一种无轴螺旋片式抑胀管及其使用方法与流程

本发明涉及巷道破碎围岩加固领域，尤其涉及到一种无轴螺旋片式抑胀管及其使用方法。

背景技术：

矿山巷道受支承压力的影响，在巷道表层围岩中产生塑性圈、裂隙圈和破碎圈，岩体的体积逐渐变大，由里向外推移岩体，使岩体产生碎胀。岩体的破坏损伤程度由里向外变得越来越大，承载能力越来越小，外层岩体将失去对内部岩体向外膨胀的抵抗力，造成塑性圈、裂隙圈和破碎圈岩层无控制地向外碎胀变形。过度的碎胀变形将会造成局部围岩脱离母体岩层的支承，导致片帮、冒顶或底臌等事故。目前锚杆、锚索支护体系是通过托盘提供的轴向力约束力来抑制巷道围岩的碎胀变形。但是，不均匀的碎胀力通过托盘的杠杆作用会放大一些不可预测的弯曲、扭、剪附加力，对锚杆、锚索产生拉、弯或剪等形式的破坏，一旦锚杆、锚索断裂，支护体就失效了，因此，抑制围岩碎胀在巷道支护体系中非常重要。

技术实现要素：

本发明针对上述情况，提供一种无轴螺旋片式抑胀管,可对破碎圈起到抑胀作用，利于减小巷道表面的碎胀和变形。

本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种无轴螺旋片式抑胀管，包括空心钢管、空心树脂药卷和无轴螺旋片，所述空心树脂药卷的内径和无轴螺旋片的内径均与空心钢管的外径配合，空心树脂药卷的外径与变径锚杆钻孔大直径段配合。

本方案的抑胀管配合巷道锚杆或锚索使用，使用时，在巷道围岩中施工变径锚杆钻孔，其中变径锚杆钻孔的小直径一段位于巷道围岩深部完整稳定岩体中，大直径的一段位于巷道围岩浅部松动圈范围岩体中，安装锚杆时，将本方案的无轴螺旋片式抑胀管安装在锚杆钻孔的大直径一段，通过树脂药卷把松动圈岩体、无轴螺旋片和空心钢管粘结成一体，通过空心管刚体的约束，限制松动圈围岩的继续松动。

作为优化，所述空心钢管的一端插设有空心橡胶塞，空心橡胶塞的外径为变径，且空心橡胶塞外径的小直径段直径与空心钢管内孔配合，大直径段直径与锚杆变径钻孔的大直径段孔壁配合，空心橡胶塞的内径与锚杆或锚索配合。本优化方案通过设置空心橡胶塞，起到封闭树脂药卷的作用，橡胶塞内孔与锚杆或锚索配合，便于搅拌树脂药卷时固定钢管。

作为优化，所述空心钢管外表面刻有波形纹。本优化方案通过在空心钢管外表面设置波形纹，增大粗糙度，便于与树脂粘结。

作为优化，所述空心树脂药卷包括捆绑在一起的两种药包。本优化方案的空心树脂药卷包括两种药包，可将松动圈破碎岩体与无轴螺旋片、空心钢管牢固粘结在一起。

一种无轴螺旋片式抑胀管的使用方法，包括如下方面：

a、先监测预计巷道围岩在未来承压时将产生的松动圈范围的大小，然后在巷道内壁上开钻能够直接安装锚杆或锚索的小直径锚孔，锚孔深度必须满足在松动圈范围之外有足够的完整稳定岩体作为锚杆或锚索的锚固段，之后从孔口向小直径锚孔深部同轴扩孔，扩孔深度要超过松动圈的范围，扩孔的直径要与无轴螺旋片式抑胀管外径匹配；

b、将锚杆树脂药卷或锚索树脂药卷装入锚孔孔底；

c、搅拌锚杆树脂锚固剂，安装锚杆或锚索；

d、将底部带空心橡胶塞的空心钢管装入锚孔的扩孔段；

e、将空心树脂药卷装入空心钢管的外侧；

f、将无轴螺旋片高速旋入空心树脂药卷，搅拌树脂药卷，直到无轴螺旋片顶至锚孔扩孔段的孔底；

g、在锚杆外露端安装好托盘、螺帽后，完成安装；

h、树脂药卷固结后，将松动圈围岩、无轴螺旋片和空心钢管粘结在一起，将约束巷道围岩松动圈继续碎胀。

本发明的有益效果为：通过与巷道锚杆或锚索的配合使用，利用树脂药卷把松动圈围岩、无轴螺旋片和空心管粘结成一体，通过空心管刚体的约束，限制围岩松动圈继续松动，进而对破碎圈起到抑胀作用，减小了巷道表面的碎胀和变形。

