一种带有高压释能增透功能的中空注浆锚杆及其使用方法与流程

本发明涉及煤矿巷道注浆加固，具体而言，涉及一种带有高压释能增透功能的中空注浆锚杆及其使用方法。

背景技术：

1、深井软岩动压巷道在我国煤矿巷道支护中一直是一个难点。随着矿井开采强度增加，工作面开采设备也日益大型化，为保证巷道运输、通风等要求，其断面积越来越大，很多矿井巷道开掘断面超过20m2。在浅部矿井的支护技术无法解决深部软岩巷道围岩控制的难题，深部煤矿安全、高效开采面临着巨大挑战。大采深、大断面软岩巷道在高地应力与强采动叠加作用下，深部裂隙岩体发生持续性流变、围岩整体移动、巷道变形严重、煤岩软化、裂隙闭合、围岩渗透性差，锚杆、锚索支护预应力达不到设计值，无法及时发挥作用，巷道大变形后，巷道内部经常出现锚杆、锚索破断、支护构件损坏失效、巷道表面大范围鼓包等问题。采用普通注浆材料与常规注浆工艺，注浆压力低，浅部漏浆严重，深部注不进，注浆量少，达不到预期加固效果，也无法同锚杆、锚索形成完整稳定的支护圈。

2、劈裂注浆是一种主动岩土改性技术，依靠高压注浆设备产生劈裂效果，以达到增加注浆量的目的。现有的劈裂注浆方法往往应用于地表或浅部岩土加固工程，劈裂对象多为软弱土层，或者渗透性较好的砂土层，注浆压力较低，一般不超过15mpa，对注浆材料也没有太特殊性要求。而深井巷道中存在大量因高应力作用而造成的煤岩软化、裂隙闭合围岩，起劈压力大，采用普通高压注浆工艺技术难以形成劈裂效果将浆液注入这种低渗透围岩，以起到注浆加固作用。千米深井软岩巷道围岩埋深大、地应力高、渗透性差等特点对高压劈裂注浆工艺、材料与装备提出了更高的技术要求。

3、基于以上问题，近年来不少具有多级压力和复杂功能的锚杆形式和支护方法被不断地开发出来，如专利201210412801.x，201420442454.x，202110979797.4，202110854492.0，202210587377.6以及202210955920.3等，但是这些注浆锚杆支护形式和方法只能应用于特定的巷道围岩注浆中，仍存在诸多的缺陷。为此设计了一种带有高压释能增透功能的中空注浆锚杆及其使用方法。

技术实现思路

1、为了弥补以上不足，本发明提供了一种带有高压释能增透功能的中空注浆锚杆及其使用方法，旨在改善上述背景技术中的问题。

2、本发明实施例提供了一种带有高压释能增透功能的中空注浆锚杆，包括水箱、压力调节泵、内层中空注浆锚杆杆体和外层中空注浆锚杆杆体，所述水箱的底部通过第一软管与所述压力调节泵的输入端连通设置，所述压力调节泵的输出端通过第二软管与所述内层中空注浆锚杆杆体的一端连通设置，所述外层中空注浆锚杆杆体套接在所述内层中空注浆锚杆杆体的外侧；

3、所述内层中空注浆锚杆杆体的外表面开设有第一溢浆孔，所述内层中空注浆锚杆杆体的顶端设置有弹簧，所述内层中空注浆锚杆杆体的尾端螺纹连接有内杆螺母，所述外层中空注浆锚杆杆体通过内杆螺母与所述内层中空注浆锚杆杆体固定连接；

4、所述外层中空注浆锚杆杆体的外表面开设有第二溢浆孔，所述第二溢浆孔与所述第一溢浆孔连通，所述外层中空注浆锚杆杆体的上端螺纹连接有止浆塞，所述止浆塞的上端焊接有垫片，所述垫片的一侧设有外杆螺母，所述外层中空注浆锚杆杆体的另一端通过螺纹连接部螺纹连接有锚头。

5、在一种具体的实施方案中，所述外层中空注浆锚杆杆体的尾部与所述内层中空注浆锚杆杆体螺纹连接。

6、在一种具体的实施方案中，所述内杆螺母与所述外层中空注浆锚杆杆体之间设置有橡胶密封垫，所述橡胶密封垫套接在所述内层中空注浆锚杆杆体的圆周上。

7、在一种具体的实施方案中，所述第一溢浆孔设置有若干组，若干组所述第一溢浆孔均匀的分布在所述内层中空注浆锚杆杆体的圆周上。

8、在一种具体的实施方案中，最靠近所述锚头一端的所述第一溢浆孔的外端口处设置有射孔喷嘴。

9、在一种具体的实施方案中，所述螺纹连接部与所述外层中空注浆锚杆杆体之间缠绕设置有密封胶带。

10、在一种具体的实施方案中，所述水箱的顶部固定设置有进料口，所述进料口的一侧固定安装有伺服电机，所述伺服电机的输出端传动连接有搅拌轴，所述搅拌轴上固定设置有搅拌杆，所述搅拌杆设置在所述水箱内部，所述搅拌杆设置为8字型杆。

