[发明专利]一种高压喷射自振式全长粘结锚杆

说明书

技术领域

本发明涉及矿山、交通、水利、工程领域用的锚杆。

背景技术

在矿山工程、岩土工程、隧道工程等领域中，为防止地层和围岩变形或失稳而危及工程安全，需要对地层围岩进行支护加固，而锚杆支护加固技术是应用最为广泛的一种支护技术。锚杆支护既能充分地发挥岩土体自身的稳定能力，又对原岩扰动小、施工速度快、安全可靠、经济有效，因而在矿山支护、隧道支护、边坡支护、大型地下硐室支护，以及各类建筑物抗浮、抗倾覆工程中得到广泛的应用。其中，全长粘结锚杆的支护加固效果相比于普通锚杆更为有效。目前，地下工程进入深部开采时代，深部围岩自稳能力更差、裂隙更发育、破碎程度更高、应力环境更恶化，普通端锚锚杆的支护加固效果不理想，所以全长粘结锚杆等新型锚杆支护形式显得更为重要。

针对以上问题，本发明申请人在先申请了一种全长粘结预应力锚杆及其施工方法（申请号201010515664.3），意在为克服普通端锚存在的承载能力不足、锚杆拉断失效等问题提供一种新的结构形式。但工程应用表明，现有的全长粘结锚杆钻孔效率不高，尤其在深部地下工程中，岩石更加坚硬，导致锚杆施工过程中钻孔速度慢、工期长、效率低；同时，锚固剂一般直接塞入钻孔而并不加压或流动压力很低，很难侵入破碎或裂隙围岩体的深层，加固深度浅、范围小，即便采用注浆锚杆能将一定流动压力的泥浆压入围岩中、深层而实现全长粘结，但现有注浆锚杆耐压能力有待提高，全长粘结段浆体均匀性不良，以及钻孔效率低等问题也非常突出。

综上所述，现有全长粘结锚杆，普遍在坚硬岩石中钻孔速度慢、效率低、周期长，加固深度和范围有限，支护效果不甚理想，本发明一种高压喷射自振式全长粘结锚杆能较好解决上述支护难题。

发明内容

本发明的目的是克服现有注浆锚杆的不足，提供一种高压喷射自振式全长粘结锚杆，解决深部地下工程中围岩支护加固难题，既可以作为永久支护，又可以用作临时支护。

本发明一种高压喷射自振式全长粘结锚杆的构造是：由振冲射流钎头、自振动发生器、锚杆体、高压密封塞、托盘、螺母构成。

所述的振冲射流钎头是高压喷管、复位弹簧、高压射流通道、刀翼、镶齿构成，高压喷管为圆锥-圆柱型，采用高强耐磨硬质合金材料YG8N，前部圆锥段设有导流作用的锥状进口，降低流动阻力和压力损失，尾部圆柱段对流体起到加速作用而产生高速射流喷出，高压喷管数量可根据岩石坚硬度和泵压条件设置3~6个，复位弹簧为作用是使振冲射流钎头完成一个冲击循环后迅速复位，刀翼数量可根据岩石坚硬程度设置为3~6个，冠部曲线为短抛物线型，镶齿为耐冲击聚晶金刚石复合片，可在振动冲击作用下高效破碎岩石。

所述的自振动发生器是由异形截面的前拨齿、后拨齿、锚杆内腔、卡槽构成，前拨齿连接锚杆体，后拨齿连接卡槽，卡槽连接振动射流钎头，前拨齿和后拨齿旋转过程中的交错移动产生轴向冲击，旋转一周完成一个冲击循环，实现高频冲击钻孔孔底坚硬岩石。

所述的锚杆体为中空高强杆体，外表面设有螺棱搅拌片，螺棱宽度10~20mm，螺距50~100mm，输运方向逆向于钻进方向，可以将锚固剂向钻孔孔口方向输运过程中充分搅拌，形成粘结层，实现均匀、全长粘结。

所述的高压密封塞为圆盘环状渐进抛物线型高强树脂，通过前端托盘和螺母将高压密封塞固定于钻孔孔口壁面，锚杆体穿过高压密封塞的中心开孔，中心开孔与锚杆体过盈配合，旋转密封压力可达30MPa以上。

本发明一种高压喷射自振式全长粘结锚杆，其优点为：

（1）采用振冲射流钎头，在钻孔的过程中除了旋转钻进切削岩石外，还会产生轴向振冲作用，提高钎头的凿岩或破岩效率和钻孔速度，大幅缩短工期；同时，高压射流能够在钻进过程中侵入破碎或裂隙围岩体的深层，相对于现有技术来说，支护加固范围广、深度大、效果好，能够有效控制围岩变形，改善应力分布。

（2）采用自振动发生器，能够在锚杆正常旋转钻孔的同时，不必添加额外设备和外力即可实现轴向振动冲击，并传递给钎头，节能环保，施工工艺简单、方便。

（3）该装置加工制作工艺简单、拆卸方便、结构可靠，性价比优越，物理力学性能稳定，适用于工程现场复杂工作条件，为我国深部地下工程开发建设提供了技术和设备支持。

附图说明

图1是本发明一种高压喷射自振式全长粘结锚杆实施例结构示意图。

图2是图1中高压喷射钎头的结构示意图。

图3是图2中高压喷射钎头的A-A剖面图。

图4是图1中自振动发生器的结构示意图。