隙段，7-低压浆液流动孔，8-浅部封闭区，9-高压注浆区，10-低压注浆区，11-锚固剂锚固段。
具体实施例方式如图1所示，本发明的巷道深部围岩注浆锚索包括中间设有注浆芯管3的注浆锚索体，锚索体孔底段为不设注浆芯管的锚固剂锚固段11，锚索体孔口端设有锚固头I ;其中，所述的注浆芯管3从孔口开始划分为三段；第一段的注浆芯管3管体保留原状；第二段的注浆芯管3管体周围每隔一定的间距设有高压浆液流动孔4 ;第三段的注浆芯管3管体上每隔一定的间距套一个金属套管5，金属套管5将锚索钢绞线2撑起，使锚索钢绞线2与注浆芯管3之间呈现间隔的缝隙段6，缝隙段6的注浆芯管3管体周围设有低压浆液流动孔7。上述结构使注浆锚索体从孔口端开始分为四个区段，依次为浅部封闭区8、高压注浆区9、低压注浆区10和锚固剂锚固段11。当使用注浆泵对巷道深部围岩进行注浆时，浆液从低压注浆区10的缝隙段流出进入围岩裂隙，由于缝隙段6缝隙较大，浆液流动的阻力小，所以一开始浆液压力较小，随着围岩深部裂隙的慢慢充满，浆液压力逐渐升高；当围岩深部裂隙完全由浆液充满时，注浆压力达到一定高压值，此时，浆液把高压注浆区9的钢绞线2撑开，由于浆液流动阻力较大，浆液以高压状态从撑开的缝隙流出，只有注浆泵将注浆压力升到高压值时，浆液才能渗流到围岩裂隙中，进而进入围岩较浅部裂隙，也就是说，浆液从里到外逐步完成，先将围岩深部低压注浆区10缝隙全部充满，而后再将高压注浆区9缝隙充满，从而在巷道围岩深部形成一个浆液压力拱，实现由巷道围岩深部往浅部逐步注浆。
权利要求
1.一种巷道深部围岩注浆锚索，它包括带有注浆芯管的注浆锚索体，其特征在于，所述的注浆芯管从孔口开始划分为三段；第一段的注浆芯管管体保留原状；第二段的注浆芯管管体周围间隔设有高压浆液流动孔；第三段的管体上间隔套有金属套管，金属套管将锚索钢绞线撑起，使锚索钢绞线与注浆芯管之间呈现间隔的缝隙段，缝隙段的注浆芯管管体周围设有低压浆液流动孔；从而使注浆锚索体从孔口端开始到孔底端分为四个区段，依次为浅部封闭区、高压注浆区、低压注浆区和锚固剂锚固段。
2.如权利要求1所述的巷道深部围岩注浆锚索的注浆方法，其特征在于，当使用注浆泵对巷道深部围岩进行注浆时，浆液先从低压注浆区的缝隙段流出进入围岩裂隙，由于缝隙段缝隙较大，浆液流动的阻力小，所以一开始浆液压力较小，随着围岩深部裂隙的慢慢充满，浆液压力逐渐升高；当围岩深部裂隙完全由浆液充满时，注浆压力达到一定高压值，此时，浆液把高压注浆区的钢绞线撑开，由于浆液流动阻力较大，浆液以高压状态从撑开的缝隙流出，只有注浆泵将注浆压力升到高压值时，浆液才能渗流到围岩裂隙中，进而进入围岩较浅部裂隙，也就是说，浆液从里到外逐步完成，先将围岩深部低压注浆区缝隙全部充满， 而后再将高压注浆区缝隙充满，从而在巷道围岩深部形成一个浆液压力拱，实现由巷道围岩深部往浅部逐步注浆。
全文摘要
本发明公开了一种巷道深部围岩注浆锚索及其注浆方法，它的注浆芯管从孔口开始划分为三段；第一段的注浆芯管管体保留原状；第二段的注浆芯管管体周围间隔设有高压浆液流动孔；第三段的管体上间隔套有金属套管，金属套管将锚索钢绞线撑起，使锚索钢绞线与注浆芯管之间呈现间隔的缝隙段，缝隙段的注浆芯管管体周围设有低压浆液流动孔。注浆时，浆液从里到外逐步完成，先将围岩深部低压注浆区缝隙全部充满，而后再将高压注浆区缝隙充满，从而在巷道围岩深部形成一个浆液压力拱，实现由巷道围岩深部往浅部逐步注浆，提高巷道深部围岩注浆效率，保证深部围岩注浆效果。
文档编号E21D21/00GK103016036SQ20131001586
公开日2013年4月3日 申请日期2013年1月16日 优先权日2013年1月16日
发明者顾士坦, 蒋邦友, 李男男, 王春秋, 黄瑞峰 申请人:山东科技大学