矿用注浆锚索束的制作方法

本实用新型涉及矿山锚固支护领域，特别是一种用于矿山软岩、破碎带、深井、高应力区等复杂困难条件下的巷道支护或加固的矿用注浆锚索束。

背景技术：

随着矿井开采深度逐年增加，地质条件愈加复杂，矿压愈来愈大，巷道支护难度也越来越大。国内将中空注浆锚杆、中空注浆锚索用于深部高应力复杂地质条件下的巷道支护，取得一定效果，但对于某些特殊条件，仍然存在支护强度不够、支护范围不足、巷道变形量大的问题，对于这种特殊复杂困难条件下巷道支护也有采用组合锚索支护的，但这种组合锚索一方面无法实现强力端锚，只能在钻孔注浆后再对锚索束进行张拉。由于注浆压力低，注浆效果、浆液扩散范围难以保证，仅相当于实现锚索全锚；另一方面由于锚索束自重大，需要提前现场捆扎注浆管和排气管，使安装过程需多人配合，施工难度大，且锚索束注浆前需要固定，以防锚索束从钻孔中滑出，导致施工工序复杂、劳动强度高、效率低。

技术实现要素：

为了克服已有技术对深部高应力地质条件复杂的巷道用注浆锚索束支护强度低、支护范围小、施工难度大、工序复杂的诸多不足，本实用新型提供一种矿用注浆锚索束，能达到在煤矿深部高应力区、软岩和破碎带巷道支护和加固的要求，具有支护范围大、支护强度高、施工便利的优点。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种矿用注浆锚索束，由多根锚索索体、锥形止浆塞、托盘、锁具等构成。其中，所述的多根锚索索体含三种不同用途的注浆锚索索体：端锚注浆锚索索体、全锚注浆锚索索体和排气注浆锚索索体；还包括套在各锚索索体上的端锚止浆塞、锚索固定架，以及紧箍。

为端锚段止浆用的端锚止浆塞安置在锚索束端锚段的下端；端锚止浆塞下方设有防止其下滑的紧箍；为各锚索索体固定位置的锚索固定架安置在锚索束全锚段的中间。

三种注浆锚索索体均包括钢丝、由钢丝螺旋包裹的上下连接的柔性圆管和尾部刚性圆管、尾部的连接套及丝堵；其中，柔性圆管是分别位于三种注浆锚索索体芯部的中下部的柔性圆管Ⅰ、柔性圆管Ⅱ、柔性圆管Ⅲ的总称。但是，索体的柔性圆管的上端口位置及其上部的构件各不相同，不同之处是：

①端锚注浆锚索索体内的柔性圆管Ⅰ上方有刚性圆管Ⅰ，柔性圆管Ⅰ的上端口与刚性圆管Ⅰ的下端口相连接，二者的接口位于紧箍锁住位置的下方；刚性圆管Ⅰ的上方有刚性圆杆Ⅰ，刚性圆杆Ⅰ与刚性圆管Ⅰ的上端口与刚性圆杆Ⅰ之间有间隔，该间隔位于端锚段内，间隔长度不超过40mm；刚性圆管Ⅰ的上端口即端锚注浆的出浆口；刚性圆杆Ⅰ与其外围的钢丝在索体端头固联一体。

②全锚注浆锚索索体内的柔性圆管Ⅱ的上方，自下而上依次设有刚性圆杆Ⅱ、刚性圆管Ⅱ、另一刚性圆杆Ⅰ。

柔性圆管Ⅱ的上端口与刚性圆杆Ⅱ下端之间有间隔，该间隔位于紧箍下方，其位置低于排气注浆锚索索体排气口的位置，该间隔长度不超过40mm；柔性圆管Ⅱ的上端口即全锚注浆的出浆口。

在刚性圆杆Ⅱ上端与刚性圆管Ⅱ的下端口之间有间隔，间隔长度不超过40mm；刚性圆管Ⅱ的下端口即端锚注浆的下出气口。

在刚性圆管Ⅱ的上端口与另一刚性圆杆Ⅰ之间有间隔，该间隔位于端锚段内、高于端锚注浆锚索出浆口的位置，间隔长度不超过40mm。刚性圆管Ⅱ(8b)的上端口即端锚注浆的排气口。

