黏結(jié)式錨桿的結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,錨固力大,可以增加錨固長度或進行全長錨固,進一步大幅度地提高錨固力,是較為理想的頂板錨固形式。
1.鋼筋、鋼絲繩砂漿錨桿
該錨桿利用水泥砂漿與錨桿的黏結(jié)力和砂漿與巖層的黏結(jié)而達到錨固巖層的作用。鋼筋、鋼絲繩砂漿錨桿的錨固力為50KN。當鋼筋直徑小于10mm時,可用一眼雙筋(竹筋也可用一眼雙筋)。
2.圓鋼麻花錨頭錨桿
該錨桿一般采用A3圓鋼加工而成。由麻花錨頭、擋圈、桿體和錨尾組成,麻花錨頭由圓鋼的一端壓扁后扭緊形成,在圓鋼的另一端加工成 作為錨尾,圓鋼未經(jīng)任何加工的部分為桿體,擋圈采用焊接的方式與桿體連接。常用的圓鋼麻花錨頭錨桿的技術(shù)規(guī)格如表1-1所列。錨桿的錨頭部分通過錨固劑黏結(jié)在錨桿鉆孔底部,錨固力在60KN以上。
1—錨頭;2擋圈;3—桿體;4—錨尾
名稱 | 尺寸/mm | 偏差/mm |
桿體直徑d | 14、16、18、20 | ±0.35 |
錨桿長度L | 1600—2400 | 10 |
錨頭頂寬b | b=D(鉆孔直徑)-(4-6) | |
錨頭長度L1 | L1≥15d,但不小于240 | ±5 |
錨桿螺紋長度L2 | L2=80—100 | ±5 |
擋圈距錨頭變形點的距離C | C=10—50 | |
擋圈直徑D1 | D1=D(鉆孔直徑)-(4—6) |
3.螺紋鋼錨桿
該錨桿是用螺紋鋼鋼筋加工而成的,其加工工藝為:首先在車床上將鋼筋一端(長度80—100)外表面切削(或者用專用設備擠壓)成直徑符合要求的圓,然后在該長度上加工成符合國家標準的螺紋示。
根據(jù)螺紋鋼鋼筋的橫筋和縱筋的不同,螺紋鋼錨桿可分為建筑螺紋鋼錨桿、左旋右縱筋螺紋錨桿和右旋無縱筋螺紋鋼錨桿。
建筑螺紋鋼錨桿桿體大部分為雙向紋兩筋螺紋鋼,雖然螺紋鋼能與錨固劑有較好的結(jié)合,但在安裝錨桿時,桿體縱筋半徑大于桿體螺紋鋼旋轉(zhuǎn)半徑,造成桿體螺紋不能與樹脂膠體緊密結(jié)合,不能產(chǎn)生較強的握裹力。同時,雙向螺紋不利于錨固劑充填密實,因此降低了錨固強度。
針對雙向螺紋鋼存在的缺陷,將錨桿桿體專門軋制成單向無縱筋螺紋鋼,取消縱筋,單向螺紋為左旋方向螺紋,與錨桿注入時旋轉(zhuǎn)方向一致。在旋轉(zhuǎn)注入錨桿,利用錨桿攪拌樹脂藥巻時,在單向左旋螺紋的旋轉(zhuǎn)作用下,產(chǎn)生強有力的壓力向深部推進。在此壓力的作用下,呈液體狀態(tài)的樹脂錨固劑可以充填孔中裂隙及排出孔中污水,從而增加錨固劑與錨桿桿體之間的握裹力,以及錨固劑與巖體之間的黏結(jié)力,可以有效地提高錨桿的錨固力。單向左旋無縱筋螺紋鋼錨桿可以用于各類礦山及地下工程,特別適用于煤巷錨網(wǎng)支護,取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟效果。
4.精軋右旋螺紋鋼錨桿
為了使錨尾極限承載力不低于錨桿桿體部分的承載力,20世紀80年代美國出現(xiàn)了精軋右旋螺紋鋼錨桿,我國也很重視此類錨桿的研究。這種錨桿是由精軋右旋螺紋鋼鋼筋配合特制螺母制成的,它不需要像普通螺紋鋼錨桿那樣專門加工錨尾,保證了錨桿整個長度上強度的一致性,解決了普通錨桿錨尾承載能力低于錨桿桿體的矛盾。但是,這種錨桿在技術(shù)經(jīng)濟上也存在著難以克服的缺陷,主要表現(xiàn)為以下幾方面:① 錨桿外表面為右旋螺紋,在攪拌樹脂錨固劑時容易將樹脂退出,造成錨桿孔底200mm長度的錨桿樹脂錨固劑的缺失,不能有效地與圍巖錨固在一起,實際上大大降低了設計的錨固長度。② 經(jīng)鋼筋軋制形成的螺紋精度不能滿足螺紋與螺母的緊密配合,而且螺紋升角過大,螺母不易擰緊,且擰緊后也容易松動。③ 為了形成可以直接安裝螺紋的鋼筋,鋼筋必須精軋。在增加了桿體成本的同時,又因螺母必須使用非標產(chǎn)品,厚度的質(zhì)量都較大,成本較高。
