[發明專利]一種液態二氧化碳爆破增透注漿復合錨桿支護方法

有效

• 申請號: 201710556305.4
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN107100656B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 高峰;周科平;史文超;李杰林;張亞南
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: E21D20/00
• 分類號: E21D20/00;E21D21/00;F42B3/04
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

本發明公開了一種液態二氧化碳爆破增透注漿復合錨桿支護方法，作業時將充裝好的液態二氧化碳爆破增透注漿復合錨桿置入預先布置的鉆孔中，并旋轉復合錨桿主體管使前端的錨固段脹殼體張開并嵌入孔壁以固定錨桿，起爆復合錨桿，使位于主體管內的液態二氧化碳迅速相變產生高壓氣體并從主體管上的噴射孔中噴出，在高壓氣體射流沖擊作用下，鉆孔孔壁圍巖裂隙密度和范圍增大，爆破后主體管兼做注漿通道與外部注漿泵連接進行注漿，漿液從噴射孔內流出填充裂隙，注漿結束后，在主體管末端套上托板和加固螺母以對錨桿施加預應力。該方法可有效增加漿液擴散半徑，具有錨注雙重支護效果、工序簡單、安全可靠的特點。

技術領域

本發明屬于錨桿支護技術領域，尤其涉及一種液態二氧化碳爆破增透注漿復合錨桿支護方法。

背景技術

破碎或不穩固巖體的支護加固一直是巖體工程施工領域的難題，傳統上常采用錨桿、錨索、注漿加固以及錨注聯合支護等方法。當破碎或不穩固巖體厚度超過一定距離時，錨桿錨索支護的錨固端只能作用在破碎或不穩固巖體上，不能作用在基巖上，無法形成懸吊、擠壓等支護作用，無法進行有效的錨固，作業安全性不能得到保證。采用注漿支護或錨注聯合支護時，在破碎或不穩固巖體裂隙本身發育不夠充分時，又使得漿液擴散半徑小，注漿量低，達不到加固破碎區域圍巖的目的。

針對破碎或不穩固巖體裂隙溝通性差，注漿量小的問題，有人提出了采用常規爆破增透注漿的方法進行復合支護，但炸藥爆炸增透技術不僅適用條件受限，操作工藝復雜，而且安全系數低，不能排除啞炮的可能，爆破產生大量的熱量及有毒有害氣體，污染作業環境。此外，由于藥包爆破能量及其能量釋放方向難以精確控制，無法形成均勻的裂隙帶，爆破后很容易對深部圍巖爆炸致裂帶造成新的應力集中，反而有可能影響圍巖的穩定性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述節理裂隙中等發育、聯通性差且厚度變化大的圍巖，提供一種爆破能量可調、泄放方式可控、巖體裂隙尺度和范圍可定向定量增加、液態二氧化碳爆破增透注漿復合錨桿支護方法，以增加圍巖的通透性，擴大漿液的擴散半徑，改善圍巖的注漿效果達到錨桿與注漿雙重支護的目的。

為解決上述技術問題，本發明所提供的液態二氧化碳爆破增透注漿復合錨桿支護方法，包括如下步驟：

步驟1：作業時將充裝好的液態二氧化碳爆破增透注漿復合錨桿置入預先布置的鉆孔中，并旋轉復合錨桿主體管使前端的錨固段脹殼體張開并嵌入孔壁以固定錨桿；

步驟2：起爆復合錨桿，此時位于主體管內的液態二氧化碳迅速相變成為高壓氣體并從主體管上的噴射孔中噴出，在高壓氣體射流產生的沖擊作用下，孔壁圍巖內形成大量裂隙，從而增大圍巖裂隙密度和范圍；

步驟3：爆破后主體管兼做注漿通道與外部注漿泵連接進行注漿，漿液從噴射孔內流出填充裂隙，注漿結束后，在主體管末端套上托板和加固螺母以對錨桿施加預應力。

進一步的，步驟1中所述主體管包括儲液管、固定連接在儲液管前端的泄能頭及可拆卸連接在儲液管后端的充裝頭，所述泄能頭內設有連通儲液管內腔的釋放管路，外壁上設有貫通所述釋放管路的噴射孔；在儲液管內腔與釋放管路之間設有爆破片，所述充裝頭上設有連通儲液管內腔的充液孔及控制充液孔開閉的閥門，在所述儲液管內腔的后端設有加熱元件，液體二氧化碳從充液孔沖入儲液管內，通過使加熱元件通電后產生熱量，使液態二氧化碳汽化產生高壓氣體，當氣體壓力大于爆破片的強度，儲液管前端爆破片破裂，高壓氣體瞬間進入釋放管路中，從泄能頭上的噴射孔進入鉆孔內，鉆孔內壁圍巖在高壓射流作用下形成大量裂隙。

進一步的，步驟1中所述錨固段包括一螺桿、一楔形螺母及脹殼體，所述螺桿一端與泄能頭前端固定連接，另一端從脹殼體的脹殼夾片之間穿過并與楔形螺母之螺孔螺接配合，所述楔形螺母上設有與脹殼夾片相配合的楔形面，通過旋轉主體管帶動楔形螺母朝主體管運動，楔形面與脹殼夾片相配合將脹殼夾片撐開嵌入孔壁。

進一步的，在進行液態二氧化碳爆破注漿式復合錨桿支護之前，還包括如下步驟：