一种能自动卡紧的分段锚固注浆锚杆装置及其锚固方法技术领域
本发明涉及一种用于固定围岩稳定的锚杆装置，特别涉及一种能自动卡紧的分段锚固注浆锚杆装置及其锚固方法。
背景技术
锚杆是锚固在煤或岩体之间内并用于维护井巷围岩稳定的杆状结构物，锚杆支护是一种主动支护形式，使锚固岩体产生压应力区并对加固岩层起到加筋作用，大大增强了围岩的强度，改善围岩岩层的整体力学性能。由于锚杆具有较高的承载能力，且成本较低、成巷速度快、劳动强度低及明显改善作业环境和安全生产等众多优点，已经成为煤矿企业井巷支护的一种主要支护方式，代表着巷道支护形式的主要发展方向。但是，根据现场巷道支护情况，并结合锚杆本身的受力结构可知，当锚杆是支护极为破碎、具有不均匀围岩层巷道围岩时，锚杆支护受力就极不均匀，在靠近锚杆自由端的部位受到的剪切力或者拉力较大，锚杆的较深部位的锚杆受力较小，同时，加上围岩破碎范围较深，采用普通锚杆由于其锚固长度不够很难锚固到深部稳定岩层，这造成了单支锚杆支护时承载能力极其有限，常出现锚杆整体被拉出、托盘滑脱，甚至出现中间部位被拉断等失效现象，进而造成围岩失稳破坏，严重影响了矿井的正常安全生产。为了提高此类巷道围岩支护问题，提高围压整体的承载能力，往往是加大锚杆直径、增加锚杆长度或者分段锚固减少锚固的分布间距等方式改善锚杆的受力情况，不过这样不仅提高了整体的支护成本，而且支护问题也没有得到根本上的解决。
发明内容
为了解决现有锚杆支付存在的上述技术问题，本发明提出一种能自动卡紧的分段锚固注浆锚杆装置及其锚固方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：包括注浆塞、螺母、托盘、注浆锚杆、第一连接件、缸体、环形切槽、卡翼、支座、第二连接件、活塞、活塞杆、铁丝圈、活动连杆、树脂锚杆；所述注浆锚杆、第一连接件、缸体、第二连接件、树脂锚杆依次通过螺纹连接成一杆体，注浆锚杆的一端设有托盘，并用螺母固定，端口设有注浆塞，另一端与中空的第一连接件螺纹连接；所述缸体内设有活塞、活塞杆，活塞与活塞杆固定连接，缸体在与第二连接件连接的端部开切有环形槽，缸体端头设有多个支座，活动连杆一端与活塞杆端头连接，另一端穿过缸体环形槽铰接于卡翼上，卡翼的端头铰接于支座上。
上述的能自动卡紧的分段锚固注浆锚杆装置中，所述的第一连接件两端的螺纹旋转方向相反。
上述的能自动卡紧的分段锚固注浆锚杆装置中，所述的第二连接件内部为实体结构，两端的内螺纹旋转方向与第一连接件相反。
上述的能自动卡紧的分段锚固注浆锚杆装置中，所述的缸体内直径大于注浆锚杆中空直径。
上述的能自动卡紧的分段锚固注浆锚杆装置中，所述的活塞杆的自由端设计成卡座结构，用铁丝圈用来固定活动连杆一端。
一种能自动卡紧的分段锚固注浆锚杆的锚固方法，包括以下步骤：
第一步，将注浆锚杆、第一连接件、缸体、第二连接件、树脂锚杆依次通过螺纹连接成一杆体，在锚孔内装入树脂药卷后，把整体锚杆转入锚孔内；
第二步，用钻机将该锚杆旋转钻进，此过程中树脂锚杆锚头会搅拌树脂药卷进行端部锚固，停留一段时间直至端部锚固牢靠；
第三步，打开注浆锚杆自由端的注浆塞，用注浆泵采用慢速注浆，浆液在液压的作用下慢慢地推动活塞向深部移动，同时活动连杆撑起安装在缸体四周的卡翼，当卡翼被完全撑起时，活塞已通过环形槽的一部分，此时浆液可迅速渗流到第一连接件和第二连接件形成的锚固空间区域进行锚固，形成稳定可靠的锚固区，随后停止注浆，拧紧注浆塞；