柔性圆管Ⅱ的上端套有撑开钢丝利于出浆的涨环，涨环的上端口与柔性圆管Ⅱ的上端口对齐。

刚性圆杆Ⅱ为粗短杆，其长度为80mm～120mm。另一刚性圆杆Ⅰ与其外围的钢丝在索体端头固联一体。

③排气注浆锚索索体内的柔性圆管Ⅲ上方有刚性圆杆Ⅲ，刚性圆杆Ⅲ的上端在端锚段内、与其外围的钢丝在索体端头固联一体，其下端位于紧箍锁住位置的下方、但高于全锚注浆锚索索体的刚性圆管Ⅱ下端口的位置。刚性圆杆Ⅲ的下端与柔性圆管Ⅲ的上端口之间有间隔，间隔长度不超过40mm；柔性圆管Ⅲ的上端口即全锚注浆的排气口。

柔性圆管Ⅲ的上端套有撑开钢丝利于排气的涨环，涨环的上端口与柔性圆管Ⅲ的上端口对齐。

锚索固定架由圆形框架及其周边至少两个倒钩构成；倒钩具有弹性。圆形框架直径小于钻孔，圆形框架加倒钩后的外径大于钻孔直径；圆形框架有与锚索数量相同的通孔；通孔直径大于等于注浆锚索索体的直径；锚索固定架安置在注浆锚索全锚段的中间，套在各注浆锚索索体上。

端锚止浆塞由锚索固定架及其圆形框架的上侧或上下两侧敷上的弹性材料层构成。弹性材料层的直径大于等于锚索固定架的外径，弹性材料层上留有数量与圆形框架的锚索通孔数量相同且位置对应的通孔。端锚止浆塞及其下方的紧箍套在端锚段下端的锚索索体上。

本实用新型的有益效果是：

①矿用注浆锚索束通过多根不同的注浆锚索索体组合，可利用端锚注浆锚索索体进行端锚注浆、端锚止浆塞止浆，实现端锚，从而保证锚索束实现强力端锚固定，有利于及时张拉预紧，保证锚索束初支护强度。实现超长深部强力锚固，支护范围可达15m，甚至更大。对于极松软破碎和深部高应力巷道支护效果显著。

②利用多根不同注浆锚索索体组合，每根注浆锚索索体自带芯管，可实现端锚、注浆和排气作用，不需现场捆扎注浆管和排气管，施工工序极大简化，有利于提高效率，降低劳动强度。

③通过带倒钩的端锚止浆塞可实现锚索束及时固定，并由锚索固定架配合可减小安装阻力，防止锚索束安装过程意外滑落，增大安全系数。

④结构简单，加工方便，成本较低。

附图说明

图1：矿用注浆锚索束一种的结构示意图主视图。

图2：图1中矿用注浆锚索束的A-A’断面图。

图3：图1中矿用注浆锚索束的B-B’断面图。

图4：图1中矿用注浆锚索束的C-C’断面图。

图5a：端锚止浆塞结构示意图俯视图。

图5b：端锚止浆塞结构示意图主视图。

图6a：锚索固定架结构示意图俯视图。

图6b：锚索固定架结构示意图主视图。

图中：1-端锚注浆锚索索体、2-全锚注浆锚索索体、3-排气注浆锚索索体、4-端锚止浆塞、5-紧箍、6-托盘、7-锁具、8a-刚性圆管Ⅰ、8b-刚性圆管Ⅱ、8c-刚性圆管Ⅲ、9a-刚性圆杆Ⅰ、9b-刚性圆杆Ⅱ、9c-刚性圆杆Ⅲ、10a-柔性圆管Ⅰ、10b-柔性圆管Ⅱ、10c-柔性圆管Ⅲ、11-连接套、12-丝堵、13-锚索固定架、14-钢丝、15-涨环、16-锥形止浆塞。10-柔性圆管10a、10b、10c的总代号。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例：

在图1中示出矿用注浆锚索束的一种结构。它由端锚注浆锚索索体1、全锚注浆锚索索体2、排气注浆锚索索体3、端锚止浆塞4、紧箍5、涨环15、锚索固定架13、锥形止浆塞16、托盘6和锁具7等构成。

