一种针对分区破裂化巷道围岩加固的分段锚固式锚杆的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种锚杆，属于岩土工程锚固支护技术领域，特别是涉及一种针对分区破裂化巷道围岩加固的分段锚固式锚杆，适用于采矿工程、隧道工程等深部地下工程的巷道围岩支护。
【背景技术】
[0002]目前，交通运输、煤炭开采及国防建设等越来愈多的工程涉及到地下深部围岩结构的稳定性支护问题。已有研究表明:在地下深部工程的开挖过程中(隧道开挖、矿井开挖等)，围岩破坏的一个重要特征是深部巷道围岩结构的分区破裂化现象，即深部巷道围岩的岩体在高地应力、高温及裂隙发育等地质条件下，其变形和破坏出现沿开挖巷道径向的破裂区与非破裂区(完整区)交替出现的现象。
[0003]锚杆是地下结构围岩支护中普遍使用的一种人工加固装置，它的锚固作用可以使构筑物与围岩紧密结合成为一个整体，并对岩体径向及非径向变形具有一定的控制，从而达到稳定支护的目的。
[0004]当前已有数量众多的用于加固地下工程围岩的锚杆，按其锚固力产生机制可分为机械型锚杆和黏结性锚杆。但其针对的对象均是单一破裂区围岩的支护，即在开挖后只在临空面附近围岩中出现一个破裂区。对于深部巷道围岩的支护来说，由于其特有的分区破裂化特性，在利用上述锚杆进行加固时，会出现一些新的围岩加固的问题。例如:使用黏结型锚杆时，在深部围岩的高应力、高温及水的作用下，其相应的胶结材料更易发生变质变形、压碎破坏等从而使杆体与胶结材料、胶结材料与岩体材料间失去黏固力导致锚杆失去锚固效果，锚杆的长期使用性难以保障；使用机械式锚杆时若不考虑深部巷道围岩的分区破裂化特性，锚头一旦位于岩层破裂区，其锚固效果将大打折扣，严重时甚至会导致锚杆完全失锚而被整体拉出，并且传统的将单一锚头锚固于围岩完整区的机械式锚杆有时很难提供足够的锚固力；对于某些预应力锚杆来说，若不考虑深部巷道围岩的分区破裂化特性而直接将锚杆打入岩体并进行预应力张拉，虽然有时锚杆可以满足预应力的张拉要求，但位于围岩破裂区的锚固段实际上没有承担太多抗拉/抗剪能力，造成了材料的巨大浪费。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于，提供一种适用于深部巷道围岩加固的分段锚固式锚杆装置，充分利用了分区破裂围岩的多个完整区围岩提供机械锚固力，并结合了对破裂区进行注浆加固来提高破裂区围岩整体稳固性，黏结套件亦可提供一定黏结锚固力。
[0006]为解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案是:一种针对分区破裂化巷道围岩加固的分段锚固式锚杆，包括设于围岩完整区的主要持力构件嵌固套件，以及与所述嵌固套件连接的设于围岩破裂区的黏结套件。
[0007]进一步的，所述嵌固套件包括嵌固套件杆体，所述嵌固套件杆体外套有涨体，涨体外覆有涨片，所述涨片一端可张开，一端通过紧箍环固定在所述嵌固套件杆体上。
[0008]进一步的，所述嵌固套件杆体与涨体为螺纹连接，涨体可随着嵌固套件杆体的旋转而上下移动，将涨片涨开或收拢。
[0009]进一步的，所述黏结套件包括黏结套件杆体，以及套装在所述黏结套件杆体上的对中环，所述黏结套件杆体设有若干注浆孔。
[0010]进一步的，所述黏结套件杆体外表面设有防滑纹。
[0011]进一步的，所述黏结套件也可为一实心杆体。
[0012]进一步的，所述嵌固套件与所述黏结套件通过连接套连接。
