空心注浆锚杆结构及注浆方法与流程

1.本发明涉及煤矿巷道支护技术领域，具体而言，涉及一种空心注浆锚杆结构及注浆方法。


背景技术：

2.随着煤炭资源开采深度和开采强度的增加，地质条件、煤岩体性质、开采布局等也愈加复杂，随之而来的巷道大变形现象也愈加明显，巷道支护工作也变得极为重要。锚杆作为支护工程中的常用设备，利用锚杆将破碎的岩块连接成整体，使破碎岩体能够处于稳定、安全的状态，具有成本低、支护效果好、操作简便、使用灵活、占用施工净空少等优点。然而，锚杆“偏移”、“拔出”、“注浆不充分”问题严重影响了煤岩巷道中的锚固效果。
3.现有技术中对空心锚杆的设计及其施工方法已有较系统的研究，但在以下几方面还存在不足：1、现有的注浆锚杆虽然杆体使用螺旋结构，增大了与孔壁的摩擦，但是伴随着开采扰动、上覆压力等因素的影响，巷道围岩会产生变形，极易造成顶板锚杆的拔出或滑落；2、现有的注浆锚杆注浆方式，不利于浆液对围岩裂隙的填充，尤其对于一些破碎的软岩巷道。注浆锚杆施工方式是在锚杆安装到位后向锚杆与钻孔间隙内注浆，使浆液灌入围岩裂隙内，从而达到提高围岩强度的目的。但在实际巷道支护工作中，“由外向内”的注浆方式，对注浆泵的注浆压力要求极高，压力过高会引起喷浆、溢浆，压力过低又不能完全填充裂隙。而且注浆通道极易被钻孔内碎石堵塞，造成注浆过程中断，无法保证对围岩裂隙的完全填充。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种空心注浆锚杆结构及注浆方法，以解决现有技术中的空心注浆锚杆结构容易出现滑落的问题。
5.为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种空心注浆锚杆结构，包括：杆体，杆体的中心具有注浆孔，杆体的侧壁具有多组限位结构，多组限位结构沿杆体的轴线方向间隔设置；止挡套筒，止挡套筒设置在注浆孔的内壁上，止挡套筒具有多组连通孔组，多组连通孔组和多组限位结构一一对应设置，注浆孔通过连通孔组和限位结构连通；多组加强结构，加强结构可移动地设置在限位结构中，且加强结构的至少一部分穿出限位结构，多组加强结构和多组限位结构一一对应设置，加强结构的两端在杆体的径向的两个方向上分别和止挡套筒、限位结构止挡配合，加强结构用于穿入钻孔的内壁中。
6.进一步地，限位结构包括沿杆体周向分布的多个限位孔，连通孔组包括多个子通孔，加强结构包括多个加强锥，加强锥可移动地设置在限位孔中，注浆孔通过子通孔和限位孔连通，加强锥朝向注浆孔的端面和止挡套筒的外壁止挡配合，加强锥的侧壁和限位孔的内壁止挡配合，且加强锥背离注浆孔的一端穿出限位孔，多个限位孔和多个子通孔一一对应设置，多个加强锥和多个限位孔一一对应设置。
7.进一步地，加强锥为圆锥，限位孔具有相互连通的第一开口和第二开口，第一开口
的孔径小于第二开口的孔径，子通孔的孔径小于第二开口的孔径，子通孔的孔径大于圆锥底面的直径，第一开口的孔径小于圆锥底面的直径，圆锥直径小的一端穿出第一开口。
8.进一步地，在沿杆体的周向上，任意相邻的两个限位孔之间的夹角为90
°
。
9.进一步地，杆体的外径为25-32mm，注浆孔的直径为10-15mm。
10.进一步地，空心注浆锚杆结构还包括锚头和止浆塞，锚头和杆体的一端连接，止浆塞套设在杆体的另一端，止浆塞用于封堵杆体和钻孔内壁之间形成的缝隙口。
11.进一步地，空心注浆锚杆结构还包括锚杆托盘和螺母，锚杆托盘套设在杆体的另一端，锚杆托盘和止浆塞抵接，螺母和杆体外壁上的螺纹部分连接，以将锚杆托盘固定。
12.进一步地，加强结构由钢材料制成。
13.根据本发明的另一方面，提供了一种注浆方法，注浆方法应用于上述的空心注浆锚杆结构，包括：
14.在围岩上钻孔，并清洗钻孔；
15.向钻孔中插入空心注浆锚杆结构中的杆体，通过空心注浆锚杆结构中的止浆塞封堵杆体和钻孔内壁之间形成的缝隙口；
16.将注浆管插入空心注浆锚杆结构中的注浆孔中，向杆体和钻孔内壁之间注浆，注浆压力为p1；
17.待浆液充满杆体和钻孔内壁之间的缝隙后，通过注浆管向注浆孔内注浆，注浆压力为p2，p2＞p1，空心注浆锚杆结构中的加强结构被压出，且加强结构的一端穿入钻孔的内壁中；
18.待浆液充满注浆孔后，停止注浆，将注浆孔堵住；
19.安装空心注浆锚杆结构中的锚杆托盘和螺母。
