本發(fā)明涉及巷道支護技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種左旋無縱筋全長高預(yù)應(yīng)力錨桿及其施工工藝。

背景技術(shù)：

安全、高效、經(jīng)濟的巷道支護技術(shù)是保證礦井安全、高效生產(chǎn)的必要條件。錨桿支護技術(shù)在國外重要的產(chǎn)煤國家得到了廣泛應(yīng)用,其中以美國、澳大利亞最為典型,這與他們煤層地質(zhì)條件比較簡單、埋藏淺以及國家重視該項技術(shù)密切相關(guān),形成了從支護設(shè)計、配套施工機具、適用于不同條件的系列錨桿錨索支護產(chǎn)品和可靠的監(jiān)測手段等成套支護技術(shù)體系,整個體系較為科學(xué)、安全和可靠。據(jù)不完全統(tǒng)計,我國國有大中型煤礦每年新掘進的巷道總長度高達(dá)上萬公里,其中80%以上是煤巷與半煤巖巷。錨桿支護已經(jīng)成為我國煤礦巷道首選的、安全高效的主要支護形式，對于深埋高應(yīng)力松軟破碎圍巖巷道錨桿支護，預(yù)應(yīng)力施加值越高越能顯著控制圍巖變形。

左旋無縱筋螺紋鋼是目前煤礦巷道支護采用的主要錨桿桿體形式，它是基于建筑用螺紋鋼輪廓進一步改造而成。左旋無縱筋螺紋鋼錨桿的特點為：由于桿體采用左旋螺紋，在錨桿安裝設(shè)備的旋轉(zhuǎn)推動過程中，將樹脂固化劑不斷向前推送，可使得樹脂充填密實。但目前巷道支護技術(shù)所使用的左旋無縱筋全長預(yù)應(yīng)力錨桿還存在以下不足：錨桿安裝過程中，鉆孔中預(yù)先依次放入快凝樹脂藥卷和慢凝樹脂藥卷，鉆機在推送錨桿時，桿體前端頭先與慢凝樹脂藥卷接觸，桿體前端頭前方的慢凝樹脂藥卷被攪破后，在左旋螺紋攪拌推送作用下，被打破包裝的慢凝錨固劑將會向鉆孔深部流動，使得慢凝錨固劑與快凝錨固劑相互混合，導(dǎo)致實際的快凝錨固劑在鉆孔前端部的錨固長度褪化。與此同時，在錨桿左旋螺紋推送作用下，原本為快凝樹脂錨固劑錨固的區(qū)段內(nèi)部分臨近桿體的樹脂環(huán)被慢凝樹脂取代，若施加較高預(yù)應(yīng)力，在螺紋橫肋處引起高應(yīng)力集中，超過樹脂材料強度后則引起前端部慢凝、速凝混合樹脂錨固劑破壞，進一步削弱錨固作用?？傊?，施加高預(yù)應(yīng)力的先決條件是前端部的快凝樹脂應(yīng)具備足夠的錨固長度與錨固強度；但左旋螺紋的攪拌作用下導(dǎo)致快凝樹脂有效錨固長度變短、前端部錨固強度降低，不利于高預(yù)應(yīng)力的施加。

因此，需要一種能夠防止在安裝過程中引起前端部錨固失效的且能夠施加高預(yù)應(yīng)力的左旋無縱筋預(yù)應(yīng)力錨桿以及施工工藝，以適用于高應(yīng)力松軟破碎巷道支護。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的主要是為了解決上述技術(shù)問題，而提供一種左旋無縱筋全長高預(yù)應(yīng)力錨桿及其施工工藝。

本發(fā)明一種左旋無縱筋全長高預(yù)應(yīng)力錨桿包括托盤、螺母、端頭螺栓、左旋錨桿桿體、爆破閥和慢凝樹脂藥卷，所述托盤設(shè)有錨桿桿體穿過孔，托盤固定安裝在錨桿鉆孔的洞口處，所述左旋錨桿桿體的一端設(shè)有端頭螺栓，左旋錨桿桿體內(nèi)設(shè)有縱向通孔和一組橫向通孔，所述一組橫向通孔分別與縱向通孔相連通，左旋錨桿桿體的端頭螺栓穿過托盤的錨桿桿體穿過孔，并通過螺母鎖緊，所述左旋錨桿桿體的位于錨桿鉆孔內(nèi)，左旋錨桿桿體與錨桿鉆孔之間為樹脂錨固劑，一組橫向通孔的兩側(cè)端口分別裝配有爆破閥。

