一种实心锚索双段分步泵送预应力全长锚固装置和方法

本申请涉及煤矿巷道支护，更具体地说，涉及一种实心锚索双段分步泵送预应力全长锚固装置和方法。

背景技术：

1、在煤矿巷道支护领域，锚索作为一种重要的支护构件，广泛应用于控制巷道围岩变形，提高其稳定性。为了提升锚索的支护效果，预应力全长锚固技术逐渐被应用于锚索的安装中，旨在实现锚索全长范围粘结并施加预应力，进一步提升锚索的支护性能，延长巷道的使用寿命。目前，锚索实现预应力全长锚固的技术路径主要有以下两种：

2、(1)通过增加树脂锚固剂药卷的数量实现预应力全长锚固。这种技术路径是通过在钻孔内增加锚固剂药卷的数量，达到锚索的全长锚固效果。具体而言，通过在钻孔中依次放置快速、中速和慢速固化的树脂锚固剂药卷，以不同的固化速度实现锚索的分段锚固，随后进行张拉预紧。然而，该方法存在一些不足之处，如药卷数量多，搅拌困难，操作复杂，且在实际施工中容易受工人施工质量影响，导致锚固效果不稳定。

3、(2)使用中空注浆锚索结合树脂锚固剂实现锚索的预应力全长锚固。首先，在钻孔的端部放置树脂药卷，通过锚索搅拌锚固剂实现锚索的端部锚固，随后对锚索张拉预紧，利用中空注浆锚索注入注浆材料，使锚索与周围煤岩体形成全长黏结，进而达到预应力全长锚固的效果。这种方法在一定程度上改善了使用传统树脂药卷实现全长锚固的不足，但其实施过程较为复杂，需要专用的中空注浆锚索，且并没有完全摆脱使用树脂锚固剂存在搅拌不佳导致锚固空洞的问题，同时施工成本较高。此外，由于锚索的中空结构设计，相同材料相同外径下，中空锚索强度低于实心锚索，可能导致锚固效果的局限性。

4、综上所述，虽然现有技术能够在一定程度上实现锚索的预应力全长锚固，但仍存在施工复杂、成本较高以及锚固效果不稳定等问题。因此，亟需一种更为简单、有效且稳定的实心锚索预应力全长锚固方法，以提高煤矿巷道支护的安全性和可靠性。为了解决上述问题，本申请提供一种实心锚索双段分步泵送预应力全长锚固装置和方法。

技术实现思路

1、本申请提供的一种实心锚索双段分步泵送预应力全长锚固装置和方法采用如下的技术方案：

2、一种实心锚索双段分步泵送预应力全长锚固装置和方法，包括锚固杆机构，所述锚固杆机构底部设有锚固头，所述锚固头外壁上设有均匀分布的端部张紧刺，所述锚固杆机构顶部设有连接机构，所述连接机构内开设有内扣腔，所述锚固杆机构外壁上环绕设有均匀分布的钢绞线，且钢绞线上下两端外壁均通过钢箍固定于锚固杆机构外壁，所述锚固机构末端设有泄压阀。

3、进一步的，所述锚固头形状为锥形，所述端部张紧刺的形状相同呈依次递减的体积减小，所述锚固杆机构和锚固头为一体式浇筑制成。

4、进一步的，所述锚固杆机构包括锚固杆，所述锚固杆外壁上开设有环绕的管槽，所述锚固杆外壁上设有呈螺旋分布于管槽相对之间的杆部张紧刺，所述杆部张紧刺内均开设有张紧槽，所述管槽内设有均匀分布的安装扣，所述安装扣上设有注浆管，所述注浆管远离安装扣的一侧贯穿设有均匀分布的注入孔，所述注入孔内均设有十字覆膜。

5、进一步的，所述注浆管卡接于安装扣上，且注浆管通过安装扣沿管槽路径固定于管槽内。

6、进一步的，所述注入孔呈每三个一排均匀分布于注浆管的外壁，每个所述注入孔内的十字覆膜数量为四个，且十字覆膜之间的间隙为十字形，所述十字覆膜相对之间均通过橡皮覆膜连接。