20.进一步地，包括：向钻孔中插入杆体之前，将加强结构的侧壁和空心注浆锚杆结构中的限位孔的内壁粘接。
21.应用本发明的技术方案，提供了一种空心注浆锚杆结构，包括：杆体，杆体的中心具有注浆孔，杆体的侧壁具有多组限位结构，多组限位结构沿杆体的轴线方向间隔设置；止挡套筒，止挡套筒设置在注浆孔的内壁上，止挡套筒具有多组连通孔组，多组连通孔组和多组限位结构一一对应设置，注浆孔通过连通孔组和限位结构连通；多组加强结构，加强结构可移动地设置在限位结构中，且加强结构的至少一部分穿出限位结构，多组加强结构和多组限位结构一一对应设置，加强结构的两端在杆体的径向的两个方向上分别和止挡套筒、限位结构止挡配合，加强结构用于穿入钻孔的内壁中。采用该方案，将加强结构的两端在杆体的径向的两个方向上分别和止挡套筒、限位结构止挡配合，这样既能够保证加强结构不会掉入注浆孔内，又保证在向注浆孔中注浆时，加强结构不会脱离限位结构，且能够穿入钻孔的内壁中，从而加强了杆体和钻孔之间的连接强度，有效解决了现有技术中的空心注浆锚杆结构容易出现滑落的问题。设置多组限位结构、多组连通孔组和多组加强结构，且多组连通孔组和多组限位结构一一对应设置，多组加强结构和多组限位结构一一对应设置，这样进一步增强了杆体和钻孔之间的连接强度。
附图说明
22.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示
意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
23.图1示出了本发明的实施例提供的空心注浆锚杆结构的剖视图；
24.图2示出了图1中a处的局部放大图；
25.图3示出了图1中空心注浆锚杆结构的俯视图；
26.图4示出了图1中空心注浆锚杆结构注浆完成后的剖视图；
27.图5示出了图4中空心注浆锚杆结构注浆完成后的俯视图。
28.其中，上述附图包括以下附图标记：
29.10、杆体；11、注浆孔；12、限位结构；121、限位孔；
30.20、止挡套筒；21、连通孔组；211、子通孔；
31.30、加强结构；31、加强锥；
32.40、锚头；
33.50、止浆塞；
34.60、锚杆托盘；
35.70、螺母；
36.80、钻孔。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.如图1至图5所示，本发明的实施例提供了一种空心注浆锚杆结构，包括：杆体10，杆体10的中心具有注浆孔11，杆体10的侧壁具有多组限位结构12，多组限位结构12沿杆体10的轴线方向间隔设置；止挡套筒20，止挡套筒20设置在注浆孔11的内壁上，止挡套筒20具有多组连通孔组21，多组连通孔组21和多组限位结构12一一对应设置，注浆孔11通过连通孔组21和限位结构12连通；多组加强结构30，加强结构30可移动地设置在限位结构12中，且加强结构30的至少一部分穿出限位结构12，多组加强结构30和多组限位结构12一一对应设置，加强结构30的两端在杆体10的径向的两个方向上分别和止挡套筒20、限位结构12止挡配合，加强结构30用于穿入钻孔80的内壁中。
39.采用该方案，将加强结构30的两端在杆体10的径向的两个方向上分别和止挡套筒20、限位结构12止挡配合，这样既能够保证加强结构30不会掉入注浆孔11内，又保证在向注浆孔11中注浆时，加强结构30不会脱离限位结构12，且能够穿入钻孔80的内壁中，从而加强了杆体10和钻孔80之间的连接强度，有效解决了现有技术中的空心注浆锚杆结构容易出现滑落的问题。设置多组限位结构12、多组连通孔组21和多组加强结构30，且多组连通孔组21和多组限位结构12一一对应设置，多组加强结构30和多组限位结构12一一对应设置，这样进一步增强了杆体10和钻孔80之间的连接强度。
40.其中，限位结构12包括沿杆体10周向分布的多个限位孔121，连通孔组21包括多个子通孔211，加强结构30包括多个加强锥31，加强锥31可移动地设置在限位孔121中，注浆孔
