一种带控制系统的浆囊袋注浆锚杆及使用方法与流程

本发明公开了一种带控制系统的浆囊袋注浆锚杆及使用方法，属于工程建设、锚杆固定技术领域。

背景技术：

目前，在隧道初期支护中，多用到锚杆注浆，在拱部跟顶部注浆完成 之后，由于压力作用，浆液回流，造成锚杆及注浆部分注浆不密实，有空 隙，从而造成注浆压力过大爆管伤人，并且注浆工程复杂，费时费力；浆囊袋注浆锚杆以其构造简单、施工便捷、效果良好而得到广泛认可，目前，煤矿巷道支护及隧道围岩控制过程中常用的普通锚杆的抗拉拔能力较低，尤其在富水软弱围岩稳定性控制工程施工质量难以保证，常出现锚杆锚固力衰减、注浆加固效果减弱等施工安全隐患，甚至引发支护失效、围岩失稳垮冒等安全生产事故，普通浆囊袋注浆锚杆技术就是在此工程背景下发展出来的，但是在煤矿巷道支护及隧道围岩控制过程中，由于注浆工艺过程大多依靠操作人员工程经验，注浆量和注浆压力缺乏精准控制，普遍存在跑浆、漏浆等技术难题，甚至因注浆压力过大发生爆管伤人事故。

申请号为CN201310166012.7的专利披露了一种带控制阀的注浆锚杆，包括注浆控制装置、止浆装置、杆体装置，注浆控制装置包括支撑壳体、调节单元、限位单元、注浆口以及溢浆口；可以防止浆液回流，使得注浆密实，操作简单，避免注浆时压力过大爆管伤人，但该发明没有浆囊袋，杆体固定，控制装置只能通过机械调节，操作不灵活，不能满足不同量的注浆需求，也不能达到很好的防止注浆因压力过大发生爆管伤亡的效果。

技术实现要素：

针对现有技术中的问题，本发明提供了一种杆体长度可以调节，利用电路的带控制系统的浆囊袋注浆锚杆及使用方法，本发明的技术方案如下：

一种带控制系统的浆囊袋注浆锚杆，包括杆体部分和控制部分，还包括杆体部分外部的壳体，所述控制部分包括并联的注浆部分和回浆部分及回浆部分上方的活动连接的控制电路部分，所述注浆部分有开口向下的注浆口，所述回浆部分有开口向上的回浆口，所述注浆口及回浆口两侧都有法兰，所述注浆部分和回浆部分右端都有调节器，所述回浆部分还包括调节结构，所述调节结构包括调节器及位于回浆口两端的法兰之间的弹簧及活塞片，所述弹簧一端与调节器固定连接，另一端与活塞片固定连接，通过法兰控制弹簧运动；所述控制电路部分包括相互并联的灯泡Ⅰ和灯泡Ⅱ及与两只灯泡串联的电源，所述灯泡Ⅰ上方有常开开关，所述电源连接有常开电磁阀。

本发明的杆体部分包括壳体、壳体右侧的金属垫板、壳体内的主筋及外部的浆囊袋、壳体端部的钻孔，所述主筋下方还有一端位于浆囊袋内的袋内注浆管，袋内注浆管一端设置在浆囊袋内，另一端与常开电磁阀连接，所述浆囊袋设在主筋和袋内注浆管外侧且封闭。

上述回浆口上方有金属球，所述金属球通过导电金属棒与控制电路部分的常开开关并联连接。

本发明通过注浆部分及回浆部分的设计控制注浆压力及注浆量，利于调节注浆效果，通过控制电路部分及调节结构的结合，及杆体部分中浆囊袋的结合，满足不同的注浆量的需求，通过控制电路部分中的常开开关及常开电磁阀的设计及金属球的结合，防止了浆液回流压力过大、易跑浆、漏浆等技术问题，控制电路部分可以拆卸，方便更换多次利用，维修，减少一个部件坏，需要整个装置都需要维修的成本。

