[发明专利]一种自扩速锚式锚具及其应用方法

权利要求书

1.一种自扩速锚式锚具，其特征在于，包括壳体(1)、弹性钢板(2)及膨胀锚固药包(3)；

所述壳体(1)包括受力板(11)、固定钢筋(12)和固定板(13)，所述固定钢筋(12)穿过所述受力板(11)和固定板(13)，使三者形成一个整体；

所述弹性钢板(2)的一端焊接于所述受力板(11)上，自由端被约束套(4)从外部束缚；

所述膨胀锚固药包(3)设于所述壳体(1)内，包括锚固药包体(31)及设于所述锚固药包体(31)内的高膨胀性高分子聚合物(32)；

还包括药包切割装置(5)，与所述弹性钢板(2)相连接，当所述约束套(4)与所述弹性钢板(2)的自由端脱离时，所述弹性钢板(2)带动所述药包切割装置(5)割破所述锚固药包体(31)，所述高膨胀性高分子聚合物(32)混合后溢出，在扩大穴内快速膨胀固化形成锚固体。

2.根据权利要求1所述的自扩速锚式锚具，其特征在于，所述受力板(11)为圆形钢板，从边缘到圆心设有两重通孔，分别为第一安装孔和连接孔，多个所述第一安装孔和连接孔分别以所述受力板(11)的圆心为中心环形阵列排布；所述固定钢筋(12)穿过所述第一安装孔将所述受力板(11)和固定板(13)连接，所述连接孔用于供锚索的钢绞线(100)穿过，再通过P形锚(200)固定于所述受力板(11)上。

3.根据权利要求2所述的自扩速锚式锚具，其特征在于，所述固定板(13)上设有多个第二安装孔，且与所述第一安装孔的位置相对应。

4.根据权利要求3所述的自扩速锚式锚具，其特征在于，所述固定钢筋(12)为圆柱状钢筋，上端和下端均设有螺纹，上下端穿过所述第一安装孔和第二安装孔后分别在所述受力板(11)和固定板(13)两侧用螺栓固定。

5.根据权利要求4所述的自扩速锚式锚具，其特征在于，所述弹性钢板(2)折弯成第一弹性钢板(21)和第二弹性钢板(22)，所述第一弹性钢板(21)和第二弹性钢板(22)之间的夹角大于90度；所述第一弹性钢板(21)焊接于所述受力板(11)的侧部，所述第二弹性钢板(22)为自由端，被所述约束套(4)束缚，使所述第二弹性钢板(22)与第一弹性钢板(21)之间形成180度角。

6.根据权利要求5所述的自扩速锚式锚具，其特征在于，所述药包切割装置(5)包括设于所述锚固药包体(31)内的药包切割刀(51)以及一端连接在所述第二弹性钢板(22)内侧、另一端连接所述药包切割刀(51)的钢丝绳(52)，所述第二弹性钢板(22)内侧设有圆环用于系所述钢丝绳(52)；

当所述约束套(4)与所述第二弹性钢板(22)脱离时，所述第二弹性钢板(22)受自身弹力向两侧弹，牵引所述钢丝绳(52)及药包切割刀(51)向下运动，所述锚固药包体(31)被所述药包切割刀(51)割破，所述高膨胀性高分子聚合物(32)混合后漏出。

7.一种自扩速锚式锚具应用方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、采用跟管钻机成孔钻进到预设的深度留置套管与地层中，安装锚索及锚具；

S2、根据钢绞线股数选择对应的锚具，抬起安装好的锚索体将自扩速锚式锚具从导管口插入到约束套抵近导管口处，取下约束套，继续推送锚索体将约束套的约束作用转移到套管；

S3、取下约束套后，锚具的弹性钢板受导管的约束不能弹开，利用钢绞线继续向内推送，推进自扩速锚式锚具进入到钻孔深处；

S4、当自扩速锚式锚具穿越导管的端部进入扩大穴后，弹性钢板失去导管的约束力后，立即弹开，形成伞状结构，弹性钢板弹开的同时，拉拽锚固药包切割装置的钢丝绳，使锚固药包内的高膨胀性高分子聚合物混合后溢出，在扩大穴内快速膨胀固化形成锚固体。

8.根据权利要求7所述的自扩速锚式锚具应用方法，其特征在于，还包括如下步骤：

S5、取出导管，当可膨胀药包溢出膨胀后短时间即可达到预设强度后，按预设的参数对锚索进行张拉锁定。