柔性注壓錨杆的製作方法
2023-05-19 05:58:46 2
專利名稱：柔性注壓錨杆的製作方法
技術領域：
本發明涉及巖土與礦山工程支護設施技術領域，尤其是一種柔性注壓錨杆。
背景技術：
在巖土、隧道以及煤炭等礦山開採過程中，錨杆支護是兼有支架和加固兩種作用的圍巖控制技術，與框式支架相比具有顯著的經濟效益，在世界各國取得了廣泛的應用。我國錨杆支護技術經過40多年的研究探索和實踐，取得了很大的進展。
錨杆的作用原理、結構形式和所用材料是多樣的，從作用原理上可分為端頭錨固錨杆和全長錨固錨杆。
對全長錨固錨杆來講，根據錨固粘接劑的不同分為樹脂錨杆、水泥錨杆和水泥—水玻璃錨杆等。按照錨固粘接劑加入方式的不同又分為普通注漿錨杆和中空注漿錨杆。全長錨固錨杆支護的施工過程大致分為鑽孔—清理錨孔—注入粘接劑—安放錨杆—錨固；或鑽孔—清理錨孔—安放中空錨杆—注入粘接劑—錨固。若將上述步驟合在一起，即錨杆同時也是鑽杆，則稱為自進式錨杆或自進式中空注漿錨杆(亦稱邁式錨杆)。按錨杆自身結構特點分為縫管錨杆、左旋螺紋鋼錨杆和雙向螺旋錨杆等。目前，錨杆所用材料有鋼材、玻璃鋼和塑料等。近年來，還出現對錨杆施加預應力的高性能預拉力錨杆。現有的全長錨固錨杆所用材料均是剛性材料，它與所錨固的巖層是通過各類粘結劑填充和粘接在一起的。這類錨杆主要存在如下缺點1、施工安裝複雜，施工周期長；2、無法補償巖層的運動引起的錨孔變化，尤其不能很好解決較軟和較弱圍巖的支護問題；3、錨杆不易回收。
對於端頭錨杆(或錨索)是靠錨杆或錨索的端部膨脹，將錨杆緊固在深部巖層上，對錨固巖層主要通過託板懸吊于堅硬的巖層上。端頭錨固錨杆存在以下缺點1、錨杆的錨固作用力單一，一旦脹緊力不夠便會滑脫，極易造成錨杆錨固失效；2、錨杆無法回收。
發明內容
本發明的目的是為了解決現有錨杆支護設施存在的各種缺點，發明一種施工安裝方便，能自動補償巖層位移引起的錨孔變化、而不會導致錨杆鬆動的，錨固力可靠和易於回收的新型錨杆。
本發明的基本構思是採用高彈性高分子材料作為錨杆主體材料，將錨杆體做成中空結構，空心部分為注液(氣)腔，其端部一端封閉，一端緊密安裝注射單向閥；錨杆體用鋼絲或纖維材料與高彈性高分子材料強化複合而成。注射單向閥用剛性材料或彈性材料製成。
應用效果1、柔性注壓錨杆結構，是靠注入高壓液體或氣體使錨杆體發生膨脹而牢固地結合在錨孔內，省去了注膠粘合工序，簡化了施工工藝；2、在高壓液體或氣體作用下，徑向膨脹的錨杆對錨孔產生充分的壓力，由此產生的摩擦力可以將錨杆與錨孔牢固地錨固，同時，錨杆體徑向膨脹也對巖層產生了壓力，壓緊了較鬆軟的巖層，能適應隧道、巷道的錨護要求，起到主動錨固作用；3、由於錨杆主體是由高強彈性材料製成，並充注高壓液體或氣體，當錨孔隨巖土位移發生孔徑變化時，能很容易進行自我補償，不會發生錨杆鬆動而失效，能實現安全可靠的錨護效果；4、錨杆不用時，可將腔體內的高壓液體或氣體釋放，錨杆體縮小，便於回收利用；5、錨杆上的注射單向閥可連接監測儀表，在線監控錨杆體內的壓力變化，及時補充壓力，保證錨杆始終牢固地與錨孔錨固在一起。
四
圖1為安裝剛性注射單向閥的柔性注壓錨杆結構示意圖；圖2為剛性注射單向閥的結構示意圖；圖3為安裝彈性注射單向閥的柔性注壓錨杆結構示意圖；圖4為彈性注射單向閥的結構示意圖；圖5為安裝剛性注射單向閥帶堵頭的錨杆主體結構示意圖；圖6為安裝彈性注射單向閥帶堵頭的錨杆主體結構示意圖。