11通过子通孔211和限位孔121连通，加强锥31朝向注浆孔11的端面和止挡套筒20的外壁止挡配合，加强锥31的侧壁和限位孔121的内壁止挡配合，且加强锥31背离注浆孔11的一端穿出限位孔121，多个限位孔121和多个子通孔211一一对应设置，多个加强锥31和多个限位孔121一一对应设置。采用上述设置方式，将加强锥31朝向注浆孔11的端面和止挡套筒20的外壁止挡配合，加强锥31的侧壁和限位孔121的内壁止挡配合，这样在向注浆孔11内注浆时，浆液会将推动加强锥31向钻孔80的内壁方向移动，由于加强锥31背离注浆孔11的一端穿出限位孔121，这样加强锥31能够穿入钻孔80的内壁中。并且将多个限位孔121和多个子通孔211一一对应设置，多个加强锥31和多个限位孔121一一对应设置，进一步增强了杆体10和钻孔80之间的连接强度。
41.进一步地，加强锥31为圆锥，限位孔121具有相互连通的第一开口和第二开口，第一开口的孔径小于第二开口的孔径，子通孔211的孔径小于第二开口的孔径，子通孔211的孔径大于圆锥底面的直径，第一开口的孔径小于圆锥底面的直径，圆锥直径小的一端穿出第一开口。将子通孔211的孔径设置车小于第二开口的孔径，且子通孔211的孔径大于圆锥底面的直径，这样能够对加强锥31的端面起到止挡作用，防止加强锥31掉入注浆孔11中；将第一开口的孔径小于圆锥底面的直径，这样第一开口能够对加强锥31起到止挡作用，防止加强锥31从限位孔121中穿出。
42.在本实施例中，在沿杆体10的周向上，任意相邻的两个限位孔121之间的夹角为90
°
。将任意相邻的两个限位孔121之间的夹角设置成90
°
，这样能够使杆体10受到均匀的水平压力，保证杆体10在注浆过程中不会因为发生偏移而影响注浆效果。
43.具体地，杆体10的外径为25-32mm，注浆孔11的直径为10-15mm。将杆体10的外径设置成25-32mm，且注浆孔11的直径设置成10-15mm，在保证杆体10的自身结构强度的情况下，可根据实际情况调整杆体10和注浆孔11的大小。
44.在本实施例中，空心注浆锚杆结构还包括锚头40和止浆塞50，锚头40和杆体10的一端连接，止浆塞50套设在杆体10的另一端，止浆塞50用于封堵杆体10和钻孔80内壁之间形成的缝隙口。设置止浆塞50，能够将杆体10和钻孔80内壁之间形成的缝隙口进行封堵，保证浆液不会漏出；设置锚头40，便于将杆体10穿入钻孔80中。
45.其中，空心注浆锚杆结构还包括锚杆托盘60和螺母70，锚杆托盘60套设在杆体10的另一端，锚杆托盘60和止浆塞50抵接，螺母70和杆体10外壁上的螺纹部分连接，以将锚杆托盘60固定。设置锚杆托盘60，能够和止浆塞50抵接，保证止浆塞50不会发生掉落；将螺母70和杆体10外壁上的螺纹部分连接，这样能够将锚杆托盘60进行固定。
46.具体地，加强结构30由钢材料制成。将加强结构30由钢材料制成，具有强度高、抗弯曲性强的优点。
47.本发明的又一实施例提供了一种注浆方法，注浆方法应用于上述的空心注浆锚杆结构，包括：在围岩上钻孔80，并清洗钻孔80；向钻孔80中插入空心注浆锚杆结构中的杆体10，通过空心注浆锚杆结构中的止浆塞50封堵杆体10和钻孔80内壁之间形成的缝隙口；将注浆管插入空心注浆锚杆结构中的注浆孔11中，向杆体10和钻孔80内壁之间注浆，注浆压力为p1；待浆液充满杆体10和钻孔80内壁之间的缝隙后，通过注浆管向注浆孔11内注浆，注浆压力为p2，p2＞p1，空心注浆锚杆结构中的加强结构30被压出，且加强结构30的一端穿入钻孔80的内壁中；待浆液充满注浆孔11后，停止注浆，将注浆孔11堵住；安装空心注浆锚杆
结构中的锚杆托盘60和螺母70。
48.采用该方案，将加强结构30的两端在杆体10的径向的两个方向上分别和止挡套筒20、限位结构12止挡配合，这样既能够保证加强结构30不会掉入注浆孔11内，又保证在向注浆孔11中注浆时，加强结构30不会脱离限位结构12，且能够穿入钻孔80的内壁中，从而加强了杆体10和钻孔80之间的连接强度，有效解决了现有技术中的空心注浆锚杆结构容易出现滑落的问题。设置多组限位结构12、多组连通孔组21和多组加强结构30，且多组连通孔组21和多组限位结构12一一对应设置，多组加强结构30和多组限位结构12一一对应设置，这样进一步增强了杆体10和钻孔80之间的连接强度。
49.其中，包括：向钻孔80中插入杆体10之前，将加强结构30的侧壁和空心注浆锚杆结构中的限位孔121的内壁粘接。这样设置，能够保证在向注浆孔11进行注浆时，加强结构30不会发生偏移而影响注浆效果。
50.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。