[发明专利]一种高应力下自适应注浆加固锚杆及其锚固施工方法

说明书

本发明公开了一种高应力下自适应注浆加固锚杆及其锚固施工方法，所述的自适应注浆加固锚杆，含有中空注浆杆体(1)、螺母(2)、螺母垫片(3)、托盘(4)、止浆塞(5)，螺母(2)、螺母垫片(3)、托盘(4)、止浆塞(5)自外向内顺序安装在中空注浆杆体(1)的外端，膨胀套筒(6)套装在中空注浆杆体(1)上，在空注浆杆体(1)内端头部焊接有与中空注浆杆体一体化的抗拔倒刺(11)；沿中空注浆杆体(1)上设置出浆孔(8)；在膨胀套筒(6)沿轴向加工有切缝(9)。膨胀套筒(6)在膨胀和注浆后，浆液完全凝固达到预定强度后，锚杆、周围岩体与扩散后的浆液三者紧密胶结在一起，形成了一个具有“骨架的整体结构”，既提升了锚杆抗拔力，又加固了围岩。

技术领域

本发明属于锚杆注浆加固工程技术领域，具体涉及一种注浆加固锚杆及其锚固施工方法，特别适用于深井开采高应力井巷、隧道等支护领域高应力条件下节理裂隙发育的岩体支护。

背景技术

目前锚杆作为一种成本低、效果明显、现场施工便捷的支护手段广泛地应用于在围岩支护领域中。在矿山巷道施工中，中空注浆锚杆有用于预支护的超前中空注浆锚杆和用于一般巷道复合式衬砌拱部的系统径向锚杆，主要应用于地质条件中等－良好的围岩永久系统支护和超前预支护，该系统根据岩性不同情况可独立采用，也可与注浆小导管、管棚等结合使用，以取到更好的支护效果。

《物流工程与管理》2014年第7期发表的“矿山巷道超前支护中空注浆锚杆施工技术探讨”一文中，介绍了传统使用的普通中空注浆锚杆系统，该锚杆由中空全螺纹杆体、排气管、锚头、止浆塞、垫板、螺母组成。传统的注浆锚杆虽然可以通过高压浆液扩散到围岩破碎带中，由于围岩破碎，注浆锚杆在施工后与围岩的轴向接触面积较小，无法对围岩形成一定的预应力加固作用。同时由于锚杆轴向与围岩接触面积较小，也大大的降低了锚杆的抗拉拔能力，致使在地压大的岩体支护中常常出现注浆锚杆在安装后不久整体被弹出的现象，从而导致安全事故。

因此在高应力破碎围岩支护中锚杆如何对支护岩体起到应力卸载和高强的预应力加固作用，又能增加锚杆自身的抗拔力，这是当下锚杆支护领域中急需解决的一个问题。

发明内容

本发明的目的就是针对现有普通注浆锚杆在施工后存在的与围岩的轴向接触面积小、锚杆的抗拉拔能力小的问题，而提供一种高应力下自适应注浆加固锚杆。

本发明的另一目的是提供上述高应力下自适应注浆加固锚杆的锚固施工方法。

为实现本发明的上述目的，本发明一种高应力下自适应注浆加固锚杆采用以下技术方案实现：

本发明一种高应力下自适应注浆加固锚杆，含有中空注浆杆体、螺母、螺母垫片、托盘、止浆塞，螺母、螺母垫片、托盘、止浆塞自外向内顺序安装在中空注浆杆体的外端。它还设有膨胀套筒，膨胀套筒套装在中空注浆杆体上，膨胀套筒的外端由止浆塞套装固定，膨胀套筒的内端部通过空心圆管与中空注浆杆体的内端部连接固定成一体化结构，旋转中空注浆杆体外端头螺母施加预应力时，膨胀套筒内端头与中空注浆杆体在轴线方向上同步移动，且不会随着中空注浆杆体径向旋转；在空注浆杆体内端头部焊接有与中空注浆杆体一体化的抗拔倒刺，锚杆伸入钻孔时抗拔倒刺呈收缩状态，锚杆安装到位后中空注浆杆体向外旋转移动时抗拔倒刺呈扩张状态；沿中空注浆杆体的轴向、径向对称或非对称设置出浆孔；在膨胀套筒沿轴向加工有切缝，切缝在膨胀套筒圆周方向上均匀分布，相邻两个切缝之间形成矩形长条片，矩形长条片在膨胀套筒圆周方向上均匀分布，当中空注浆杆体向外旋转移动带动膨胀套筒上矩形长条片沿轴线方向上产生非均匀膨胀，从而增加锚杆的抗拔力和充当高压浆液的骨架结构对围岩起到加固作用。

所述的膨胀套筒的壁厚为4～8mm为佳；中空注浆杆体的壁厚比膨胀套筒的壁厚大3～10mm，可承载旋转螺母所施加的预应力。所述膨胀套筒一般为钢制结构。

距离膨胀套筒外端头最近的出浆孔应留有300～500mm的距离，具体可根据围岩性质和注浆压力进行有针对性的设置。