結合附圖詳細敘述本發明的結構，如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6所示；1為用高彈性高分子材料做的錨杆主體，1-1為鋼絲或纖維線型材料，2為注液(氣)腔，錨杆主體1一端敞開用於安裝注射單向閥3a或3b，另一端封閉，封閉的方法為採用高彈性的高分子材料將管體與堵頭做成一體，或在管體上緊密安裝堵頭5構成，堵頭5為金屬材料、高分子材料或硬質高強工程塑料製作。注射單向閥為用金屬材料或硬質高強工程塑料製作的剛性注射單向閥3a，或者用高彈性高分子材料製作的彈性注射單向閥3b。
剛性注射單向閥3a是由閥座3a-1、閥芯3a-2、彈簧3a-3、「O」形密封圈3a-4和擋圈3a-5組成；閥座3a-1上有注射槍連接螺紋3a-1-1和接口3a-1-2；閥芯3a-2安裝在閥座3a-1孔內，兩者之間安裝「O」形密封圈3a-4；閥芯3a-2後面安裝彈簧3a-3，擋圈3a-5壓在彈簧3a-3上，並安裝在閥座3a-1的環形槽內。
剛性注射單向閥3a緊固安裝在彈性錨杆體1內，外部安裝箍套4，箍套4上固定錨固網託板4-1。錨固網託板4-1根據施工需要，可以做大也可以做小。
彈性注射單向閥3b是由接口3b-1、針孔3b-2、密封咀3b-3構成；彈性注射單向閥3b與彈性錨杆體1靠脹緊、用箍套4緊固或用粘接方法安裝在一起，或做成一體。
五具體實施例方式
(一)安裝剛性注射單向閥的柔性注壓錨杆實施過程安裝剛性注射單向閥的柔性注壓錨杆的錨杆主體1，是選高彈聚氨酯採用澆注成型或擠出成型工藝或選橡膠材料用模壓工藝，與表面經特殊處理過的鋼絲或纖維材料複合加強加工而成。用聚氨酯材料澆注成形時，澆注前首先按圖1所示形狀加工澆注模具，模具陰模採用可開啟的雙剖分結構，並且陰模兩端設有加強複合鋼絲定位孔或纖維材料拉緊孔，便於複合加強鋼絲或纖維的定位；澆注完畢後抽出芯模(陽模)打開陰模即可成形。採用聚氨酯材料擠出成形時，擠出模具模口設有複合加強鋼絲或纖維材料定位導出孔，在擠出聚氨酯材料的同時，鋼絲或纖維同步複合擠出，形成管狀的鋼絲或纖維材料複合加強錨杆主體，然後根據需要的長度將擠出的管狀錨杆主體切割成段。
如圖2所示，加工成形的錨杆主體一端安裝剛性注射單向閥3a，另一端對於澆注成形的錨杆主體1可澆注成封閉的端部；對於擠出成形的管狀體，如圖5或圖6所示在管狀體上安裝堵頭5做成錨杆主體。剛性注射單向閥3a，除「O」型密封圈3a-4為高彈性高分子材料製作以外，其它為金屬或硬質高強工程塑料製作。箍套4和封閉堵頭5採用金屬薄板衝壓成形或鑄塑成形，箍套4與錨固網拖板4-1用焊接或衝壓做成一體，其尺寸按施工需要可以作大、可以作小、可以為零。
(二)安裝彈性注射單向閥的柔性注壓錨杆實施過程彈性注射單向閥3b採用聚氨酯材料澆注或模壓，或採用橡膠模壓而成。彈性注射單向閥[3b]與彈性錨杆體[1]的結合，靠脹緊、用箍套[4]緊固或用粘接劑粘接方法安裝在一起，或做成一體。
柔性注壓錨杆應用實施過程1、用鑽杆在所需安置錨杆的巖層位置上鑽制比錨杆略粗的錨孔，並作清理。
2、應用裝有剛性注射單向閥的柔性注壓錨杆時，將剛性快速注射槍的接頭與錨杆注射單向閥上的接口3-1-2相連接，將其連接螺絲與錨杆注射單向閥上的連接螺紋3a-1-1旋緊；應用裝有彈性注射單向閥的柔性注壓錨杆時，則將彈性快速注射槍的接頭插進其接口3b-1，注射針插入針孔3b-2即可。注射槍通過高壓管與高壓液泵或空氣壓縮機系統相連。需要通過錨固託網託護巖層表面的，則將錨固託網撐起對正、緊貼巖層表面；將錨杆、注射槍和壓力系統連為一體的錨杆穿過錨固託網安置放入錨孔；對不需錨固託網託護巖層表面的，則直接將錨杆、注射槍和壓力系統連為一體的錨杆安置放入錨孔。
3、對於實施需要通過錨固網託護巖層外表面的，錨杆製作應附帶錨固網託板4-1，其大小視錨固網的剛性和錨杆施放的密度來確定，錨固網軟的和錨杆施放稀少的，錨固網託板4-1應製作的略大一些，相反可小一點。對於通過噴漿託護巖層外表面的，則錨杆可不附帶錨固網託板4-1。
