一种带刺头加强锚固锚索及其使用方法与流程

本发明涉及交通、水利水电、桥隧、地下硐室、城市基坑等岩土工程支护或补强加固用锚索，尤其是一种适用于软煤(岩)体矿山开采的带刺头加强锚固锚索。

背景技术：

我国自20世纪60年代引进锚索加固技术后，这种技术得到长足的发展。特别是1996年研制成功小孔径树脂锚固预应力锚索后，锚索在煤巷中得到大面积推广应用，显著扩大了锚网支护应用范围，提高了巷道的安全可靠性，成为困难巷道补强加固的主要手段。

但在现场施工和应用过程中，现有的锚索存在以下几个方面问题：①目前煤矿使用的小孔径锚索索体主要是1×7结构的钢绞线，公称直径为φ17.8mm或φ21.6mm。在松散煤(岩)体，若采用湿式作业，由于钻杆的震动及水流冲刷下会导致实际所成的钻孔直径比设计的钻孔直径大，从而造成钻孔直径、锚索直径、和树脂药卷直径“三径”不匹配，再加上锚固剂本身有时被挤压变形。因此进行锚固时，锚索搅拌不到锚固剂或锚固剂搅拌不充分，从而易造成锚索的锚固效果差或出现失锚的情况；②对于松散破碎的煤(岩)体，普通锚索锚固效果得不到保障。而一旦锚索锚固失效，将导致上部煤(岩)层难以形成复合承载体结构，造成松软强流变煤(岩)体在高地应力作用下产生大变形，无法起到抑制巷道围岩变形与破坏，保证顶板稳定性的作用，严重影响施工安全和施工进度。因此，改善锚索的锚固效果，提高锚索预应力对于发挥锚索的承载能力、有效控制巷道围岩变形非常重要，同时避免新修巷道二次扩修和重复支护，有利于降低巷道支护成本。

技术实现要素：

为解决由于“三径”不匹配导致的钻孔内锚索搅拌不到锚固剂或锚固剂搅拌不均匀，树脂药卷没有破裂，锚固剂没有挤出和充分搅拌，不能完全充满内锚固头区域的钻孔，锚固剂与锚索和孔壁黏结不密实，锚索有效锚固长度短，锚固效果差、质量不可靠等问题，本发明提供了一种带刺头加强锚固锚索及其使用方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种带刺头加强锚固锚索，包括锚索索体和刺头装置，锚索索体为钢绞线，刺头装置由一根金属丝组成，缠绕固定在锚索索体上，且该金属丝的两个端头钩合拧成一个麻花状的外露刺头，该麻花状的外露刺头与锚索索体的中轴线构成一个夹角。

所述金属丝的一端穿过锚索索体的多股钢绞线内部，固定在锚索索体上，另一端缠绕布置在锚索索体上，并缠绕成多匝，每匝紧密排列成一排，两个端头钩合拧成的麻花状的外露刺头朝向锚索内锚固端。

所述金属丝缠绕8～15匝，长度为25～50mm。

所述外露刺头的外露长度为5～10mm。

所述外露刺头与锚索索体的中轴线所成夹角为30°。

所述外露刺头的根部距离锚索内锚固端的长度为100～200mm。

一种带刺头加强锚固锚索的使用方法，其步骤为：

在锚索钻孔成型后，安装锚索之前，先将锚固剂药卷送至钻孔底部，然后将锚索索体推入锚索钻孔中，待锚索索体将锚固剂缓慢推入眼底后，将锚索钻机与锚索索体连接，开动锚索钻机，边搅拌边将锚索索体推进至孔底，在搅拌过程中，带刺头加强锚固锚索的刺头装置的外露刺头高速旋转，将锚固剂药卷钩住并划破，从而使锚固剂搅拌地更充分，充满整个钻孔区域；等锚固剂凝固后，依次安装锚索托盘、垫片和锚具，进行锚索预紧工作。

有益效果：本发明的显著技术效果体现在以下几方面：

1、带刺头新型锚索由标准矿用小孔径树脂锚固预应力锚索和用8～13#铁丝加工的刺头装置组成，结构简单，易于加工；

2、利用现有设备即可完成对带刺头加强锚固新型锚索的制作。使用虎头钳将加工好的8～13#铁丝安装固定在锚索索体上，做成如图1所示的刺头装置后，利用现有的锚索钻机和锚固剂即可完成新型锚索的安装。锚索施工过程简单，劳动强度低；施工材料易得，价格低廉；