[0013]本发明提供的分段锚固式锚杆针对性强、锚固力高、组装方便，可根据深部巷道围岩的分区破裂化特性进行科学的组装锚固，并能够考虑开挖围岩巷道支护的时机问题，将锚杆的锚固与深部围岩分区破裂化特性、现代围岩支护理论结合在一起，使深部巷道围岩的锚杆支护更具科学性、合理性。
【附图说明】
[0014]图1为本发明在围岩破裂区与完整区中的部分锚固示意图；
[0015]图2为本发明在相邻破裂区锚固结构示意图；
[0016]图3为本发明嵌固套件结构示意图；
[0017]图4为本发明黏结套件结构示意图。
[0018]图5为本发明另一较佳实施例锚固结构示意图。
[0019]图中:A—围岩破裂区—围岩完整区；la—嵌固套件杆体；lb—黏结套件杆体；lc一实心杆体；2—涨体；3—涨片；4一紧箍环；5—连接套；6—注楽孔；7—导管；8—保护套；9一对中环；10—止浆塞；11 一垫板；12—减磨垫圈；13—紧固螺母；14一围岩完整区的嵌固套件；15—围岩破裂区的黏结套件
【具体实施方式】
[0020]下面结合实施例对本发明的实施方式作进一步描述。
[0021]实施例1:
[0022]如图1-图4所示，一种针对分区破裂化巷道围岩加固的分段锚固式锚杆，包括设于围岩完整区B用于持力的嵌固套件14，以及与所述嵌固套件14通过连接套5进行连接的设于围岩破裂区A的黏结套件15。
[0023]所述嵌固套件14中，嵌固套件杆体la与涨体2通过螺旋丝连接，涨体2可随着嵌固套件杆体la的顺时针旋转而向上移动。
[0024]嵌固套件杆体la可通过旋转穿过涨体2，嵌固套件杆体la两端设有与连接套5连接的外丝。
[0025]涨片3外部设有锯状倒齿以加大与外部岩体间摩擦力，涨片3内部紧贴涨体2，张开后亦可紧贴环抱涨体2，涨片3设计为三片，各片体间留有缝隙。
[0026]涨片3底端设有紧箍环4，紧箍环4 一方面可以限制涨体2的向上最大位移，使涨片3不至于过分张开而最终涨破损坏，另一方面，紧箍环4还可以一定程度上增大涨片3的张开度，并使它们同步张开。
[0027]通过连接套5多个套件之间可以相互连接组装。
[0028]所述黏结套件15中，黏结套件杆体lb外表面设有防滑螺旋纹，更进一步的设计是可合理增大杆体lb的螺纹程度以加大其与浆体间黏结力。
[0029]黏结套件杆体lb两端设有外丝与连接套5连接。
[0030]杆体lb设有一定范围的注浆孔6，注入的浆液可以以一定半径随着岩土体破裂缝隙进行扩散，更进一步的设计为可根据需求进行压力注浆，并通过合理布置锚杆间距使注浆形成的胶结面相互重合形成网状胶结体，进一步提高破裂区围岩的完整性；每一杆体lb注浆孔6附近设有对中环9以确保注浆后杆体lb具有一定厚度的浆体保护层。
[0031]锚杆底部设有排气管7、止浆塞10和垫板11防止浆液外溢；锚杆底部的垫板11可以加大尾端轴力，并也可以满足施加预应力的情况；减磨垫圈12使紧固螺母13与垫板11紧密接触，一定程度防止了锚杆的偏心受力或应力集中。
[0032]锚杆顶端还设有保护套8。
[0033]以下是本实施例具体实施步骤说明:
[0034]先根据深部巷道围岩的破裂区与完整区范围，将嵌固套件14与黏结套件15进行不同数量及次序的合理组装。
[0035]钻孔、清理、植入锚杆，顺时针旋转末端杆体使嵌固套件14的涨片3张开一定程度以提供瞬时锚固力。
[0036]根据设计所提供的最优锚固时间，可在深部巷道围岩变形达到一定程度后，再进行注浆锚固以保护胶结体，使黏结套件15的锚固力最大化。