4、錨杆安置完畢後，開啟注射槍閥門，向錨杆注液(氣)腔2注入設定壓力的高壓液體或氣體。注壓完畢後，擰開接頭上的連接螺絲或拔出注射針，然後取下注射槍。這一操作非常簡單和快捷，施工效率高。
5、錨杆體在設定壓力的高壓液體或氣體的作用下，產生徑向膨脹，對所要託護的巖層施加壓力，與錨孔牢固地結合在一起。同時該壓力又對較軟和鬆散的巖層提供壓實作用，提高了錨護效果。
6、由於柔性注壓錨杆具有足夠高的膨脹力，可以跟蹤補償錨孔的變化，錨固可靠，避免了傳統錨杆經常發生失效而需要補錨的情況。
7、根據需要，將壓力監測儀表或遠程壓力監測系統的接頭像連接注射槍一樣與注射單向閥相連，可實現對柔性注壓錨杆的工作壓力進行在線監測，對壓力不足的錨杆及時補充壓力。
8、對使用完畢需要回收的柔性注壓錨杆，可通過洩壓板手頂開剛性注射單向閥的閥芯3a-2、或用洩壓針穿通彈性注射單向閥的密封咀3b-3，排洩錨杆注液(氣)腔2內的液(氣)體；錨杆體體積縮小，可以方便的抽出回收利用。
上述各項柔性注壓錨杆性能通過試驗檢測表明完全能達到設計要求。
權利要求
1.柔性注壓錨杆，其特徵為採用高彈性高分子材料作為錨杆主體材料，將錨杆體做成中空結構，空心部分為注液(氣)腔，其端部一端封閉，一端緊密安裝注射單向閥；錨杆體用鋼絲或纖維材料與高彈性高分子材料強化複合而成。
2.根據權利要求1所述的柔性注壓錨杆，其特徵為所述的注射單向閥為用金屬材料或硬質高強工程塑料製作的剛性注射單向閥[3a]，或者用高分子材料做的彈性注射單向閥[3b]。
3.根據權利要求1或2所述的柔性注壓錨杆，其特徵為所述的剛性注射單向閥[3a]是由閥座[3a-1]、閥芯[3a-2]、彈簧[3a-3]、「O」形密封圈[3a-4]、擋圈[3a-5]組成；閥座[3a-1]上有注射槍連接螺紋[3a-1-1]和接口[3a-1-2]；閥芯[3a-2]安裝在閥座[3a-1]孔內，兩者之間安裝「O」形密封圈[3a-4]；閥芯[3a-2]後面安裝彈簧[3a-3]，擋圈[3a-5]壓在彈簧[3a-3]上，並安裝在閥座[3a-1]的環形槽內。
4.根據權利要求2所述的柔性注壓錨杆，其特徵為所述的彈性注射單向閥[3b]是由接口[3b-1]、針孔[3b-2]、密封咀[3b-3]構成。
5.根據權利要求1或2所述的柔性注壓錨杆，其特徵為所述的剛性注射單向閥[3a]緊固安裝在彈性錨杆體[1]內，外部安裝箍套[4]；彈性注射單向閥[3b]與彈性錨杆體[1]靠脹緊、用箍套[4]緊固或用粘接方法安裝在一起，或做成一體。
6.根據權利要求5所述的柔性注壓錨杆，其特徵為所述的箍套[4]上固定錨固網託板[4-1]，錨固網託板[4-1]按施工需要可以做大也可以做小。
全文摘要
本發明涉及巖土與礦山工程支護設施技術領域，尤其是一種柔性注壓錨杆。本發明採用高彈性高分子材料作為錨杆主體材料，將錨杆體做成中空結構，空心部分為注液(氣)腔，其端部一端封閉，一端緊密安裝注射單向閥；錨杆體用鋼絲或纖維材料與高彈性高分子材料強化複合而成。注射單向閥用剛性材料或彈性材料製成。施工時，向錨杆注液(氣)腔注入設定壓力的高壓液體或氣體，錨杆體產生徑向膨脹力，將錨杆與錨孔牢固地錨固在一起。本發明施工安裝方便，能自動補償巖層位移引起的錨孔變化、錨固可靠；並能在線監控錨杆體內的壓力變化，及時補充壓力；錨杆體易於回收利用。
文檔編號E21D21/00GK1619106SQ20031010552
公開日2005年5月25日 申請日期2003年11月19日 優先權日2003年11月19日
發明者宋振騏, 王威強, 崔寶春, 陳中和, 彭林軍, 李象國, 湯建泉 申請人:山東省巖土與結構工程技術研究中心, 濟南三達信科技有限公司