第四步，在注浆锚杆自由端安装托盘和螺母，逐渐施加预紧力，卡翼在此过程中被深深嵌入锚孔壁中，施加一定的预紧力后拧紧螺母。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、本发明通过浆体液压推动活塞杆体结构撑起卡翼，实现了自动推进，使得本发明可由一人操作，简便易行，可控性强；本发明采用分段锚固，同时添加卡翼加强锚固力，均衡杆体受力状况，增强围岩自稳承载能力，提高支护效果，节约了支护成本。
二、本发明的卡翼具有自动破岩动能，在浆液推动压力和预紧力作用下能自动撑起并深深嵌入锚孔壁内，与浆液锚固剂和锚孔围岩组合成一体，防止杆体被拉出，稳定牢靠；本发明的第一连接件和第二连接件之间形成固定的锚固区域空间，使得浆液能均匀扩散并锚固充满该空间，锚固效果好，提高了分段锚固力；
三、本发明的中空注浆锚杆和普通树脂锚杆可一长一短，亦可长度相当，具体根据围岩的实际破碎情况自由选取，适用于各种复杂的围岩条件，扩大了适用范围。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明锚杆装置的连接装置示意图及部分构件的剖面图；
图3为本发明锚杆装置的施工示意图。
图中，注浆塞1、螺母2、托盘3、注浆锚杆4、第一连接件5、缸体6、环形切槽7、卡翼8、支座9、第二连接件10、活塞11、活塞杆12、铁丝圈13、活动杆件14、树脂锚杆15。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明：
图1为本发明锚杆装置的整体结构示意图，包括注浆塞1、螺母2、托盘3、注浆锚杆4、第一连接件5、缸体6、环形切槽7、卡翼8、支座9、第二连接件10、活塞11、活塞杆12、铁丝圈13、活动连杆14、树脂锚杆15。所述第一连接件5中间连通，内直径与注浆锚杆4直径相等，两端部位刻有内螺纹分别与注浆锚杆4和缸体6吻合连接，且内螺纹的旋转方向相反；所述第二连接件10中间部分为实体，两端部位刻有内螺纹分别与缸体6和树脂锚杆15吻合连接，其内螺纹对应的旋转方向恰好与第一连接件5相反；所述缸体6内部装有活塞11与活塞杆12连接，在与第二连接件10连接的端部开切有环形槽7，活动连杆14可通过环形槽与活塞杆12和卡翼8形成传动机构；所述活塞杆端部有卡座，通过铁丝圈将活动连杆14串接定位，活动连杆14可沿着环形槽方向旋转推进，进而撑起卡翼8。
具体的实施方法如图3所示。
第一步，将注浆锚杆与连接装置的第一连接件拧紧安装，树脂锚杆与第二连接件拧紧安装形成一个整体，这样便成为一种用于分段锚固注浆的锚杆，在锚孔内装入树脂药卷后，把整体锚杆转入锚孔内。
第二步，用钻机将该锚杆旋转钻进，此过程中的树脂锚杆锚头会搅拌树脂药卷进行端部锚固，停留一段时间直至端部锚固牢靠。
第三步，打开注浆锚杆自由端的注浆塞，用注浆泵采用慢速注浆，浆液在液压的作用下慢慢地推动活塞向深部移动，同时活动连杆撑起安装在缸体四周的卡翼，当卡翼被完全撑起时，活塞已通过环形槽的一部分，此时浆液可迅速渗流到第一连接件和2#连接形成的锚固空间区域进行锚固，流动方向如图3箭头所示。由于注浆速度慢，浆体扩散均匀，可以完全充满锚固空间区域，形成稳定可靠的锚固区，随后停止注浆，拧紧注浆塞。
第四步，在注浆锚杆自由端安装托盘和螺母，逐渐施加预紧力，卡翼在此过程中被深深嵌入锚孔壁中，施加一定的预紧力后拧紧螺母，至此，该发明装置锚固施工完毕。