3、由于前期湿式打眼水力冲孔将钻孔直径扩大，普通锚索存在无法搅破药卷，锚固剂搅拌不充分，致使锚固效果得不到保障。该新型锚索刺头装置的钩合处在锚索钻机的带动下高速旋转，像一把锋利的刀，可以很容易地划破药卷，而使锚固剂顺利挤出，搅拌均匀，达到充分锚固的效果；

4、与普通锚索相比，该带刺头加强锚固新型锚索可以更均匀地搅拌锚固剂，使锚固剂更密实地充满钻孔区域，提高锚固体与钻孔围岩的粘结应力。尤其对于松软破碎煤(岩)体，提升幅度较大，能充分发挥锚索索体的锚固作用，减小巷道支护成本。

附图说明

图1是本发明的带刺头加强锚固锚索的结构示意图；

图2是图1的a-a向断面图；

图3是本发明的带刺头加强锚固锚索安装示意图；

图中：1-锚索索体，2-刺头装置，201-外露刺头，3-钻孔，4-锚固剂，5-锚具，6-垫片，7-锚索托盘。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示为本发明的一种带刺头加强锚固锚索，包括锚索索体1和刺头装置2，锚索索体1为1×7结构的钢绞线，刺头装置2由一根铁丝组成，铁丝的一端穿过锚索索体1的一股外圈的钢绞线，夹在该外圈的钢绞线与钢绞线的中芯线之间，固定在锚索索体1上，另一端缠绕布置在锚索索体上1，并缠绕成8～15匝，每匝紧密排列成一排，l2一般为25～50mm；两个端头钩合拧成的麻花状的外露刺头201朝向锚索内锚固端，外露刺头201的外露长度为5～10mm，外露刺头201与锚索索体1的中轴线所成夹角为30°，外露刺头201的根部距离锚索内锚固端的长度l1为100～200mm左右。本发明中，锚索索体1采用的矿用标准小孔径树脂锚固预应力锚索1×7结构的钢绞线索体，其公称直径d1为φ17.8mm或φ21.6mm；铁丝的直径为d3，外加缠绕铁丝处的索体总直径d2约为φ24～28mm。

本发明中采用8～13#铁丝加工刺头装置，一端穿过锚索索体上的一股钢绞线，被紧紧地挤压在钢绞线和中芯线之间，这样做的好处可以使锚索在安装的过程中，不会因刺头装置与锚索索体间打滑沿锚索索体向锚索外端滑移，从而达到加强锚固的效果，提高锚索的锚固作用。这样既增加锚索索体的直径，设置的刺头又容易钩住和划破树脂锚固剂。在松软破碎煤(岩)体中，锚索钻孔成孔效果不理想，特别是在流变煤(岩)体中，采用湿式作业时，在水流冲刷下会导致实际所成的钻孔直径比设计的钻孔直径大，造成锚索安装时，锚索搅拌不到树脂锚固剂，或锚索的锚固作用降低。正是针对这种技术难题，开发了本专利。本发明结构简单、使用安全、材料易获取，成本低廉。现场施工中安装速度快、效果好；劳动强度低。既能在松软破碎煤(岩)体中，提高锚索的锚固性能，又能解决在强流变煤(岩)体中锚索失锚率高，难以锚固的技术难题。为流变煤(岩)体中保证锚索安装时的顺利锚固创造条件，还能使锚固剂搅拌均匀并完全充满钻孔底部锚固区域；既能起到锚索及时主动支护的作用，又能提高锚索在流变煤(岩)体中的锚固力，防止锚索失效。从而减少巷道支护成本，最大限度地发挥锚索支护材料的支护性能，为有效控制流变煤(岩)体变形提供较好的技术保障。

如图3所示，本发明的使用方法为：

在锚索钻孔3成型后，安装锚索之前，先将锚固剂药卷送至钻孔底部，然后将锚索索体1推入锚索钻孔3中，待锚索将锚固剂3缓慢推入眼底后，将锚索钻机与锚索索体1连接，开动锚索钻机，边搅拌边将锚索索体1推进至孔底，在搅拌过程中，锚索索体1上的刺头装置2的外头刺头201高速旋转，像一把锋利的刀，很方便地将锚固剂药卷钩住并划破，从而使树脂锚固剂4搅拌地更充分，充满整个钻孔区域；同时锚索索体1上缠绕的铁丝也加大了锚索索体的直径。这种局部直径被加大了的锚索，起到增强锚固的效果，提供更强的锚固力。等锚固剂凝固后，依次安装锚索托盘7、垫片6和锚具5，进行锚索预紧工作，使其达到设计预紧力。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。