11、在一种具体的实施方案中，所述锚头设置为成锥形结构，所述止浆塞设置为圆台形结构。

12、一种带有高压释能增透功能的中空注浆锚杆的使用方法，包括以下步骤：

13、s1.首先利用锚固剂将安装好锚头的外层中空注浆锚杆杆体固定在钻孔中，并依次安装好止浆塞、垫片和外杆螺母；

14、s2.将内层中空注浆锚杆杆体放置入外层中空注浆锚杆杆体内，并安装好橡胶密封垫和内杆螺母；

15、s3.将压力调节泵连接到内层中空注浆锚杆杆体上，打开压力调节泵，将压力调整至25-30mpa，通过弹簧和高压水推动内层中空注浆锚杆杆体顶端的第一溢浆孔与外层中空注浆锚杆杆体布置的第二溢浆孔对齐，高压水经过射孔喷嘴喷出形成水射流，破碎软岩巷道围岩；

16、s4.调整压力调节泵使压力降到25mpa以下，随着压力的减小，弹簧逐渐恢复，内层中空注浆锚杆杆体后部的第一溢浆孔与外层中空注浆锚杆杆体布置的第二溢浆孔对齐，开始注浆；

17、s5.注浆完成后，拆除内杆螺母、橡胶密封垫、卸下内层中空注浆锚杆杆体。

18、在一种具体的实施方案中，所述s4中开始注浆前还包括将注浆浆液通过进料口加入水箱内，利用伺服电机带动搅拌轴带动搅拌杆对注浆浆液进行搅拌，保持注浆浆液的均匀。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果：

20、本发明对于现有的传统注浆锚杆而言，解决了深井软岩巷道围岩埋深大、地应力高、渗透性差造成的注浆浆液注不进去、浆液外漏的困扰；本发明中，在软岩巷道深部等渗透性较差的位置通过高压水射流大大提高了软岩巷道围岩的渗透性，利用高压释能增透，增加注浆量，起到注浆加固的作用，具有广泛的实用价值。

技术特征：

1.一种带有高压释能增透功能的中空注浆锚杆，其特征在于，包括水箱(1)、压力调节泵(2)、内层中空注浆锚杆杆体(4)和外层中空注浆锚杆杆体(3)，所述水箱(1)的底部通过第一软管与所述压力调节泵(2)的输入端连通设置，所述压力调节泵(2)的输出端通过第二软管与所述内层中空注浆锚杆杆体(4)的一端连通设置，所述外层中空注浆锚杆杆体(3)套接在所述内层中空注浆锚杆杆体(4)的外侧；

2.根据权利要求1所述的一种带有高压释能增透功能的中空注浆锚杆，其特征在于，所述外层中空注浆锚杆杆体(3)的尾部与所述内层中空注浆锚杆杆体(4)螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的一种带有高压释能增透功能的中空注浆锚杆，其特征在于，所述内杆螺母(11)与所述外层中空注浆锚杆杆体(3)之间设置有橡胶密封垫(12)，所述橡胶密封垫(12)套接在所述内层中空注浆锚杆杆体(4)的圆周上。

4.根据权利要求1所述的一种带有高压释能增透功能的中空注浆锚杆，其特征在于，所述第一溢浆孔(15)设置有若干组，若干组所述第一溢浆孔(15)均匀的分布在所述内层中空注浆锚杆杆体(4)的圆周上。

5.根据权利要求4所述的一种带有高压释能增透功能的中空注浆锚杆，其特征在于，最靠近所述锚头(6)一端的所述第一溢浆孔(15)的外端口处设置有射孔喷嘴(13)。

6.根据权利要求1所述的一种带有高压释能增透功能的中空注浆锚杆，其特征在于，所述螺纹连接部(7)与所述外层中空注浆锚杆杆体(3)之间缠绕设置有密封胶带。

7.根据权利要求1所述的一种带有高压释能增透功能的中空注浆锚杆，其特征在于，所述水箱(1)的顶部固定设置有进料口(16)，所述进料口(16)的一侧固定安装有伺服电机(17)，所述伺服电机(17)的输出端传动连接有搅拌轴(18)，所述搅拌轴(18)上固定设置有搅拌杆(19)，所述搅拌杆(19)设置在所述水箱(1)内部，所述搅拌杆(19)设置为8字型杆。

8.根据权利要求1所述的一种带有高压释能增透功能的中空注浆锚杆，其特征在于，所述锚头(6)设置为成锥形结构，所述止浆塞(8)设置为圆台形结构。

9.一种带有高压释能增透功能的中空注浆锚杆的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种带有高压释能增透功能的中空注浆锚杆的使用方法，其特征在于，所述s4中开始注浆前还包括将注浆浆液通过进料口(16)加入水箱(1)内，利用伺服电机(17)带动搅拌轴(18)带动搅拌杆(19)对注浆浆液进行搅拌，保持注浆浆液的均匀。

技术总结
本发明提供了一种带有高压释能增透功能的中空注浆锚杆及其使用方法，属于煤矿巷道注浆加固技术领域。包括水箱、压力调节泵、内层中空注浆锚杆杆体和外层中空注浆锚杆杆体，所述水箱的底部通过第一软管与所述压力调节泵的输入端连通设置，所述压力调节泵的输出端通过第二软管与所述内层中空注浆锚杆杆体的一端连通设置，所述外层中空注浆锚杆杆体套接在所述内层中空注浆锚杆杆体的外侧；本发明软岩巷道深部等渗透性较差的位置通过高压水射流大大提高了软岩巷道围岩的渗透性，利用高压释能增透，增加注浆量，起到注浆加固的作用，具有广泛的实用价值。

技术研发人员：朱乐章,王连国,王多春,张浩,丁可,黄北海
受保护的技术使用者：淮北矿业股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22