[發明專利]一種破碎帶支護的錨桿及其工藝方法

在審

• 申請號: 202110126497.1
• 申請日: 2021-01-29
• 公開（公告）號: CN112761692A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 黃明清;劉青靈;沈文博;劉孫奇;丁興之;翁雅潔
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: E21D21/00
• 分類號: E21D21/00;E21D20/02
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 吳志龍;蔡學俊

本發明提供一種用于破碎帶支護的錨桿及工藝方法，包括桿體，所述桿體后側插入有堵口塞，所述桿體為中空結構，桿體沿軸向表面具有與桿體長度一致沿軸向布設的管縫，所述桿體表面具有圓孔。本發明的桿體采用微膨脹自密實鋼管混凝土結構，錨桿桿體對混凝土的環向約束作用以及桿體和混凝土材料共同受力，顯著提高了錨桿支護結構的力學性能，通過桿體向破碎帶澆筑混凝土能夠增強了破碎巖體的完整性和強度，充分發揮了巖體的自支撐能力，解決了當前破碎帶支護注漿錨桿安全性低、無法發揮巖體內部自穩能力的工程實踐難題。

技術領域

本發明涉及一種用于破碎帶支護的錨桿及其工藝方法。

背景技術

破碎帶是指地質體形成孕育的過程中，由于巖體內部節理、裂隙等軟弱結構面發育，巖體力學強度低的區域。地下工程穿越破碎帶的支護施工是施工過程中的關鍵控制性環節，支護質量直接關系到掘進作業工作面的安全，以及工程進度。受限于地下有限的作業空間，破碎帶支護的安全性是工程技術人員必須面對和考慮的首要因素。

根據目前國內和國外相關文獻，目前破碎帶的掘進施工主要采用錨噴工藝，該工藝通過組合應用傳統錨桿，并通過對破碎帶巷道表面噴射混凝土來進行支護。主要存在以下幾個方面的問題：

（1）無法增加破碎巖體內部的自身強度。實踐監測結果表明，噴射混凝土能將巖體表面進行加固，改善巷道巖體表面的受力情況，但對于破碎巖體內部的應力狀態，并無改善，無法進一步發揮巖體內部的自支撐能力。進一步地，破碎帶冒頂塌方安全事故表明，表面噴射混凝土的錨噴工藝，容易使工作面作業人員無法及時發現巷道頂板的安全陷患。

（2）地下工程錨桿生銹、腐蝕嚴重。地下工程中的常用錨桿，由于地下空間環境潮濕，同時地下水常富含金屬離子，導致安裝的錨桿服役壽命很短。地下工程錨固支護結構在很短的時間內力學性能失效。同時，由于地下錨固工程為隱蔽工程，銹蝕失效后的錨桿難以發現。

發明內容

本發明對上述問題進行了改進，即本發明要解決的技術問題是當前破碎帶支護注漿錨桿安全性低、無法發揮巖體內部自穩能力。

本發明的具體實施方案是：一種用于破碎帶支護的錨桿，包括桿體，所述桿體后側插入有堵口塞，所述桿體為中空結構，桿體沿軸向表面具有與桿體長度一致沿軸向布設的管縫，所述桿體表面具有圓孔。

進一步的，所述圓孔沿桿體長度方向具有多組，每組圓孔具有三個，分別位于管縫的兩旁側及正對的一側布設。

進一步的，所述桿體的支撐端外部套設有托盤，所述托盤外側具有于限位托盤的環形鋼筋，所述環形鋼筋與桿體焊接連接。

進一步的，所述堵口塞內部中空，堵口塞外側端具有混凝土注入口，插入錨桿內的一端具有連通內腔的噴嘴，所述桿體的內壁與堵口塞表面具有相互配合的凹槽與凸起。

進一步的，所述堵口塞的外壁具有沿錨桿軸向布設的導氣槽，所述導氣槽的截面呈圓形。

進一步的，所述堵口塞內壁沿長度方向布設有截面導流槽，所述噴嘴為堵口塞進入錨桿的內側端部向中部縮口形成錐狀。

進一步的，所述堵口塞為橡膠材質，所述托盤呈方形鋼板材。。

進一步的，所述堵口塞長度15～20cm，壁厚4～5mm。

本發明還包括一種用于破碎帶支護的工藝方法，其特征在于，包括利用如權利要求6所述的于破碎帶支護的錨桿，具體步驟如下：

（1）工作時，首先在根據破碎帶發育程度，評估巖體質量，確定支護位置，標記錨桿安裝位置后，首先采用錨桿鉆機鉆鑿錨桿孔，錨桿應該超過錨桿桿體長度0.1～0.2m；

（2）對錨桿孔進行清孔作業，之后將錨桿桿體全長頂入錨桿孔內，桿體收到破碎帶的壓迫能使管縫收縮，管縫長度與桿體長度一致；

（3）錨桿的支撐端預先外部套設有托盤，圓型鋼筋環繞錨桿桿體一端，熔焊形成，形成初始錨固預應力，并增加有效支護頂托范圍；