[发明专利]一种用于注浆锚杆的膨胀止浆塞及其使用方法

说明书

本发明公开了一种用于注浆锚杆的膨胀止浆塞及其使用方法，涉及岩土采矿工程技术领域。包括膨胀止浆塞主体、止浆塞托架、固定支架和柔性套管，所述膨胀止浆塞主体为中空通孔结构，内部设有静态膨胀剂，所述止浆塞托架设置于所述膨胀止浆塞主体轴向两端，用于膨胀止浆塞主体进行轴向约束，所述固定支架设置于所述止浆塞托架底部，用于对止浆塞托架进行支撑，所述柔性套管套设于所述膨胀止浆塞主体和止浆塞托架外侧。本发明提供的膨胀止浆塞，利用止浆塞托架对膨胀止浆塞主体施加一个轴向的约束，在轴向约束条件下，引导其沿径向方向膨胀，挤压锚杆于钻孔内壁，在获得较好的止浆封堵效果下，固结为坚硬致密的硬化体，提高止浆封堵的可靠性。

技术领域

本发明涉及岩土采矿工程技术领域，具体涉及一种用于注浆锚杆的膨胀止浆塞及其使用方法。

背景技术

在岩土工程及采矿工程领域中，注浆锚杆支护工艺是通过高压注浆的方式将具有胶结作用的水泥浆液通过钻孔和岩体中的节理裂隙注入到软弱与破碎的岩体，充填破碎岩体中的节理裂隙，并在高压作用下扩散至较大范围，水泥浆液凝固后，将破碎岩体胶结为一个整体，可有效改善破碎岩体的松散结构，提高岩体强度和围岩稳定性，因具有上述优点，注浆锚杆支护工艺目前在地下矿山、露天边坡、隧道工程等领域得到了广泛的应用。

由注浆锚杆支护机理可知，较高的注浆压力意味着水泥浆液在破碎岩体中能够产生较大较均匀的扩散范围，进而实现较好的围岩加固支护效果；而注浆压力的大小，主要取决于注浆设备能够提供的注浆压力和注浆钻孔的止浆效果两方面，两者任何一方面出现问题，都将使得注浆压力无法到达设计要求，进而导致注浆锚杆支护效果大打折扣。现有的注浆设备技术成熟，能够根据工程要求提供相应的注浆压力，但目前传统的注浆锚杆的止浆技术一直处于较低水平，一般使用圆台型橡胶材质或硬质塑料材质的一次性止浆塞，以人工锤击使其挤入钻孔内，依靠材质本身的弹性挤压钻孔内壁实现止浆堵塞，受其有限的形变能力限制，无法对位于其中央的锚杆和钻孔内壁产生足够压力，当注浆压力较高、或者当钻孔所在围岩破碎程度较高，钻孔成形不佳时，止浆塞外沿与钻孔壁之间易形成缝隙，极易发生溢浆、漏浆、喷浆甚至是冲孔现象，极大的影响了注浆支护效果。

为解决传统注浆锚杆止浆技术存在的问题，人们进行了相关研究，发明了多种能够改善止浆效果的新型止浆塞。其中，中国专利申请CN107654249A 公开了一种新型锚杆、锚索用组合式止浆塞，采用弹性材料制成内、外两部分组合式止浆塞，利用预紧螺栓和托盘的推力将组合式止浆塞推入钻孔，分别从钻孔内和钻孔外壁两个不同区域进行止浆封堵，在一定程度上改善了止浆效果。但该专利只是在传统止浆塞基础上进行了一定改进，仍受限于弹性材料的变形范围和封堵能力，对高压注浆工艺而言，该止浆塞的止浆效果尚不能满足要求。

中国专利CN102296603B公开了一种锚杆(锚索)用止浆塞及止浆系统，以橡胶材质气囊为止浆塞主体，其上设有注浆管、排气管、溢浆孔等部件。使用时需预先将止浆装置与锚杆(锚索)固定一体，然后将带有止浆装置的锚杆(锚索)整体放入钻孔，注浆时浆液先行通过溢浆孔进入橡胶气囊内，气囊受浆液压力发生径向膨胀变形封闭钻孔，进而实现效果较好的止浆封堵。该发明在使用过程中需预先将锚杆(锚索)与止浆装置进行定位固定，然后整体放入钻孔，操作过程复杂；使用之前必须先将止浆装置与锚杆(锚索) 固定的特殊要求，在多数注浆锚杆施工工艺中无法实现，极大的限制了该发明专利的适用范围；该发明在使用中需要连接多个管路并观察情况控制阀门，对工人的操作水平要求较高；且结构较为复杂，加工费用较高，增加了注浆锚杆支护的施工成本。

发明内容

本发明主要目的在提供一种用于注浆锚杆的膨胀止浆塞及其使用方法，以解决现有技术存在的问题。

为解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案：