7、进一步的，所述连接机构包括安装槽，所述安装槽内开设有环形的锁紧抵块，所述安装槽内壁相对之间两侧均贯穿设有锁紧抵块，所述锁紧抵块相对之间一侧均设有抵块，所述抵块远离旋动槽的一侧四角均设有复位杆，所述安装槽内设有安装插块，所述安装插块两侧弧形边中间部均设有旋动环，所述安装插块顶部设有锚索固定平台，所述锚索固定平台顶部设有均匀分布的锚索勾。

8、进一步的，所述安装插块位于安装槽内，所述旋动环均在旋动槽内滑动，所述抵块和锁紧抵块均内嵌于安装槽外壁内。

9、进一步的，所述锚固方法包括；首先对煤岩体进行钻孔，根据钻孔深度组装锚固杆机构，随后将锚固装置放置于钻孔内，通过锚固头上的张紧刺与钻孔内末端孔壁实现挤压摩擦，通过注浆泵连接注浆管后，向注浆管内注入锚固剂，通过泄压阀进行泄压，提前泄出注浆管内的空气，并计算流速和注入时间，锚固剂进入注浆管内末端后，加大注浆泵注入的压力，使注浆管内部压力增加，由于泄出的压力小于注入的压力，使十字覆膜由钻孔内向外的方向进行破裂并使锚固剂流出，使内部注入均匀，随后断开注浆泵和注浆管，然后安装上连接机构完成第一阶段端锚锚固，随即进行锚索配套托盘锁具安装，施加预应力张拉预紧，最后再次将注浆泵连接注浆管，依据剩余锚索段粘结所需浆液量进行二次注浆至锚索全长锚固。。

10、综上所述，本申请包括以下有益技术效果：

11、解决现有技术中存在的施工复杂、成本较高以及锚固效果不稳定，利用实心锚索结合简化的注浆装置，实现了锚索施加预应力效果。与现有技术相比，本发明的方案具有操作简单、锚固质量高、成本较低以及施工效率高，有效提升煤矿巷道支护的安全性和可靠性，减少了在进行注浆时由于注浆不均匀产生锚固空洞的效果，适用于各种复杂地质条件下的巷道支护工程。

技术特征：

1.一种实心锚索双段分步泵送预应力全长锚固装置，包括锚固杆机构(1)，其特征在于：所述锚固杆机构(1)底部设有锚固头(2)，所述锚固头(2)外壁上设有均匀分布的端部张紧刺(3)，所述锚固杆机构(1)顶部设有连接机构(4)，所述连接机构(4)内开设有内扣腔(5)，所述锚固杆机构(1)外壁上环绕设有均匀分布的钢绞线(6)，且钢绞线(6)上下两端外壁均通过钢箍固定于锚固杆机构(1)外壁，所述锚固杆机构(1)末端设有泄压阀(7)。

2.根据权利要求1所述的一种实心锚索双段分步泵送预应力全长锚固装置，其特征在于：所述锚固头(2)形状为锥形，所述端部张紧刺(3)的形状相同呈依次递减的体积减小，所述锚固杆机构(1)和锚固头(2)为一体式浇筑制成。

3.根据权利要求1所述的一种实心锚索双段分步泵送预应力全长锚固装置，其特征在于：所述锚固杆机构(1)包括锚固杆(101)，所述锚固杆(101)外壁上开设有环绕的管槽(102)，所述锚固杆(101)外壁上设有呈螺旋分布于管槽(102)相对之间的杆部张紧刺(105)，所述杆部张紧刺(105)内均开设有张紧槽(106)，所述管槽(102)内设有均匀分布的安装扣(107)，所述安装扣(107)上设有注浆管(103)，所述注浆管(103)远离安装扣(107)的一侧贯穿设有均匀分布的注入孔(104)，所述注入孔(104)内均设有十字覆膜(108)。