优选的，上述主筋为中空的注浆锚杆，主筋由4-7根短主筋组成，所述短主筋之间有连接件，通过连接件及短主筋的设计能够灵活随实际需要调整主筋的长度。

优选的，上述金属垫板为中通的双通道垫板并用固定件固定在注浆锚杆体上，所述固定件为螺母，固定件能更牢固的将金属垫板固定在注浆锚杆的杆体上，通过双通道的垫板利于注浆的顺利进行。

优选的，上述连接件为一对环状的扣合件，这种连接方式简单易操作，结合紧密，也利于拆卸。

优选的，本发明的浆囊袋外有相互间距一定的可伸缩的三个约束带，约束带最短周长小于浆囊袋周长，所述约束带根据注浆量伸缩到需要大小，浆囊袋的这种结构的利于灵活随注浆需要调节浆囊袋大小，使用方便。

本发明的一种带控制系统的浆囊袋注浆锚杆的使用方法，使用步骤为：

（1）打开电源，通过控制部分中回浆部分的调节结构的调节器来调节弹簧长度，达到注浆压力的要求，在注浆部分进行注浆；

（2）注浆过程中当浆囊袋内浆液达到压力要求后导致袋内注浆管内压力增大，浆液就会通过袋内注浆管及主筋向后推动活塞片移动，从而改变弹簧形变，当浆液移动至回浆口开始溢出时，说明此时袋内注浆管内压力已达注浆压力要求；

（3）此时溢出的浆液推动金属球向外移动，支撑金属球的导电金属棒向下运动使得控制电路部分接通、点亮灯泡Ⅱ，导致常开电磁阀中线圈通电、常开电磁阀关闭；与此同时与金属球并联的常开开关由于通电而闭合，点亮灯泡Ⅰ；

（4）当回浆口里浆液不再溢出造成金属球恢复初始状态所导致灯泡Ⅱ所在支路断开，灯泡Ⅱ熄灭，不会让常开电磁阀由于断电而开启，控制浆液压力；

（5）当注浆满时，关闭电源，关闭注浆锚杆，卸下控制电路部分，继续下一根注浆锚杆进行注浆工艺。

优选的，上述袋内注浆管为PE管，材料来源易得，成本低。

优选的，上述浆囊袋为呈串珠状或葫芦状，由土工布或塑料膜材料制成。

本发明与现有技术相比有益效果：利用控制部分常开电磁阀的作用，防止浆囊袋内浆液回流，提高注浆质量；控制电路部分可拆卸并能重复使用，操作简单；使得注浆管内压力过大时可以控制常开电磁阀的开关来控制注浆压力，避免注浆压力过大发生事故；不仅能通过控制注浆形状来增强锚杆的抗拔能力，而且还可以通过控制系统精准控制注浆压力，解决了普通注浆锚杆浆液回流压力过大、易跑浆、漏浆等技术难题，具有结构简单成本低、安装快捷、可重复使用等优点，适应于煤矿、隧道等软弱围岩需注浆加固地质条件。

附图说明

图1为实施例1的整体结构图，图2为实施例2的整体结构图；图3为实施例4的整体结构图；图4为实施例1的连接件图；

其中：1-调节器；2-法兰；3-弹簧；4-活塞片；5-回浆口；6-金属球；601-导电金属棒；7-注浆口；8-常开开关；9-灯泡Ⅰ；901-灯泡Ⅱ；10-电源；11-常开电磁阀；12-螺母；13-金属垫板；14-主筋；1401-连接件；15-袋内注浆管；16-浆囊袋；1601-约束带；17-钻孔；18-壳体。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制；本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

