自钻式锚杆新发展

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1、自钻式锚杆技术新发展摘要：采用泵送水泥浆至锚头的自钻式锚杆已成功在隧道和民用工程中使用很多年了，泵送水泥浆所能提供的优势在于，自钻式锚杆能完全封住承载空间，包括锚杆孔周围的裂隙和空洞。但是水泥浆不能满足煤矿工业即时承载的要求。本文描述采用泵送锚固剂到锚杆钻孔内的一种新型自钻式锚杆系统。它不仅具有泵送锚固剂系统的所有优势，同样能满足煤矿工业顶板与锚杆即时支护要求。本文进一步说明自钻式锚杆技术的最新进展，包括：（1）自钻式锚杆延伸，其在安装期间可以延伸近一倍长度，特别适用于薄煤层和支护高度低。（2）预紧自钻式锚杆，可以在安装过程中，提供预紧式载荷。这种新式自钻式锚杆系统不仅在围岩支护可以提供相

2、当大优势，同样可以提供生产效率。简介煤矿工业一直在努力寻求一种更有效的巷道顶板和帮部的支护方法。在最近50年里，锚杆支护被证明是地下工程支护最重要的改进之一。世界范围内地下采矿工业几乎都采用锚杆支护方式，也有许多不同样式的锚杆。锚杆传统上都是采用钢铁或玻璃纤维制造，用一种可摩擦的锚固装置锚固到钻孔中，诸如：扩张外壳装置、水泥浆或者化学树脂。可摩擦锚固锚杆被广泛使用于澳大利亚金属采矿业，主要用于临时支护，它们同样用于与树脂锚固锚杆相关联的需要长期支护的地方，树脂锚固锚杆被用于煤矿工业中。可摩擦锚固锚杆能提供即时承载，但是它们的载荷转移能力相对于树枝或水泥锚固锚杆还是差的。除此之外可摩擦锚固相

3、比树脂或水泥锚固锚杆更容易被腐蚀。树脂锚固锚杆通常使用一个包含胶泥和催化剂的塑料树脂卷，两者用很薄的塑料膜分隔开，树脂卷在锚杆之前被塞入钻孔中，锚杆与树脂锚固卷一起被推入孔底，然后锚杆捅破树脂药卷，旋转搅拌混合胶泥和催化剂，树脂混合物就会缠绕、凝固和硬化在孔中锚杆的锚固端，由于混合树脂通常会在60s内硬化，这些树脂锚固了的锚杆将发挥作用和提供顶板即时支护。TOOSPEEDIER树脂胶囊被使用时，它通常会在15s内凝固。尽管如此，用树脂药卷锚固的锚杆有一个非常明显的缺点，就是需要耗费人力和有好多安装步骤，诸如手动钻孔、安装锚杆和锚固剂。相比而言，用水泥浆锚固的锚杆就不需要锚固药卷，这种锚杆通

4、常是中空的，水泥浆通过锚杆被泵送进去钻孔，也是采用自钻式锚杆，中空锚杆前端有一个钻头，在打钻作业时水可以通过中空结构泵送进去。待到钻孔完成，水泥浆软管接头被拧到锚杆尾部，用水泥浆填充锚杆和钻孔。这个系统通常被使用在隧道行业中，可以提前完全封闭锚杆，尽管如此，水泥浆锚杆有一个缺点就是不能即时承载，和需要相当大的手动操作去连接和拆除注浆装置。确切地说，这涉及到两阶段过程，注浆队伍不得不返回施工。本文介绍一种采用可泵送树脂注浆的新式自钻式锚杆系统，它具有提高即时承载的优势，能够完全封闭锚杆，即使是破碎或离层的岩体力，这种新式自钻式锚杆系统可以更快地安装和减小人工操作以改善安全和采矿效率。水泥浆自

5、钻式锚杆目前世界上有近18种自钻式锚杆，大部分的设计都是用来泵送水泥浆，它们通常由外带粗螺纹中空杆体或管子，以改善浆液压力传递特性，和锚杆前端的钻头组成，粗螺纹常常在锚杆尾端附着螺母，以便紧固托盘。在操作时，锚杆尾端拧进一个用车床加工的母丝套筒内，然后将锚杆旋转着钻进钻孔内，丝筒能够密封水以便使水在打孔过程中通过锚杆。一旦钻孔完成，水接头附件应从锚杆尾部拧下，接上注浆接头，水泥浆就会泵进锚杆，填满钻孔和完全封住锚杆，一旦水泥浆注浆完成，注浆接头也应从锚杆拧下，浆液就会被保留，然后凝固、硬化。一般而言，水泥浆应该留下凝固超过一夜，然后将托盘和螺母配上锚杆，螺母应对着岩面张拉紧固。水泥浆自钻式

6、锚杆对于隧道行业有很大的优势，但是这要求比较大的施工量。通常在采矿业，水泥浆锚杆应用在岩层移动课题上，使他们注浆非常困难，通常也不会再去注浆。可摩擦锚固锚杆另外，许多制造商也利用可摩擦锚固端改良自钻式锚杆，这种锚杆就是锚固钻孔中锚杆头端，这种自钻式锚杆通常由在锚杆头部带张拉壳锚固端的中空杆体或管子，和锚杆张拉壳前端的钻头组成，锚杆通常在前端有螺纹段，在螺纹段有螺母用于张拉，螺母最初用剪力销子或其他破坏设备被固定在螺纹上。在操作时，锚杆连同被剪力销子固定在螺纹上的螺母一起随着钻机旋转的方向旋转，由于前端的钻头一起跟着旋转，并钻出钻孔，一旦钻孔被钻到全长了，锚杆的旋转成为反向了，张拉壳装置就会

7、延伸和锚固住钻孔中锚杆的前端，锚杆将旋转直到张拉壳不能再延伸，螺母进一步的旋转将会导致剪力销子或其他破坏设备装置失效。这会使螺母沿着锚杆螺纹前进和对着岩面张拉锚杆，通过中空结构，锚杆会被泵入的水泥浆完全封闭。可摩擦锚固锚杆有着能够即时承载的优势，也能完全被水泥浆所封闭，但是，有一个缺点就是张拉壳常常会被拧到锚杆前端去，导致锚杆直径增加明显，这样就需要钻一个大一点的钻孔与张拉壳匹配，反过来也形成了一个大的环形空间不得不填充