一种全长锚固的锚杆及锚固方法
【专利摘要】本发明公开了一种全长锚固的锚杆及锚固方法，所述全长锚固锚杆包括钻孔及插设在所述钻孔内的锚杆，所述钻孔和所述锚杆之间设置有锚固剂层和水泥层，所述锚固剂层设置在所述钻孔的底部，所述水泥层内还插设有排气管，所述钻孔的孔口还设置有注浆管，所述钻孔的孔口扣设有用于封闭所述钻孔的托护板，所述托护板上开设有用于穿设锚杆、排气管及注浆管的通孔。本发明的锚杆能够通过锚固剂层和水泥层与钻孔进行全长锚固，显著地提高了锚杆支护强度，并且所述锚杆与钻孔之间设置的锚固剂层及和水泥层能够有效地隔绝锚杆杆体与空气及水的接触，保证锚杆不被锈蚀，从而进一步提高了锚杆的支护强度。
【专利说明】一种全长锚固的锚杆及锚固方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种锚杆及锚固方法，尤其涉及一种全长锚固的锚杆及锚固方法。
【背景技术】
[0002]在煤矿巷道工程中，端锚锚杆作为支护系统的重要组成部分而得到了广泛应用。在钻孔内，端锚锚杆能够与锚固剂黏结在一起，在锚固范围内，围岩的离层均匀分散到锚杆上，使锚杆能承受一定的拉力，从而使围岩强度的力学性能得到改善和提高。但是，由于锚杆与钻孔间有较大的空隙，锚杆抗剪能力只有在岩层发生较大错动后才能发挥出来，从而导致杆体受力对围岩变形和离层不敏感，未锚固部分容易与锚杆的杆体脱离，进而引发围岩浅部离层，围岩一旦离层，锚杆支护即迅速实效，巷道变形加剧。
[0003]另外，端锚锚杆还容易受支护环境影响导致支护强度降低。首先，在煤矿巷道中设置支护锚杆，锚杆的钻孔位置有可能穿过含水层，矿井中的含水层多为强碱性含水层，强碱性水具有高腐蚀性，由于端锚锚杆的杆体不能与围岩充分接触，因此，容易受围岩中强碱性水的腐蚀，而使未锚固的部分锈蚀变形，进而弱化了钢材强度，使得锚杆在应力作用下断裂失效。此外，由于钻孔与杆体之间存在间隙，在井下阴暗潮湿的环境中，围岩将吸附大量水汽，加剧了岩体向饱和状态发展，弱化了围岩自身的承载力，继而增加锚杆支护结构的承载压力，加大了锚杆拔断的几率。
【发明内容】
[0004]针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种全长锚固的锚杆及锚固方法，其能使锚杆在钻孔内进行全长锚固，从而改善锚杆的支护效果。
[0005]本发明的目的通过下述技术方案实现:
[0006]一种全长锚固的锚杆，包括钻孔及插设在所述钻孔内的锚杆，所述钻孔和所述锚杆之间设置有锚固剂层和水泥层，所述锚固剂层设置在所述钻孔的底部，所述水泥层内还插设有排气管，所述钻孔的孔口还设置有注浆管，所述钻孔的孔口扣设有用于封闭所述钻孔的托护板，所述托护板上开设有用于穿设锚杆、排气管及注浆管的通孔。
[0007]进一步地，所述托护板包括钢护板及设置在所述钢护板内的铁托板，所述钢护板上设置有第一通孔，所述铁托板上设置有第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔相对设置。
[0008]进一步地，所述锚杆上开设有外螺纹，所述钢护板和所述铁托板套设在所述锚杆上，并通过螺母紧固在所述钻孔的端部。
[0009]进一步地，所述锚固剂层由树脂锚固剂凝固而成，所述水泥层由水泥浆凝固而成。
[0010]进一步地，所述排气管为排气胶管，所述注浆管为注浆钢管。
[0011]进一步地，所述托护板上开设有用于穿设锚杆、排气管及注浆管的椭圆形的通孔。
[0012]本发明还提供了一种全长锚固的锚杆的锚固方法，包括如下步骤:
[0013]步骤①:在矿井的巷道的巷帮上开设钻孔，在所述钻孔的底部填充锚固剂；
[0014]步骤②:在所述钻孔内安装锚杆，搅拌所述钻孔底部的锚固剂，使所述锚固剂在所述钻孔和所述锚杆之间凝固形成锚固剂层；
[0015]步骤③:在所述钻孔内安装排气管，使所述排气管的端部靠近所述锚固剂层的端面，在所述钻孔的孔口设置注浆管；