实施例1

一种带控制系统的浆囊袋注浆锚杆，包括杆体部分和控制部分，还包括杆体部分外部的壳体18，控制部分包括并联的注浆部分和回浆部分及回浆部分上方的活动连接的控制电路部分，注浆部分有开口向下的注浆口7，回浆部分有开口向上的回浆口5，注浆口7及回浆口5两侧都有法兰2，注浆部分和回浆部分右端都有调节器1，回浆部分还包括调节结构，调节结构包括调节器1及位于回浆口5两端的法兰2之间的弹簧3及活塞片4，弹簧3一端与调节器1固定连接，另一端与活塞片4固定连接，通过法兰2控制弹簧3运动；控制电路部分包括相互并联的灯泡Ⅰ9和灯泡Ⅱ901及与两只灯泡串联的电源10，灯泡Ⅰ9上方有常开开关8，电源连10接有常开电磁阀11。

本实施例的杆体部分包括壳体18、壳体18右侧的金属垫板13、壳体18内的主筋14及外部的浆囊袋16、壳体18端部的钻孔17，主筋14下方还有一端位于浆囊袋16内的材质为PE管的袋内注浆管15，袋内注浆管15一端设置在浆囊袋16内，另一端与常开电磁阀11连接，浆囊袋16设在主筋14和袋内注浆管15外侧且封闭，回浆口5上方有金属球6，金属球6通过导电金属棒601与控制电路部分的常开开关8并联连接。

本实施例的主筋14为中空的注浆锚杆，主筋14由六根短主筋组成，短主筋之间有连接件1401即一对环状的扣合件；金属垫板13为中通的双通道垫板并用螺母12固定在注浆锚杆体上，浆囊袋16呈串珠状，有四颗串珠，由塑料膜材料制成，浆囊袋16外有相互间距一定的可伸缩的三个约束带1601，约束带1601最短周长小于浆囊袋周长，约束带1601根据注浆量伸缩到需要大小。

本实施例的使用方法的使用步骤为：

（1）打开电源10，通过控制部分中回浆部分的调节结构的调节器1来调节弹簧3长度，达到注浆压力的要求，在注浆部分进行注浆；

（2）注浆过程中当浆囊袋16内浆液达到压力要求后导致袋内注浆管15内压力增大，浆液就会通过袋内注浆管15及主筋14向后推动活塞片4移动，从而改变弹簧3形变，当浆液移动至回浆口5开始溢出时，说明此时袋内注浆管15内压力已达注浆压力要求；

（3）此时溢出的浆液推动金属球6向外移动，支撑金属球6的导电金属棒601向下运动使得控制电路部分接通、点亮灯泡Ⅱ901，导致常开电磁阀11中线圈通电、常开电磁阀11关闭；与此同时与金属球6并联的常开开关8由于通电而闭合，点亮灯泡Ⅰ9；

（4）当回浆口5里浆液不再溢出造成金属球6恢复初始状态所导致灯泡Ⅱ901所在支路断开，灯泡Ⅱ901熄灭，不会让常开电磁阀11由于断电而开启，控制浆液压力；

（5）当注浆满时，关闭电源10，关闭注浆锚杆，卸下控制电路部分，继续下一根注浆锚杆进行注浆工艺。

实施例2

本实施例与实施例1的不同为主筋由五根短主筋组成，浆囊袋16呈连续两个小一个大的串珠状，由土工布材料制成，浆囊袋16外有相互间距三个的可伸缩的约束带1601，本实施例的浆囊袋16由实施例1的最左侧的约束带1601伸长为一个大的串珠。

实施例3

本实施例与实施例2的不同为，浆囊袋16呈连续一个小一个大的串珠状，由塑料膜材料制成，本实施例的浆囊袋16由实施例2的最左侧的个约束带1601伸长为一个大的串珠。

将实施例1、实施例2及实施例3的三个实施例的产品用于注浆使用，经试验，没有出现注浆压力过大发生事故的情况；在锚杆的抗拔能力增加及对注浆压力的精准控制方面明显优于普通注浆锚杆，解决了普通注浆锚杆浆液回流压力过大、易跑浆、漏浆等技术难题，具有结构简单成本低、安装快捷、可重复使用等优点，适应于煤矿、隧道等软弱围岩需注浆加固地质条件。