4.根据权利要求3所述的一种实心锚索双段分步泵送预应力全长锚固装置，其特征在于：所述注浆管(103)卡接于安装扣(107)上，且注浆管(103)通过安装扣(107)沿管槽(102)路径固定于管槽(102)内。

5.根据权利要求4所述的一种实心锚索双段分步泵送预应力全长锚固装置，其特征在于：所述注入孔(104)呈每三个一排均匀分布于注浆管(103)的外壁，每个所述注入孔(104)内的十字覆膜(108)数量为四个，且十字覆膜(108)之间的间隙为十字形，所述十字覆膜(108)相对之间均通过橡皮覆膜连接。

6.根据权利要求1所述的一种实心锚索双段分步泵送预应力全长锚固装置，其特征在于：所述连接机构(4)包括安装槽(401)，所述安装槽(401)内开设有环形的锁紧抵块(402)，所述安装槽(401)内壁相对之间两侧均贯穿设有锁紧抵块(402)，所述锁紧抵块(402)相对之间一侧均设有抵块(404)，所述抵块(404)远离旋动槽(403)的一侧四角均设有复位杆(405)，所述安装槽(401)内设有安装插块(407)，所述安装插块(407)两侧弧形边中间部均设有旋动环(408)，所述安装插块(407)顶部设有锚索固定平台(406)，所述锚索固定平台(406)顶部设有均匀分布的锚索勾(409)。

7.根据权利要求6所述的一种实心锚索双段分步泵送预应力全长锚固装置，其特征在于：所述安装插块(407)位于安装槽(401)内，所述旋动环(408)均在旋动槽(403)内滑动，所述抵块(404)和锁紧抵块(402)均内嵌于安装槽(401)外壁内。

8.根据权利要求1所述的一种实心锚索双段分步泵送预应力全长锚固方法，其特征在于：所述锚固方法包括；首先对煤岩体进行钻孔，根据钻孔深度组装锚固杆机构(1)，随后将锚固装置放置于内，通过锚固头(2)上的张紧刺(3)与钻孔末端孔壁实现挤压摩擦，通过注浆泵连接注浆管(103)后，向注浆管(103)内注入锚固剂，通过泄压阀(7)进行泄压，提前泄出注浆管(103)内的空气，并计算流速和注入时间，锚固剂进入注浆管(103)内末端后，加大注浆泵注入的压力，使注浆管(103)内部压力增加，由于泄出的压力小于注入的压力，使十字覆膜(108)由钻孔内向外的方向进行破裂并使锚固剂流出，使内部注入均匀，随后断开注浆泵和注浆管(103)，然后安装上连接机构(4)完成第一阶段端锚锚固，随即进行锚索配套托盘锁具安装，施加预应力张拉预紧，最后再次将注浆泵连接注浆管(103)，依据剩余锚索段粘结所需浆液量进行二次注浆至锚索全长锚固。。

技术总结本申请属于煤矿巷道支护技术领域，公开了一种实心锚索双段分步泵送预应力全长锚固装置和方法，包括锚固杆机构，所述锚固杆机构底部设有锚固头，所述锚固头外壁上设有均匀分布的端部张紧刺，所述锚固杆机构顶部设有连接机构，所述连接机构内开设有内扣腔，解决现有技术中存在的施工复杂、成本较高以及锚固效果不稳定的难题，利用实心锚索结合简化的注浆装置，实现了锚索施加预应力效果。与现有技术相比，本发明的方案具有操作简单、锚固质量高、成本较低以及施工效率高的技术优势，有效提升煤矿巷道支护的安全性和可靠性，解决了注浆时由于注浆不均匀产生锚固空洞的问题，适用于各种复杂地质条件下的巷道支护工程。技术研发人员：梁东旭,张农,潘东江,黄鹏程,宋雪娟,王新宇受保护的技术使用者：徐州工程学院技术研发日：技术公布日：2024/12/12