利用注浆锚索进行分段注浆的方法与流程

本发明涉及岩土工程支护技术，尤其涉及矿用注浆锚索。

背景技术：

目前，随着煤矿开采深度的增加，煤矿生产过程中巷道支护与修复的难度也不断增大，注浆成为解决目前支护难题的一种有效的手段与方法。注浆方式分为普通注浆与分段注浆。普通注浆是从孔口安装注浆管向里注浆，工艺简单，但浆液扩散范围不均匀，尤其对于非均质性的地层；分段注浆可以达到扩散范围均匀的注浆效果，相比普通注浆的优势更加显著。目前的分段注浆方法主要有钻杆后退式、袖阀管后退式两种注浆方法。钻杆后退式注浆方法采用钻杆一次性成孔，钻杆直接作为注浆管，利用钻杆后退实现后退式分段注浆，但是该注浆方法在不同注浆段之间缺乏有效的隔离措施，导致注浆可控性有限，不能保证所有的浆液进入目标注浆区段；为了克服钻杆后退式的不足，有的采用袖阀管后退式，袖阀管后退式注浆主要由注浆外管及注浆芯管两种注浆管构成，注浆芯管两端均设置有止浆塞，利用内部芯管的移动实现分段，浆液进入两个止浆塞之间的被注介质；由于袖阀管后退式注浆结构和施工程序较为复杂，在大规模注浆施工过程中易发生构件损坏等情况，降低注浆效率。cn109098687公开了一种裂隙岩体的单止浆塞后退式分段注浆装置及方法，所述装置包括内管、外管、注水管、膨胀式止浆塞、内管阀门、外管阀门、注水管阀门、内管单向阀和外管单向阀；所述的膨胀式止浆塞被外管贯通并固定在外管之上，所述的注水管与膨胀式止浆塞内部相连通，可通过注水管向膨胀式止浆塞内注水使膨胀式止浆塞膨胀，膨胀式止浆塞注水压力要高于设计注浆压力，保证在设计注浆压力下膨胀式止浆塞能承受住浆液对其施加的压力，达到分段堵孔密封的目的。这种人工注水分段密封方式操作复杂，施工速度慢效率低下，不易推广使用。

另外，目前对于围岩整体性比较差的巷道还采用注浆锚索。注浆锚索是将锚索体安装在锚孔中，再向锚孔中高压注浆，浆液通过锚孔进入围岩缝隙中，将破碎围岩胶结成整体。注浆锚索起到注浆和锚索锚固双重作用。目前比较先进的注浆锚索是中空注浆锚索。中空注浆锚索是由多根钢绞线螺旋缠绕在注浆芯管上构成的索体，通过注浆芯管向锚孔中高压注浆。目前的中空注浆锚索注浆时采用注浆塞在孔口封堵浆液，浆液从注浆芯管前端出来后由里向外返流注入围岩裂隙，类似于普通注浆，所以存在浆液扩散范围不均匀的缺陷。目前的注浆锚索结构还不能用于分段注浆，其优势得不到充分发挥。

技术实现要素：

为了解决现有中空注浆锚索不能分段注浆的问题，本发明提供一种利用注浆锚索进行分段注浆的方法。

一种利用注浆锚索进行分段注浆的方法，如下：

首先在巷道中布置注浆设备，按照设计在巷道围岩中钻注浆锚孔，再向注浆锚孔中装入中空注浆锚索，然后再将中空注浆锚索连接注浆设备进行孔内注浆，对围岩裂隙进行加固；其特征在于，所述的中空注浆锚索由多根钢绞线螺旋缠绕在注浆芯管上构成索体，索体顶端设有锚固头，通过锚固头用锚固剂将索体锚固在注浆锚孔的底部；中空注浆锚索的注浆芯管为软塑注浆管，索体后端焊接上高强度钢管和配有锁具，高强度钢管与软塑注浆管紧密连接，在高强度钢管的外端头设有外螺纹和空心六角螺母，通过空心六角螺母可实现与浆液输送管接头的快速连接；索体锚固在注浆锚孔的底部后，再在孔外用加载装置施加预紧力，然后用锁具锁紧使索体承载；根据设计的注浆段数，在注浆芯管的分段位置上加工上若干出浆孔，在出浆孔位置的钢绞线与注浆芯管之间安装上支撑套，通过支撑套使索体在该位置撑开形成膨胀节，膨胀节的钢绞线之间张开形成出浆缝隙，并在膨胀节后部套上自密封止浆塞，使自密封止浆塞套住出浆缝隙的后部，出浆缝隙的前部裸露；注浆时，浆液首先逐个充满自密封止浆塞的空腔，在注浆压力下使其膨胀，封堵住每个注浆段两端的孔壁间隙，自然分成若干注浆段，使浆液均匀的扩散到围岩裂隙中。