附图说明

图1为本发明抑胀管打散视图；

图2为无轴螺旋片截面视图；

图3为树脂药卷截面图；

图4为变径锚杆钻孔示意图；

图5为锚杆树脂药卷放入示意图；

图6为安装锚杆示意图；

图7为安装空心钢管示意图；

图8为安装空心树脂药卷示意图；

图9为安装无轴螺旋片示意图；

图10为安装好托盘、螺帽示意图；

图11为现有技术支护受力示意图；

图中所示：

1、无轴螺旋片，2、a料药包，3、b料药包，4、空心钢管，5、空心橡胶塞，6、巷道围岩浅部松动圈范围岩体，7、巷道围岩深部完整稳定岩体，8、变径锚杆钻孔孔底，9、变径锚杆钻孔小直径段，10、变径锚杆钻孔大直径段，11、变径锚杆钻孔孔口。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

如图1所示一种无轴螺旋片式抑胀管，包括空心钢管4、空心树脂药卷和无轴螺旋片1，所述空心树脂药卷的内径和无轴螺旋片的内径均与空心钢管的外径配合，空心树脂药卷的外径与变径锚杆钻孔大直径段10配合。

空心钢管的一端插设有空心橡胶塞5，空心橡胶塞的外径为变径，且空心橡胶塞外径的小直径段直径与空心钢管内孔配合，大直径段直径与锚杆变径钻孔的大直径段孔壁配合，起封闭树脂药卷的作用，空心橡胶塞的内径与锚杆或锚索配合，以便于搅拌树脂药卷时固定钢管用。

空心钢管为具有一定强度的刚性管，其外端为开口端，里端用空心橡胶塞固定，空心钢管外表面刻有波形纹，便于与树脂粘结。

空心钢管外侧套装的空心树脂药卷包括捆绑在一起的两种药包，两种药包为a料药包2和b料药包3，空心树脂药卷的外径与锚杆变径钻孔的大直径段孔壁配合，空心树脂药卷能装入变径锚杆钻孔大直径段，其作用是将松动圈破碎岩体与无轴螺旋片和空心钢管粘结在一起。

无轴螺旋片内直径与空心钢管的外径相配合，外径与锚杆变径钻孔大直径段孔壁配合。使用时，需快速旋转，使a料与b料充分混合，确保粘结强度。树脂药卷粘结以后，螺旋片将松动圈岩体运动的力传递给空心钢管，使空心钢管能对松动圈岩体的碎胀进行约束。同时螺旋片的弹性性能也能对松动圈内的动力载荷提供部分缓冲。

本实施例的无轴螺旋片式抑胀管配合巷道锚杆或锚索使用，使用时在巷道围岩中施工变径锚杆钻孔，变径锚杆钻孔小直径段9位于巷道围岩深部完整稳定岩体7中，变径锚杆钻孔大直径段10位于巷道围岩浅部松动圈范围岩体6中，安装锚杆时，将无轴螺旋片式抑胀管安装在变径锚杆孔的大直径一段，通过树脂药卷将松动圈岩体、无轴螺旋片和空心钢管粘结成一体，通过空心钢管刚体的约束，限制松动圈围岩的继续松动。

一种无轴螺旋片式抑胀管的使用方法，包括如下方面：

a、先监测预计巷道围岩在未来承压时将产生的松动圈范围的大小，然后在巷道内壁上开钻能够直接安装锚杆或锚索的小直径锚孔，锚孔深度必须满足在松动圈范围之外有足够的完整稳定岩体作为锚杆或锚索的锚固段，之后从孔口向小直径锚孔深部同轴扩孔，扩孔深度要超过松动圈的范围，扩孔的直径要与无轴螺旋片式抑胀管外径匹配；

b、将锚杆树脂药卷或锚索树脂药卷装入锚孔孔底；

c、搅拌锚杆树脂锚固剂，安装锚杆或锚索，本实施例安装锚杆；

d、将底部带空心橡胶塞的空心钢管装入锚孔的扩孔段；

e、将空心树脂药卷装入空心钢管的外侧；

f、将无轴螺旋片高速旋入空心树脂药卷，搅拌树脂药卷，直到无轴螺旋片顶至锚孔扩孔段的孔底；

g、在锚杆外露端安装好托盘、螺帽后，完成安装；

h、树脂药卷固结后，将松动圈围岩、无轴螺旋片和空心钢管粘结在一起，将约束巷道围岩松动圈继续碎胀，减小了巷道表面的碎胀和变形。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。