端锚止浆塞4安置在锚索束端锚段的下端,为端锚段止浆所用。端锚止浆塞4下方设有紧箍5，防止端锚止浆塞4下滑；锚索固定架13安置在锚索束全锚段的中间，为各锚索索体固定位置所用。端锚止浆塞4、锚索固定架13以及紧箍5套在注浆锚索索体上。

端锚注浆锚索索体1、全锚注浆锚索索体2、排气注浆锚索索体3三种注浆锚索索体，均由钢丝14、通过钢丝14螺旋包裹上下连接的柔性圆管10和尾部刚性圆管8c、尾部的连接套11及丝堵12等构成；其中，柔性圆管10是分别位于三种注浆锚索索体芯部的中下部的柔性圆管Ⅰ(10a)、柔性圆管Ⅱ(10b)、柔性圆管Ⅲ(10c)的总称。但是，索体的柔性圆管10的上端口位置及其上部的构件各不相同，不同之处是：

①端锚注浆锚索索体1内的柔性圆管Ⅰ(10a)上方有刚性圆管Ⅰ(8a)，柔性圆管Ⅰ(10a)的上端口与刚性圆管Ⅰ(8a)的下端口连接，二者的接口位于紧箍5锁住位置的下方，防止安装紧箍5时，索体径缩松弛。刚性圆管Ⅰ(8a)的上方有刚性圆杆Ⅰ(9a)，刚性圆管Ⅰ(8a)的上端口与刚性圆杆Ⅰ(9a)之间有间隔，该间隔位于端锚段内，间隔长度不超过40mm，以15mm～25mm为宜。刚性圆管Ⅰ(8a)的上端口即用端锚注浆锚索1进行端锚注浆的出浆口。刚性圆杆Ⅰ(9a)与其外围的钢丝14在索体端头固联一体。

②全锚注浆锚索索体2内的柔性圆管Ⅱ(10b)上方，自下而上依次设有刚性圆杆Ⅱ(9b)、刚性圆管Ⅱ(8b)、另一刚性圆杆Ⅰ(9a)。

柔性圆管Ⅱ(10b)的上端口与刚性圆杆Ⅱ(9b) 下端之间有间隔，该间隔位于紧箍5下方，其位置低于排气注浆锚索索体3排气口的位置；该间隔的长度不超过40mm，以15mm～25mm为宜。柔性圆管Ⅱ(10b)的上端口即用全锚注浆锚索索体2进行全锚注浆的出浆口。

在刚性圆杆Ⅱ(9b)上端与刚性圆管Ⅱ(8b)的下端口之间有间隔，间隔长度不超过40mm，以15mm～25mm为宜。刚性圆管Ⅱ(8b)的下端口即用端锚注浆锚索索体1进行端锚注浆的下出气口。

在刚性圆管Ⅱ(8b)的上端口与另一刚性圆杆Ⅰ(9a)之间有间隔；该间隔位于端锚段内、高于端锚注浆锚索索体出浆口的位置；该间隔的长度不超过40mm，以15mm～25mm为宜。刚性圆管Ⅱ(8b)的上端口即用端锚注浆锚索索体1进行端锚注浆的排气口。

柔性圆管Ⅱ(10b)的上端套有涨环15。涨环15的作用是撑开钢丝14、利于出浆。涨环15的上端口与柔性圆管Ⅱ(10b)的上端口对齐。

刚性圆杆Ⅱ(9b)为粗短杆，其长度以80mm～120mm为宜；该长度需要确保刚性圆管Ⅱ(8b)流出的浆液不会流入柔性圆管Ⅱ(10b)内。刚性圆杆Ⅱ(9b)以两端为粗头的短杆为优选。

另一刚性圆杆Ⅰ(9a)与其外围的钢丝14在索体端头固联一体。

③排气注浆锚索索体3内的柔性圆管Ⅲ(10c)上方有刚性圆杆Ⅲ(9c)。刚性圆杆Ⅲ(9c)的上端在端锚段内、与其外围的钢丝在索体端头固联一体，其下端位于紧箍5锁住位置的下方、但高于全锚注浆锚索索体2的刚性圆管Ⅱ(8b)下端口的位置。刚性圆杆Ⅲ(9c)的下端与柔性圆管Ⅲ(10c)的上端口之间有间隔，间隔长度不超过40mm，以15mm～25mm为宜。柔性圆管Ⅲ(10c)的上端口即用全锚注浆锚索索体2进行全锚注浆的排气口。

