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专利号: 2019109235289
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种新型注浆锚索支护方法,包括巷道(1),其特征在于:包括如下步骤:步骤一,先对巷道(1)施作预应力锚杆并挂钢筋网,再对其内部整体一次喷浆固定至表面平整;

步骤二,利用锚杆钻机对巷道(1)顶板和两帮在钻孔后,完成第一壳式注浆层(21)注浆锚杆的安装;然后利用锚杆钻机对巷道(1)底板钻孔后,完成第二壳式注浆层(22)注浆锚杆的安装;

步骤三,根据巷道(1)的实际情况,利用塌落拱理论确定巷道(1)中注浆锚索钻孔之间的距离a;

在锚固宽度W大于注浆锚索钻孔之间的距离a的条件下,利用锚固宽度W和实际经验中的倒锥形破坏角α,通过计算依次得到锚索钻机的工作参数:锚固深度h、锚固段长度L;

锚索钻机根据参数先后在巷道(1)顶板和帮部完成锭式注浆层(4)注浆锚索的钻孔;再在巷道(1)底板完成锭式注浆层(4)注浆锚索的钻孔;

在注浆锚索的钻孔中安装注浆锚索后,不仅要在注浆锚索和孔口套管之间采用水泥封孔,还对巷道(1)围岩二次喷浆,形成二次喷浆层;

步骤四,在步骤三的基础上,顺序对巷道(1)底板、两帮和顶板注浆,依次构成由第二壳式注浆层(22)和第一壳式注浆层(21)组成环形的浅部壳式注浆层;

对步骤三的参数进行二次运算,得到能够形成秤砣形结构的锭式锚块(5)的注浆参数,其包括:扩散半径R和注浆的时间t;

步骤五,待注浆结束后,对巷道(1)表面再次喷浆并扩巷至设计断面;

步骤六,对其他新巷道(1)的固定依次按照步骤一至步骤五顺序执行。

2.根据权利要求1所述的新型注浆锚索支护方法,其特征在于:步骤三中得到锚索钻机的工作参数包括如下的运算过程:利用锚固宽度W和实际经验中的倒锥形破坏角α通过三角函数得到锚固深度h;

再利用锚固深度公式 得到锚固力Tu,锚固段长度L通过获得;

式中:

R——浆液的扩散半径,cm;

L——锚固段长度,m;

Cu——锚固段全长不排水抗剪强度的平均值,kPa;

d——直杆段直径,m;

l——直杆段长度,m;

Nc——承载力系数,一般Nc=9

Cub——锚固段近端不排水抗剪强度,kPa;

τs——孔壁与注浆体之间的黏结强度,kPa;

Aa——锚索体材料截面积,m2;

Sf——抗破坏安全系数;

Fptk——锚索体材料许用强度,kPa;

V——锚索间距,塌落拱高度,m;

γ——岩体容重,kN/m3;

t——注浆所需时间,s;

K——土的渗透系数,cm/s;

H——注浆压力水头,cm;

β——浆液与水的黏度之比;

R——浆液的扩散半径,cm;

r——注浆孔半径,cm;

n——土的孔隙率。

3.根据权利要求2所述的新型注浆锚索支护方法,其特征在于:步骤三中注浆锚索钻孔之间的距离a通过塌落拱理论 获得。

4.根据权利要求2所述的新型注浆锚索支护方法,其特征在于:在步骤四中,扩散半径R和注浆的时间t的获得可以通过如下的公式:通过 得到扩散半径R;再利用球状扩散理

论 得到注浆时间t。

5.一种实施权利要求1中所述新型注浆锚索支护方法的注浆锚索,包括:外露段(6)、自由段(7)、注浆段(8)和锚固段(9),其特征在于,所述注浆段(8)包括:在注浆段(8)上设有高压出浆的第一出浆口(Ⅰ81)和低压出浆的第二出浆口(Ⅱ81),第一出浆口(Ⅰ81)和第二出浆口(Ⅱ81)分别位于形成锭式锚块(5)的小径端和大径端位置;

在第一出浆口(Ⅰ81)上设有高压开启出浆的高压压力阀(Ⅰ),在第二出浆口(Ⅱ81)上设有低压开启出浆且高压停止出浆的低压压力阀(Ⅱ);所述低压压力阀(Ⅱ)停止出浆的高压压力小于高压压力阀(Ⅰ)高压开启的压力。

6.根据权利要求5所述的注浆锚索,其特征在于:所述第一出浆口(Ⅰ81)靠近注浆管内壁位置均匀固定有若干个第一固定块(Ⅰ82),所述第一固定块(Ⅰ82)通过第一拉簧(Ⅰ83)与第一挡板(Ⅰ84)固定连接。

7.根据权利要求6所述的注浆锚索,其特征在于:所述第一出浆口(Ⅰ81)的断面呈“八”字形设置。

8.根据权利要求5所述的一种新型注浆锚索支护方法及其使用装置,其特征在于:在第一出浆口(Ⅰ81)和第二出浆口(Ⅱ81)中间的注浆段(8)内壁均匀固定环形的第二固定块(Ⅱ

82),所述第二固定块(Ⅱ82)通过第二拉簧(Ⅱ83)与镂空结构的固定架(Ⅱ84)固定;所述固定架(Ⅱ84)中心通过连接杆(Ⅱ841)与密封板(Ⅱ842)连接;且密封板(Ⅱ842)外径尺寸大于第二固定块(Ⅱ82)的内径尺寸;所述连接杆(Ⅱ841)的长度小于第二拉簧(Ⅱ83)形变后的长度,且大于第二拉簧(Ⅱ83)的初始长度。