[0016]步骤④:在所述钻孔的孔口扣设用于封闭所述钻孔的托护板，所述托护板上开设有通孔，所述锚杆、所述排气管及所述注浆管从所述通孔穿出；
[0017]步骤⑤:通过所述注浆管向所述钻孔内灌注水泥浆，所述钻孔内空气通过排气管排出钻孔，所述水泥浆在所述钻孔和所述锚杆之间凝固形成水泥层，所述水泥层位于所述锚固剂层和所述钻孔的孔口之间。
[0018]进一步地，所述托护板包括钢护板及设置在所述钢护板内的铁托板，所述钢护板上设置有第一通孔，所述铁托板上设置有第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔相对设置，所述第一通孔和所述第二通孔均为椭圆形通孔。
[0019]进一步地，所述锚杆上开设有外螺纹，所述钢护板和所述铁托板套设在所述锚杆上，并通过螺母紧固在所述钻孔的端部。
[0020]进一步地，所述排气管为排气胶管，所述注浆管为注浆钢管。
[0021]本发明的锚杆能够通过锚固剂层和水泥层与钻孔进行全长锚固，显著地提高了锚杆支护强度，并且所述锚杆与钻孔之间设置的锚固剂层及和水泥层能够有效地隔绝锚杆杆体与空气及水的接触，保证锚杆不被锈蚀，从而进一步提高了锚杆的支护强度。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本发明一种优选的全长锚固的锚杆的示意图；
[0023]图2是本发明一种优选的全长锚固的锚杆的锚固方法示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图，对本发明的一个优选实施例进行详细描述。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
[0025]如图1所示，本发明提供的全长锚固的锚杆包括钻孔1及插设在所述钻孔1内的锚杆2，所述钻孔1和所述锚杆2之间设置有锚固剂层3及和水泥层4，所述锚固剂层3设置在所述钻孔1的底部，所述水泥层4内还插设有排气管5，所述钻孔1的孔口还设置有注浆管6，所述钻孔1的孔口还扣设有用于封闭所述钻孔1的托护板7，所述托护板7上开设有用于穿设锚杆2、排气管5及注浆管6的通孔，所述托护板的通孔与锚杆的间隙可优选地塞入棉纱等材料进行封堵。
[0026]使用时，本发明的锚杆通过锚固剂层和水泥层能够与钻孔进行全长锚固，显著地提高了锚杆支护强度，并且所述锚杆与钻孔之间设置的锚固剂层3及和水泥层4，能够有效地隔绝锚杆杆体与空气和水的接触，保证锚杆不被锈蚀，有助于进一步地提高锚杆的支护强度。
[0027]作为本发明的一种优选方案，所述托护板上开设有用于穿设锚杆2、排气管5及注浆管6的椭圆形的通孔。本发明通过托护板上的椭圆形的通孔为注浆管预留出了注浆操作空间，无需额外开设钻孔用于注浆，简化了安装，降低了劳动强度，既满足了锚杆安装支护要求，又为后期注浆创造了条件。此外，本发明还在钻孔内设置排气管，其能够在注浆过程中，将钻孔内的空气完全排出，从而解决了由于钻孔内部气压而导致的浆液充填不实问题。
[0028]本领域技术人员应该理解的是，岩石破裂后具有残余强度，松动破裂围岩仍具有一定的承载能力，围岩既是支护压力的根源，又是抵抗平衡原岩应力的承载体，而且是主要的承载结构体。本发明提供的全长锚固锚杆利用水泥浆充分充填围岩裂隙，从而提高了松动围岩的残余强度，充分发挥围岩的承载能力，进而增加锚杆支护强度。具体地，当围岩应力平衡状态受到破坏，应力将重新调整，表现为巷道周边径向应力消失，切向应力增大，出现应力集中现象，当集中的切向应力超过岩体强度极限时，巷道周边岩体首先破坏，产生裂隙，在巷道周围的一定范围内形成围岩破碎带，即所谓围岩松动圈。在此松动圈内的岩体，是具有一定残余强度的多裂隙岩体，本发明通过注浆加固这一区域内的岩体，粘结围岩的松散结构，提闻岩体强度，从而提闻了围岩的稳定性。