所述慢凝樹脂藥卷8由材料A和材料B組成，所述材料A為樹脂膠泥，由不飽和聚酯樹脂80-100份、環(huán)烷酸鈷0.0025-0.015份、無機填料300-600份按照重量份比例混合而成，所述材料B為普通慢凝固化劑，由過氧化甲乙酮0.04-0.12份、鄰苯二甲酸二甲酯0.01-0.05份、滑石粉0.03-0.15份按重量份比例組成。

一種左旋無縱筋全長高預(yù)應(yīng)力錨桿的施工工藝，包括以下步驟：

①.測量、定位錨桿鉆孔；

②.用錨桿鉆機按設(shè)計尺寸打鉆眼；

③.高壓水沖洗鉆孔；

④.用左旋錨桿桿體將數(shù)根慢凝樹脂藥卷推入鉆孔，保證樹脂藥卷數(shù)量能夠?qū)崿F(xiàn)全長錨固；

⑤.用錨桿鉆機安裝左旋螺紋鋼桿體；

⑥. 待左旋錨桿桿體4前端頭完全鉆入孔底時，通過縱向通孔5、橫向通孔6及爆破閥7注入錨固材料C，錨固材料C與已被攪拌的慢凝樹脂藥卷8混合后形成速凝樹脂藥卷11，實現(xiàn)端部速凝，外部樹脂液體流入橫向通孔6內(nèi)造成堵塞，爆破閥為單向開啟，當(dāng)橫向通孔（6）內(nèi)的注入壓力超過爆破閥開啟壓力后，爆破閥7開啟，材料C流入桿體與鉆孔之間，實現(xiàn)錨桿前端部速凝；

⑦.加速攪拌錨固劑達(dá)到預(yù)定的攪拌阻力后，停止攪拌；

⑧.待左旋錨桿桿體前端部的樹脂完全固化，安裝托盤和螺母；

⑨.通過縱向通孔向縱向通孔和一組橫向通孔的孔內(nèi)充填材料D。

所述材料C由二甲基對甲苯胺DMT0.6-1.5份、二甲基苯胺DMA0.2-1.5份、溶劑0.5-3份按照重量份比例混合；所述材料D由不飽和聚酯樹脂80-120份、無機填料200-300份、BPO粉末5-10份按照重量份比例混合而成。

本發(fā)明優(yōu)點是：本發(fā)明的應(yīng)用可有效避免在安裝過程中因左旋螺紋攪拌作用下導(dǎo)致快凝與慢凝錨固劑相互混合、速凝錨固長度褪化的問題，從而可對錨桿施加高預(yù)應(yīng)力，增強預(yù)應(yīng)力在圍巖中的擴散作用，提高對高應(yīng)力松軟破碎圍巖的控制作用，具有很好的應(yīng)用推廣價值。

附圖說明

圖1是一種左旋無縱筋全長高預(yù)應(yīng)力錨桿加入材料C形成速凝樹脂藥卷結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是左旋錨桿桿體和爆破閥組裝結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是一種左旋無縱筋全長高預(yù)應(yīng)力錨桿的施工工藝流程圖。

圖4是慢凝錨固劑組分示意圖。

圖5是速凝錨固劑組分示意圖。

圖中：1、托盤；2、螺母；3、端頭螺栓；4、左旋錨桿桿體；5、縱向通孔；6、一組橫向通孔；7、爆破閥；8、慢凝樹脂藥卷；9、錨固劑；10、錨桿鉆孔；11、速凝樹脂藥卷。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。

