[发明专利]一种锚固端自修复式锚杆锚固装置及其使用方法

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1.一种锚固端自修复式锚杆锚固装置的使用方法，其特征在于：锚固端自修复式锚杆锚固装置包括锚杆（2），锚杆（2）端部设有锚固端头（5），锚杆（2）的尾端螺纹上顺序设置的托盘（4）、锚杆测力计（35）和螺母（3）；所述锚固端头（5）包括套在光圆中空金属杆（17）上的前封板（6）和后封板（7），前封板（6）和后封板（7）之间围绕光圆中空金属杆（17）分别设有多根金属连杆（11），金属连杆（11）上交替安装锚固剂胶泥药卷（13）和固化剂药卷（14），锚固剂胶泥药卷（13）、固化剂药卷（14）内还包裹有大量内部装有胶粘剂的空心胶囊（15），光圆中空金属杆（17）与锚固剂胶泥药卷（13）、固化剂药卷（14）之间在光圆中空金属杆（17）上套有多个柔性搅拌器（20）；所述光圆中空金属杆（17）内设有L形的通孔，L形的通孔一端开在光圆中空金属杆（17）前端，另一端开在后封板（7）后方的光圆中空金属杆（17）侧壁上，光圆中空金属杆（17）端部开孔处设有用以向周围喷洒浆液的浆液扩散器（25）；

前封板（6）和后封板（7）为圆盘结构，前封板（6）和后封板（7）的圆心处设有容纳光圆中空金属杆（17）穿过的中心孔（9），中心孔（9）与光圆中空金属杆（17）之间设置润滑密闭胶圈（16），前封板（6）和后封板（7）圆周上分别设有多个位置对应的定位孔（8），金属连杆（11）两端分别连接前封板（6）和后封板（7）对应的定位孔（8），所述的金属连杆（11）长度根据锚杆支护设计的锚固长度适配，金属连杆（11）两端均设有内螺纹孔（12），前封板（6）、后封板（7）与金属连杆（11）通过螺钉（10）与金属连杆（11）两端的内螺纹孔（12）固定；

所述的柔性搅拌器（20）由薄壁金属圆环（21）和柔性塑料翼片（23）组成，薄壁金属圆环（21）穿过光圆中空金属杆（17）并均匀布置在杆上，与光圆中空金属杆（17）通过固定销（24）固定，所述的柔性塑料翼片（23）安装在薄壁金属圆环（21）的定位槽（22）内；

所述的光圆中空金属杆（17）为外表光滑的金属中空圆杆，光圆中空金属杆（17）内的L形的通孔开在后封板（7）后方的光圆中空金属杆（17）侧壁位置的开孔为导管孔（18），导管孔（18）与L型导管（28）螺纹匹配并密封连接，光圆中空金属杆（17）开在前端的通孔为与浆液扩散器（25）连接的扩散器连接孔（19），光圆中空金属杆（17）通过高强连接套管（30）与锚杆（2）端部刚性连接，L型导管（28）通过橡胶软管（29）与钻孔外侧的注浆装置连接，橡胶软管（29）与锚杆（2）通过塑料固定扎带（31）绑扎固定，橡胶软管（29）的长度与锚杆（2）匹配；

所述的托盘（4）上设置有孔洞（36），所述的橡胶软管（29）穿过孔洞（36）露出锚孔（1）外，所述的锚杆（2）使用螺母（3）紧固，螺母（3）与托盘（4）之间布置锚杆测力计（35）；

其步骤如下：

首先，组装锚固端头：将金属连杆（11）一端插入前封板（6）的定位孔（8），使用螺钉（10）紧固连接，在前封板（6）的中心孔（9）上安装润滑密闭胶圈（16），将光圆中空金属杆（17）插穿过前封板（6）的中心孔（9），将柔性塑料翼片（23）插入薄壁金属圆环（21）的定位槽（22）内，再将多组柔性塑料翼片（23）与薄壁金属圆环（21）组合体穿过光圆中空金属杆（17），使用固定销（24）固定在光圆中空金属杆（17）的杆体上，在光圆中空金属杆（17）的端部安装浆液扩散器（25）；将锚固剂胶泥药卷（13）、固化剂药卷（14）交替插入金属连杆（11）上，将后封板（7）穿过光圆中空金属杆（17）与金属连杆（11）连接，使用螺钉（10）紧固，完成锚固端头组装；

然后，安装锚杆锚固装置：使用高强连接套管（30）将光圆中空金属杆（17）尾部与锚杆（2）头部连接，将L型导管（28）与光圆中空金属杆（17）侧壁上的出口连接，将橡胶软管（29）插入L型导管（28），使用塑料固定扎带（31）将橡胶软管（29）绑扎在锚杆（2）杆体上；将锚杆锚固装置整体放入预设的锚孔（1）内，在锚固端头移动到距孔底5~10 cm时，利用橡胶软管（29）向锚孔（1）内注入高压气，清除锚孔（1）孔壁的浮灰；再将锚杆向外移动至锚固端头（5）0.3~0.8 m处，利用橡胶软管（29）和浆液扩散器（25）向锚孔（1）内喷洒含有微生物的修复水泥浆液（32），并随着喷洒修复水泥浆液（32）将浆液扩散器（25）沿着锚孔（1）孔底推进，从而将锚固段的锚孔（1）壁均匀喷涂一层修复水泥浆液（32），所述的修复水泥浆液（32）含有大量空心玻璃纤维（33），空心玻璃纤维（33）内包含巴氏芽孢杆菌（34），巴氏芽孢杆菌（34）遇水激活；过程中，修复水泥浆液（32）经过L型导管（28）、光圆中空金属杆（17）、浆液扩散器（25）扩散喷涂至锚孔（1）孔壁上形成修复水泥浆液（32）喷层，喷涂结束后立即使用高压气将光圆中空金属杆（17）、浆液扩散器（25）、L型导管（28）及橡胶软管（29）内的浆液清空，待喷涂在锚孔（1）孔壁上的修复水泥浆液（32）凝固后，将锚固端头（5）的端部移动至距孔底5~10 cm，利用锚杆钻机转动锚杆（2），带动光圆中空金属杆（17）上设置的柔性搅拌器（20）旋转，柔性塑料翼片（23）快速旋转割破外侧设置在金属连杆（11）上的锚固剂胶泥药卷（13）、固化剂药卷（14），将胶泥与固化剂充分搅拌形成锚固剂胶体，等待锚固剂固化后，将橡胶软管（29）穿过托盘（4）上预留的孔洞（36），安装托盘（4）、锚杆测力计（35），使用螺母（3）紧固；

最后，通过锚杆测力计（35）连接的显示设备监测锚杆（2）应力变化，当锚杆（2）应力降低，判断锚固端附近的岩体破碎产生裂缝，锚固剂与锚孔（1）孔壁出现滑移，此时修复水泥浆液（32）喷层中空心玻璃纤维（33）断裂释放出巴氏芽孢杆菌（34），通过橡胶软管（29）注入水泥浆液或少量水激活锚孔（1）内的巴氏芽孢杆菌（34），巴氏芽孢杆菌（34）与水泥中的钙离子产生碳酸钙填充粘结锚固剂与岩壁的缝隙，恢复锚固性能，继续发挥作用。