[0029]作为本发明的一种优选方案，本发明的托护板7包括钢护板及设置在所述钢护板内的铁托板，所述铁托板优选地朝外凸起，所述钢护板上设置有第一通孔，所述铁托板上设置有第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔相对设置，从而便于钻孔1内的锚杆2、排气管5及注浆管6从所述第一通孔和所述第二通孔穿出。当然，本发明的第一通孔和第二通孔优选地为椭圆形通孔，从而便于所述锚杆2穿过所述第一通孔和所述第二通孔后，仍有空间容纳所述排气管5和所述注浆管6。
[0030]本发明提供的锚杆2的外壁上优选地开设有外螺纹，所述外螺纹优选地开设在所述锚杆的端部，所述钢护板和所述铁托板套设在所述锚杆2上，并通过螺母与所述外螺纹的螺接，使所述钢护板和所述铁托板紧固在所述钻孔1的端部，进而实现托护板对所述钻孔的封闭，同时使锚杆能够更加紧密地贴合在巷帮的岩面上。
[0031]作为本发明的一种优选方案，所述锚固剂层3由树脂锚固剂凝固而成，所述水泥层4由水泥浆凝固而成。当然，上述树脂锚固剂和水泥浆仅是本实施例用于锚固所述锚杆的一种优选方案，本发明还可以采用本领域技术人员所述公知的能够用于粘合的其它材料。
[0032]本发明的排气管5优选地通过铁丝或20#铅丝绑定在所述锚杆2的相应位置上，在安装锚杆2时，即可将所述排气管5直接安装到位，从而简化了排气管5的安装，提高了安装效率。在上述实施例的基础上，本实施例的排气管5优选地为排气胶管，胶管具有良好的柔性，因此能够更加方便地与锚杆2绑定在一起。
[0033]本发明所采用的注浆管6优选地为注浆钢管，钢管能够顺利地插入钻孔内，并且能够为水泥浆的流动提供良好的支撑性，避免水泥浆在所述注浆管6内堵塞，而影响注浆速度。当然，钢管仅是本实施例用于制备注浆管的一种优选方案，本发明还可以采用本领域技术人员所公知的具有足够支撑性的其它材料来制备注浆管，此处不再赘述。
[0034]如图2所示，本发明还提供了一种全长锚固的锚杆的锚固方法，包括如下步骤:
[0035]步骤①:在矿井的巷道的巷帮上开设钻孔，在所述钻孔的底部填充锚固剂，本发明的锚固剂可优选地以药卷的形式填充在所述钻孔的底部。
[0036]步骤②:在所述钻孔内安装锚杆，搅拌所述钻孔底部的锚固剂，使所述锚固剂在所述钻孔和所述锚杆之间凝固形成锚固剂层，所述锚固剂优选地为树脂锚固剂。
[0037]步骤③:在所述钻孔内安装排气管，使所述排气管的端部靠近所述锚固剂层的端面，在所述钻孔的孔口设置注浆管。
[0038]步骤④:在所述钻孔的孔口扣设用于封闭所述钻孔的托护板，所述托护板上开设有通孔，所述锚杆、所述排气管及所述注浆管从所述通孔穿出。
[0039]步骤⑤:通过所述注浆管向所述钻孔内灌注水泥浆，水泥浆自下向上灌注入所述钻孔，所述钻孔内的空气自下向上流动，最终通过排气管排出钻孔，持续灌注水泥衆，当排气管内溢出水泥浆时，证明所述钻孔内已经填充满水泥浆，即可停止向所述钻孔内泵入水泥浆，进而，所述托护板的通孔与锚杆的间隙可优选地塞入棉纱等材料进行封堵，所述水泥浆在所述钻孔和所述锚杆之间凝固形成水泥层，所述水泥层位于所述锚固剂层和所述钻孔的孔口之间。
[0040]作为本发明的一种优选方案，所述托护板包括钢护板及设置在所述钢护板内的铁托板，所述钢护板上设置有第一通孔，所述铁托板上设置有第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔相对设置，从而便于钻孔1内的锚杆2、排气管5及注浆管6从所述第一通孔和所述第二通孔穿出。更优选地，所述第一通孔和所述第二通孔均为椭圆形通孔，椭圆形通孔能够为注浆管预留出注浆操作空间，无需额外开设钻孔用于注浆，既满足了锚杆安装支护要求，又为后期注浆创造了条件。
[0041]本发明提供的锚杆的外壁上优选地开设有外螺纹，所述外螺纹更优选地开设在所述锚杆的端部，所述钢护板和所述铁托板套设在所述锚杆上，并通过螺母与所述外螺纹的螺接，使所述钢护板和所述铁托板紧固在所述钻孔1的端部，进而通过所述托护板对所述钻孔进行封闭，避免灌注进入钻孔内的水泥浆流出，同时使锚杆能够更加紧密地贴合在巷帮的岩面上。