柔性圆管Ⅲ(10c)的上端套有涨环15；涨环15的上端口与柔性圆管Ⅲ(10c)的上端口对齐。涨环15的作用是撑开钢丝14、利于全锚注浆的排气口排气。

排气注浆锚索索体3的柔性圆管Ⅲ(10c)上端口除了作全锚注浆的排气口，还可以用作二次注浆的注浆口。

上下连接的柔性圆管10和尾部刚性圆管8c是通过端口插接或对接外加套管的方式连接的。柔性圆管Ⅰ(10a)的上端口与刚性圆管Ⅰ(8a)的下端口的连接也是以同样方式相连接。

图2中示出矿用注浆锚索束A-A’断面处的结构，即在端锚段内，排气注浆锚索索体3的刚性圆杆Ⅲ(9c)、全锚注浆锚索索体2的刚性圆管Ⅱ(8b)、端锚注浆锚索索体1的刚性圆管Ⅰ(8a)的结构。钢丝14为八根、表面有螺旋肋，左旋螺旋状缠绕在注浆锚索索体的芯管上。

图3中示出矿用注浆锚索束B-B’断面处的结构，即在全锚段内顶部，排气注浆锚索索体3的柔性圆管Ⅲ(10c)及其涨环15、全锚注浆锚索索体2的刚性圆管Ⅱ(8b)、端锚注浆锚索索体1 的刚性圆管Ⅰ(8a)的结构。

图4中示出矿用注浆锚索束C-C’断面处的结构，即在全锚段内、其顶部之下，排气注浆锚索索体3的柔性圆管Ⅲ(10c)、全锚注浆锚索索体2的刚性圆杆Ⅱ(9b)、端锚注浆锚索索体1的柔性圆管Ⅰ(10a)的结构。

锚索固定架13：由圆形框架及其周边至少两个倒钩构成。倒钩具有一定的弹性。圆形框架直径小于钻孔，圆形框架加倒钩后的外径大于钻孔直径。圆形框架有与锚索数量相同的通孔；通孔的直径略大于或等于各锚索索体的直径。它安置在注浆锚索束全锚段的中间、套在各注浆锚索索体上，为锚索索体固定位置所用。可以为一件或多件；为多件时，间隔布置。

图6a、图6b示出锚索固定架13的一种结构。锚索固定架13的圆形框架是用钢筋焊接的圆环框架，圆环框架周边的倒钩是三个弹簧钢丝倒钩；圆环框架内有与锚索索体数量相同的圆环，即三个圆环；圆环的内圆孔即三根注浆锚索索体的通孔，圆环的内圆孔径略大于或等于注浆锚索索体的直径。圆环框架用钢筋焊接，倒钩用弹簧钢丝加工。

端锚止浆塞4：由锚索固定架13及其圆形框架的上侧或上下两侧敷上的弹性材料层构成。弹性材料层的直径大于等于锚索固定架13的外径，弹性材料层上留有数量与圆形框架的锚索通孔数量相同且位置对应的通孔。端锚止浆塞4安置在注浆锚索端锚段的下端，为端锚段注浆时止浆所用。

图5a、图5b示出端锚止浆塞4的一种结构。它是在图6a、图6b所示的锚索固定架13的圆环形框架的上下两侧敷上弹性材料层构成的；弹性材料层上有三个均布的圆孔与三个圆环的内圆孔对应。弹性材料采用弹性塑料或橡胶。

紧箍5：位于端锚止浆塞4下方、套在各注浆锚索索体上。作用是防止端锚止浆塞4下滑，保证在安装过程中端锚止浆塞4随锚索束一起置入钻孔深部。紧箍5为圆形套管；采用套管颈缩或焊制套管等方式固定于锚索束端锚段下端。也可以捆扎固定钢丝，防止破散。