如圖1、2、3、4、5所示，本發(fā)明一種左旋無縱筋全長高預(yù)應(yīng)力錨桿包括托盤1、螺母2、端頭螺栓3、左旋錨桿桿體4、爆破閥7和慢凝樹脂藥卷8，所述托盤1設(shè)有錨桿桿體穿過孔，托盤1固定安裝在錨桿鉆孔10的洞口處，所述左旋錨桿桿體4的一端設(shè)有端頭螺栓3，左旋錨桿桿體4內(nèi)設(shè)有縱向通孔5和一組橫向通孔6，所述一組橫向通孔6分別與縱向通孔5相連通，左旋錨桿桿體4的端頭螺栓3穿過托盤1的錨桿桿體穿過孔，并通過螺母2鎖緊，所述左旋錨桿桿體4的位于錨桿鉆孔10內(nèi)，左旋錨桿桿體4與錨桿鉆孔10之間為樹脂錨固劑，一組橫向通孔6的兩側(cè)端口分別裝配有爆破閥7。

所述慢凝樹脂藥卷8由材料A和材料B組成，所述材料A為樹脂膠泥，由不飽和聚酯樹脂80-100份、環(huán)烷酸鈷0.0025-0.015份、無機填料300-600份按照重量份比例混合而成，所述材料B為普通慢凝固化劑，由過氧化甲乙酮0.04-0.12份、鄰苯二甲酸二甲酯0.01-0.05份、滑石粉0.03-0.15份按重量份比例組成。

一種左旋無縱筋全長高預(yù)應(yīng)力錨桿的施工工藝，包括以下步驟：

①.測量、定位錨桿鉆孔；

②.用錨桿鉆機按設(shè)計尺寸打鉆眼；

③.高壓水沖洗鉆孔；

④.用左旋錨桿桿體4將數(shù)根慢凝樹脂藥卷8推入鉆孔，保證樹脂藥卷數(shù)量能夠?qū)崿F(xiàn)全長錨固；

⑤.用錨桿鉆機安裝左旋螺紋鋼桿體；

⑥. 待左旋錨桿桿體4前端頭完全鉆入孔底時，通過縱向通孔5、橫向通孔6及爆破閥7注入錨固材料C，錨固材料C與已被攪拌的慢凝樹脂藥卷8混合后形成速凝樹脂藥卷11，實現(xiàn)端部速凝，外部樹脂液體流入橫向通孔6內(nèi)造成堵塞，爆破閥為單向開啟，當(dāng)橫向通孔（6）內(nèi)的注入壓力超過爆破閥開啟壓力后，爆破閥7開啟，材料C流入桿體與鉆孔之間，實現(xiàn)錨桿前端部速凝；

⑦.加速攪拌錨固劑達(dá)到預(yù)定的攪拌阻力后，停止攪拌；

⑧.待左旋錨桿桿體4前端部的樹脂完全固化，安裝托盤1和螺母2；

⑨.通過縱向通孔5向縱向通孔5和一組橫向通孔6的孔內(nèi)充填材料D。

所述材料C由二甲基對甲苯胺DMT0.6-1.5份、二甲基苯胺DMA0.2-1.5份、溶劑0.5-3份按照重量份比例混合；所述材料D由不飽和聚酯樹脂80-120份、無機填料200-300份、BPO粉末5-10份按照重量份比例混合而成。

工作方式及原理：安裝錨桿時，向鉆孔內(nèi)填充慢凝樹脂藥卷，然后通過縱向通孔、橫向通孔及爆破閥向錨桿前端部注入材料C，爆破閥的作用是防止在安裝錨桿過程中攪拌樹脂藥卷時外部樹脂藥卷液體流入橫向通孔內(nèi)，當(dāng)錨桿安裝至預(yù)定位置時，注入材料C的壓力超過爆破閥開啟壓力后，爆破閥開啟，C流入鉆孔前端，并與慢凝樹脂藥卷混合后可實現(xiàn)前端部速凝；

按照以上工藝步驟進行施工可有效避免在安裝過程中因左旋螺紋攪拌作用下導(dǎo)致快凝與慢凝錨固劑相互混合、速凝錨固長度褪化的問題，從而可對錨桿施加高預(yù)應(yīng)力，增強預(yù)應(yīng)力在圍巖中的擴散作用，提高對高應(yīng)力松軟破碎圍巖的控制作用。

以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。