這種錨桿曾經(jīng)在全國很多礦業(yè)集團公司試用過,但因為技術(shù)上的缺陷目前沒有被推廣應用。
5.內(nèi)注漿錨桿
內(nèi)注漿錨桿是采用焊接管或無縫鋼管制作成錨桿,同時利用錨桿兼作注漿管,對巷道圍巖進行注漿,可加固巷道周邊的破裂巖體,提高圍巖的自承能力,改善破裂巖體的結(jié)構(gòu)及力學性能,最大限度地發(fā)揮錨桿的錨固作用,使用于不穩(wěn)定圍巖的錨固。
根據(jù)內(nèi)注漿錨桿結(jié)構(gòu)形式的不同,可將內(nèi)注漿錨桿分為多種類型。
這類錨桿的材料可使用無縫管或焊接管加工,它主要用于需要初錨力,需要控壓注漿的掘進工作面(如斷層破碎帶、淋水帶,超前錨桿注漿段),不需或不能噴射混凝土的巷道加固。
這類錨桿與普通錨桿配合使用,可以不控壓,無需初錨力,因此其結(jié)構(gòu)非常簡單,主要由一帶螺紋桿體并鉆有小孔的鋼管構(gòu)成,一般采用焊接管制成,桿體強度40—50KN。止?jié){除用止?jié){塞外,還可用快硬水泥藥巻或水泥水玻璃膠泥等。當要求的注漿壓力不高,且是加固巷道兩幫時采用這類錨桿。
這類錨桿是在普通內(nèi)注漿錨桿的桿尾增加一端錨裝置,如水泥藥巻端錨、樹脂藥巻端錨、倒楔式端錨等形式。這種錨桿主要用于需要初錨力,且注漿壓力較大的巷道,一般采用無縫鋼管制作,桿體強度50—0KN。
在實際應用中,因可控壓內(nèi)注漿錨桿結(jié)構(gòu)較復雜而較少采用,而普通內(nèi)注漿錨桿和端錨內(nèi)注漿錨桿在各類不穩(wěn)定巖巷及煤巷中均得到較好的應用。
這種錨桿采用空心式快硬錨固劑套在錨桿桿體的錨固段外面機械錨固,制作工藝簡單,很好地解決了高壓漿液的泄漏問題,而且封孔材料起到了一定的錨固作用。
⑸ 內(nèi)錨外注式注漿錨桿
根據(jù)內(nèi)錨外注式注漿錨桿的結(jié)構(gòu)與加工材料的不同,可分為普通圓管內(nèi)錨外注式注漿錨桿靜兒高強度內(nèi)錨外注式注漿錨桿兩類。普通圓管內(nèi)錨外注式注漿錨桿的結(jié)構(gòu)如圖1-15所示,桿體采用1/2英寸的焊接管制成,其外徑21.3mm,內(nèi)徑15mm,桿尾砸扁并制作成錐形,以便于注漿后加大錨固力。高強度內(nèi)錨外注式注漿錨桿的結(jié)構(gòu),采用高強度螺紋鋼制成,桿尾鉆有注漿孔,既能實現(xiàn)注漿和錨固,又能顯著提高錨桿的強度,因此可獲得較好的支護效果。
6.可回收錨桿
可回收錨桿為兩端式,如圖1-1 所示,它由錨固段、桿體和絲套組成。錨固段和桿體均為Φ20mm的螺紋鋼(或圓鋼)制作。錨固段長400mm,一端車制成M20的標準螺紋;桿體兩端均車制成M20的標準螺紋,桿體長度一般為1400—2000mm,具體可根據(jù)需要確定。
藥巻式可回收錨桿在使用操作及支護效果等方面完全等同于普通端錨式樹脂錨桿,具有普通樹脂錨桿的優(yōu)點。同時,;藥巻式可回收錨桿應用于平巷的工作面一側(cè)時,在采煤過程中超前回收還可消除錨桿對采煤機截割工藝的影響,且錨桿的錨固段因長度較短,采煤過程中不會被采煤機截割而破壞。藥巻式可回收錨桿具備回收復用的特點,可降低錨網(wǎng)支護巷道的支護費用,具有較好的經(jīng)濟效益。