[发明专利]用于围岩大形变的自膨胀式管缝锚杆及其制备和使用方法

说明书

用于围岩大形变的自膨胀式管缝锚杆及其制备和使用方法，锚杆由内装自膨胀药柱的杆体和托盘构成，在杆体与自膨胀药柱相接触的管壁上开有增阻缝，在自膨胀药柱后部的杆体管壁上有环形增阻槽，串联自膨胀药柱的螺纹杆后端穿过托盘与紧固螺母连接，托盘与杆体不固接。使用时先将自膨胀药柱浸泡水，然后将锚杆插入钻孔中，拧紧紧固螺母使托盘与围岩岩壁靠紧；利用自膨胀锚固剂水化反应体积膨胀产生径向膨胀压起到锚固作用；在围岩发生大形变时，岩体变形力通过托盘、紧固螺栓和螺纹杆施加到自膨胀药柱，自膨胀药柱受力超过设计阻力时与杆体发生摩擦滑移，在滑移过程中通过增阻缝和增租槽可保持恒阻让压，位移后可继续起到锚固作用。

技术领域

本发明属于岩土工程支护技术领域，特别是一种可用于围岩大形变的自膨胀式管缝锚杆及其制备和使用方法。

背景技术

锚杆是一种用高抗拉强度材料制成、安装在岩体内部、用于对建筑基坑、露天边坡、隧道和井巷工程进行支护的杆状受拉构件。锚杆支护是通过向巷道围岩钻孔，在孔内安装锚杆，使巷道周围形成一个稳定的支护带，达到加固围岩的目的。

管缝式锚杆是目前矿山最为常用的支护锚杆，该锚杆的直径大于钻孔孔径(前端直径略小于钻孔孔径)，使用时，通过外力将管缝杆体顶入钻孔中，锚杆在孔壁的约束下对围岩产生挤压力，与孔壁之间产生轴向摩擦力，在锚杆后端承托装置的支撑下，对围岩起到加固和稳定支撑作用。

管缝锚杆的锚固力由锚杆的直径与钻孔孔径的差值决定，差值大，锚固力大，但安装难度也大，安装速度和工作效率低；差值小则锚固力小，但安装比较容易，安装速度和工作效率高。为解决管缝锚杆锚固力和安装难度的矛盾，CN 109139069 A号专利申请文件公开了一种主动膨胀式管缝锚杆，该锚杆是在传统管缝锚杆中加入由CaO、膨润土、高岭土、减水剂、硬化材料混合组成的自膨胀药柱，通过自膨胀药柱在轴向约束下的径向膨胀以增大管缝锚杆与锚固围岩的摩擦力，以此实现在提高锚固力的前提下适当减小锚杆直径和钻孔孔径的差值，达到降低安装难度、提高安装速度和效率的目的。

随着开采深度的增加，高地应力、高裂隙水压、高地温等因素导致深部巷道和围岩的潜在变形能很大，为此，用于深部开采的支护结构需要在围岩大形变时具有让压功能。上述主动膨胀式管缝锚杆，因锚杆尾部的托盘和挡环与锚杆为固定式连接，在应对破碎围岩大变形支护时，不具有让压功能，当巷道围岩出现较大变形导致围岩变形能超出管缝锚杆的承受范围时，杆体会被拉断，使托盘和挡环脱落，锚杆失去锚固效果。故这种主动膨胀式管缝锚杆不能适应深部围岩大变形的特点。

发明内容

本发明的目的是对上述主动膨胀式管缝锚杆加以改进，提供一种用于围岩大形变的自膨胀式管缝锚杆。

本发明还提供这种管缝锚杆的制备和使用方法。

本发明提供的用于围岩大形变的自膨胀式管缝锚杆，包括纵向开有管缝的杆体，杆体中有由螺纹杆和限位螺母串联的自膨胀药柱，自膨胀药柱由装有自膨胀锚固剂的套筒构成，在杆体的后端有托盘和紧固螺母组成的承托装置；在所述杆体与自膨胀药柱相接触的管壁上纵向开有与所述管缝呈对称分布的三条增阻缝；在距离自膨胀药柱后端3cm处的杆体管壁上径向有相互间隔的三个环形增阻槽；所述螺纹杆的长度大于杆体的长度，其后端穿过所述托盘的中心孔与所述紧固螺母螺纹连接；托盘与杆体的后端相接触(非固定连接)。

上述用于围岩大形变的自膨胀式管缝锚杆的制备和使用方法，包括以下步骤：

步骤1、制作杆体、螺纹杆、限位螺母、托盘和紧固螺母