所述的自密封止浆塞，是一个外形为椭球形的弹性管，弹性管的最大外径小于注浆锚孔直径，以便顺利推入注浆锚孔中，弹性管的内径小于索体直径，依靠自身弹性套紧在索体上，其中弹性管的管腔中间部分为椭球形空腔。

为了防止自密封止浆塞在向注浆孔中安装过程中错位滑动，在索体的膨胀节后部位上固定有定位环。

为了使索体在围岩变形中有让压作用，在索体的孔外紧贴岩壁位置安装上高强球形托盘。

本发明的工作原理和有益效果是，浆液进入注浆芯管后，从膨胀节处流出，由于部分膨胀节被自密封止浆塞套住，浆液会首先逐个充满自密封止浆塞的空腔，在注浆压力下使其迅速膨胀，封住每个注浆段两端的孔壁间隙，自然形成注浆段，浆液会均匀的扩散，注入围岩裂隙中；由于自密封止浆塞外形为椭球形，使止浆塞具有一定的长度，中间部分为椭球形空腔，具有较大的收缩空间；中间壁薄，在浆液压力下首先在径向产生较大的变形，将空隙堵塞密实，同时在浆液固结过程中保证了自密件不会缩小导致漏浆，也解决了钻孔与止浆塞之间大小难以匹配的难题，起到密封与止浆的作用，提高了止浆塞对各种不同岩性钻孔的适应能力，达到自然分段注浆的目的。

附图说明

图1是实施例的示意图；图2是图1局部放大图，图中更清楚显示膨胀节自密封情况；图3是自密封止浆塞的构造图。

图例说明，1-空心六角螺母，2-高强度钢管，3-锁具，4-高强球形托盘，5-定位环,6-支撑套，7-自密封止浆塞，8-注浆芯管，9-出浆孔，10-注浆锚孔，11-围岩，12-钢绞线，13-锚固头，14-卡子，15-出浆缝隙，16-椭球形空腔。

具体实施方式

如图1所示，一种利用注浆锚索进行分段注浆的方法，如下：

首先在巷道中布置注浆设备，按照设计在巷道围岩11中钻注浆锚孔10，再向注浆锚孔10中装入中空注浆锚索，然后再将中空注浆锚索连接注浆设备进行孔内注浆，对围岩裂隙进行加固；其中，所述的中空注浆锚索由多根钢绞线12螺旋缠绕在注浆芯管8上构成索体，索体顶端设有锚固头13，通过锚固头13用锚固剂将索体锚固在注浆锚孔10的底部；中空注浆锚索的注浆芯管8为软塑注浆管，索体后端焊接上高强度钢管2和配有锁具3，高强度钢管2与注浆芯管8紧密连接，并用卡子14卡紧；在高强度钢管2的外端头设有外螺纹和空心六角螺母1，通过空心六角螺母1可实现与浆液输送管接头的快速连接；索体锚固在注浆锚孔10的底部后，再在孔外紧贴岩壁位置安装上高强球形托盘4，用加载装置施加预紧力，然后用锁具3锁紧使索体承载。

如图2所示，根据设计的注浆段数，在注浆芯管8的分段位置上加工上若干出浆孔9，在出浆孔9位置的钢绞线12与注浆芯管8之间安装上支撑套6，通过支撑套6使索体在该位置撑开形成膨胀节，膨胀节的钢绞线之间张开形成出浆缝隙15，并在膨胀节后部套上自密封止浆塞7，使自密封止浆塞7套住出浆缝隙15的后部，出浆缝隙15的前部裸露；注浆时，浆液首先逐个充满自密封止浆塞7的空腔16，在注浆压力下使其迅速膨胀，封堵住每个注浆段两端的孔壁间隙，自然分成若干注浆段，使浆液均匀的扩散到围岩裂隙中。

如图3所示，所述的自密封止浆塞7，是一个外形为椭球形的弹性管，弹性管的最大外径小于注浆锚孔10直径，以便顺利推入注浆锚孔中，弹性管的内径小于索体直径，依靠自身弹性套紧在索体上，其中弹性管的管腔中间部分为椭球形空腔16。

为了防止自密封止浆塞7在向注浆锚孔10安装过程中错位滑动，在索体的膨胀节后部位上固定有定位环5。