[0037]锚杆在嵌固套件14与黏结套件15的共同作用下，锚固力得到进一步的保障；若需要进行预应力张拉，注浆也可以在预应力张拉后实施，进一步保障了锚杆的预应力不受损失，大大提高了深部巷道围岩的自承能力和稳定性；支护结束后，如需要回收锚杆，只需将杆体逆时针转动使涨体2向下移动，即可去除涨片3与孔侧壁围岩间嵌固力和摩擦力，从而可将锚杆顺利拉出。
[0038]实施例2:
[0039]如图5所示，本实施例当仅依靠位于多个完整区的嵌固套件14所提供的锚固力已经能够满足工程要求，此时，可将黏结套件15设置为一实心杆体lc并放弃注浆，其余设计同实施例1 一样，只利用位于多个完整区的嵌固套件14进行分段锚固即可。
[0040]以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所做的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种针对分区破裂化巷道围岩加固的分段锚固式锚杆，其特征在于，包括设于围岩完整区的主要持力构件嵌固套件(14)，以及与所述嵌固套件(14)连接的设于围岩破裂区的黏结套件(15)。2.根据权利要求1所述的一种针对分区破裂化巷道围岩加固的分段锚固式锚杆，其特征在于，所述嵌固套件(14)包括嵌固套件杆体(la)，所述嵌固套件杆体(la)外套有涨体(2)，涨体(2)外覆有涨片(3)，所述涨片(3) —端可张开，一端通过紧箍环(4)固定在所述嵌固套件杆体(la)上。3.根据权利要求2所述的一种针对分区破裂化巷道围岩加固的分段锚固式锚杆，其特征在于，所述嵌固套件杆体(la)与涨体(2)为螺纹连接，涨体(2)可随着嵌固套件杆体(la)的旋转而上下移动，将涨片(3)涨开或收拢。4.根据权利要求1所述的一种针对分区破裂化巷道围岩加固的分段锚固式锚杆，其特征在于，所述黏结套件(15)包括黏结套件杆体(lb)，以及套装在所述黏结套件杆体(lb)上的对中环(9)，所述黏结套件杆体(lb)设有若干注浆孔(6)。5.根据权利要求4所述的一种针对分区破裂化巷道围岩加固的分段锚固式锚杆，其特征在于，所述黏结套件杆体(lb)外表面设有防滑纹。6.根据权利要求1所述的一种针对分区破裂化巷道围岩加固的分段锚固式锚杆，其特征在于，所述黏结套件(15)为一实心杆体(lc)。7.根据权利要求1-6中任意一项所述的一种针对分区破裂化巷道围岩加固的分段锚固式锚杆，其特征在于，所述嵌固套件(14)与所述黏结套件(15)通过连接套(5)连接。
【专利摘要】本发明公开了一种针对分区破裂化巷道围岩加固的分段锚固式锚杆，包括主要持力构件嵌固套件(14)，以及与所述嵌固套件(14)连接的黏结套件(15)。装置安装后嵌固套件(14)位于围岩完整区B，黏结套件(15)位于围岩破碎区A，利用多个完整区围岩作为主要锚固持力层，并结合对破裂区围岩的注浆加固以实现对具有分区破裂化特征深部围岩的稳定性支护目的。本发明考虑了深部巷道围岩的分区破裂化特征，提高了锚杆的整体锚固力，增加了围岩整体稳固性，使深部巷道围岩的锚杆锚固更具针对性、科学性。
【IPC分类】E21D21/00
【公开号】CN105422153
【申请号】CN201511009948
【发明人】苏永华, 李帅, 刘少峰, 方砚兵, 苏雅
【申请人】湖南大学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年12月29日