三注浆锚索索体的尾部刚性圆管8c和钢丝14与连接套11为螺纹联接或焊接、固联一体。尾部的连接套11的尾部装有丝堵12，防止注浆后浆液回流。

除上述外，矿用注浆锚索束还包括位于锚索束下端、于钻孔孔口处由里向外依次布置的锥形止浆塞16、托盘6、锁具7。锥形止浆塞16、托盘6、锁具7上都有对应的三个孔，分别供端锚注浆锚索索体1、全锚注浆锚索索体2、排气注浆锚索索体3穿过所用。亦即锥形止浆塞16、托盘6、锁具7为三种注浆锚索索体所共用。

其它实施方式：

1.实施例中注浆锚索束是由端锚注浆锚索、全锚注浆锚索和排气注浆锚索三种注浆锚索索体各一根组合而成，它可以根据需要增加每一种注浆锚索索体的根数，也可以增加普通锚索即非注浆锚索的索体一根或多根。

2.锚索固定架的圆形框架也可以用圆板制作、其上加工注浆锚索的通孔及注浆流通的孔洞，其周边固定用弹簧钢丝加工的倒钩。

3.排气注浆锚索索体3的柔性圆管Ⅲ的上端口即全锚注浆的排气口，也可以作为二次注浆的注浆口。

4.端锚注浆锚索索体1的刚性圆管Ⅰ的上端口之下、端锚止浆塞4之上设置备用出浆口；全锚注浆锚索索体2的柔性圆管Ⅱ的上端口之下一定距离，设置备用出浆口。备用出浆口是加工在刚性圆管Ⅰ、柔性圆管Ⅱ管壁上的圆形孔或楔形口。

使用方法：

①在巷道的注浆锚索束钻孔施工完毕后，将注浆锚索束各锚索索体的端锚段逐一套入端锚止浆塞上的锚索索体通孔中，并将端锚止浆塞移至接近紧箍的位置；然后把注浆锚索束送入钻孔中，由紧箍阻挡，端锚止浆塞随锚索束进入钻孔内，并由卡在孔壁上的倒钩将锚索束固定住，防止其滑出钻孔。

②在安装注浆锚索束的过程中，在各锚索索体的全锚段按一定间距套入锚索固定架，并将其捆扎固定在锚索束上。注浆锚索束完全送入孔底后，依次安装锥形止浆塞、托盘和锁具。

③通过端锚注浆锚索索体对注浆锚索束的端锚段内进行注浆；注浆量根据端锚段长度所需浆液量提前算出；注浆材料采用速凝型有机化学材料或水泥浆液配合早强速凝外加剂等其他材料注浆，也可用其他注浆材料注浆。此时，端锚注浆锚索索体的柔性圆管Ⅰ上端的端锚注浆出浆口出浆；全锚注浆锚索索体的刚性圆管Ⅱ作为排气管，由刚性圆管Ⅱ上端的排气口、刚性圆管Ⅱ下端的下出气口进行排气，使注浆材料充满端锚段。

④待端锚段注浆完成并且完全凝固后，通过锁具对注浆锚索束进行张拉预紧。

⑤注浆锚索束张拉预紧完成后，通过全锚注浆锚索索体对注浆锚索束的全锚段进行注浆。注浆材料与端锚段的注浆材料相同。此时，由全锚注浆锚索索体的柔性圆管Ⅱ上端的全锚注浆出浆口出浆，排气注浆锚索索体的芯管作排气管，由其柔性圆管Ⅲ上端的排气口排气，使注浆材料充满全部钻孔及其周围裂隙。

⑥在注浆锚索束的安装支护完成后，根据巷道变形情况，还可以利用作排气管用、未被封堵的排气注浆锚索索体的芯管，进行二次注浆，加固新发育的围岩裂隙。此时，排气注浆锚索索体的柔性圆管Ⅲ上端的排气口，作二次注浆的出浆口。

本实用新型充分结合全锚支护机理和注浆加固机理，达到锚索束锚注加固的目的。利用端锚注浆锚索索体实施注浆端锚，利用全锚注浆锚索索体刚性圆管排气，在全锚注浆锚索索体注浆时又利用排气注浆锚索索体进行排气，还可以利用排气注浆锚索索体进行二次注浆。注浆锚索束各条注浆锚索索体之间相互配合，共同作用，保证了注浆锚固的可行性和可靠性，解决了国内深部高应力复杂困难条件下巷道支护难题。