[0042]本发明的排气管可优选地通过铁丝或20#铅丝绑定在所述锚杆的相应位置上，在安装锚杆时，即可将所述排气管直接安装到位，从而简化了排气管的安装，提高了安装效率。在上述实施例的基础上，本实施例的排气管5优选地采用排气胶管，胶管具有良好的柔性，因此能够更加方便地与锚杆2绑定在一起。
[0043]本发明所采用的注浆管优选地为注浆钢管，钢管能够为水泥浆的流动提供良好的支撑性，避免水泥浆在所述注浆管内堵塞，而影响注浆速度。当然，钢管仅是本实施例用于制备注浆管的一种优选方案，本发明还可以采用本领域技术人员所公知的具有足够支撑性的其它材料来制备注浆管，此处不再赘述。
[0044]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
【权利要求】
1.一种全长锚固的锚杆，其特征在于，包括钻孔及插设在所述钻孔内的锚杆，所述钻孔和所述锚杆之间设置有锚固剂层和水泥层，所述锚固剂层设置在所述钻孔的底部，所述水泥层内还插设有排气管，所述钻孔的孔口还设置有注浆管，所述钻孔的孔口扣设有用于封闭所述钻孔的托护板，所述托护板上开设有用于穿设锚杆、排气管及注浆管的通孔。
2.根据权利要求1所述的全长锚固的锚杆，其特征在于，所述托护板包括钢护板及设置在所述钢护板内的铁托板，所述钢护板上设置有第一通孔，所述铁托板上设置有第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔相对设置。
3.根据权利要求2所述的全长锚固的锚杆，其特征在于，所述锚杆上开设有外螺纹，所述钢护板和所述铁托板套设在所述锚杆上，并通过螺母紧固在所述钻孔的端部。
4.根据权利要求1所述的全长锚固的锚杆，其特征在于，所述锚固剂层由树脂锚固剂凝固而成，所述水泥层由水泥浆凝固而成。
5.根据权利要求1所述的全长锚固的锚杆，其特征在于，所述排气管为排气胶管，所述注浆管为注浆钢管。
6.根据权利要求1-5任一项所述的全长锚固的锚杆，其特征在于，所述托护板上开设有用于穿设锚杆、排气管及注浆管的椭圆形的通孔。
7.—种全长锚固的锚杆的锚固方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤①:在矿井的巷道的巷帮上开设钻孔，在所述钻孔的底部填充锚固剂； 步骤②:在所述钻孔内安装锚杆，搅拌所述钻孔底部的锚固剂，使所述锚固剂在所述钻孔和所述锚杆之间凝固形成锚固剂层； 步骤③:在所述钻孔内安装排气管，使所述排气管的端部靠近所述锚固剂层的端面，在所述钻孔的孔口设置注浆管； 步骤④:在所述钻孔的孔口扣设用于封闭所述钻孔的托护板，所述托护板上开设有通孔，所述锚杆、所述排气管及所述注浆管从所述通孔穿出； 步骤⑤:通过所述注浆管向所述钻孔内灌注水泥浆，所述钻孔内空气通过排气管排出钻孔，所述水泥浆在所述钻孔和所述锚杆之间凝固形成水泥层，所述水泥层位于所述锚固剂层和所述钻孔的孔口之间。
8.根据权利要求6所述的全长锚固的锚杆的锚固方法，其特征在于，所述托护板包括钢护板及设置在所述钢护板内的铁托板，所述钢护板上设置有第一通孔，所述铁托板上设置有第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔相对设置，所述第一通孔和所述第二通孔均为椭圆形通孔。
9.根据权利要求8所述的全长锚固的锚杆的锚固方法，其特征在于，所述锚杆上开设有外螺纹，所述钢护板和所述铁托板套设在所述锚杆上，并通过螺母紧固在所述钻孔的端部。
10.根据权利要求7所述的全长锚固的锚杆的锚固方法，其特征在于，所述排气管为排气胶管，所述注浆管为注浆钢管。
【文档编号】E21D21/00GK104405424SQ201410654742
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月17日 优先权日:2014年11月17日
【发明者】黎劲东, 杨雄国, 李汉文, 温双武 申请人:神华集团有限责任公司, 神华宁夏煤业集团有限责任公司