CN107288671B - 松软破碎煤岩体钻封注一体化可接长锚杆的施工方法 - Google Patents
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Abstract
松软破碎煤岩体钻封注一体化可接长锚杆，包括同轴向由前端到后端依次设置的锚杆钻头、中空端头锚杆、第一锚杆连接件、中空可接锚杆、第二锚杆连接件和锚杆钻机转换接头；锚杆钻头的后端与中空端头锚杆的前端连接，第一锚杆连接件的前端部和后端部分别与中空端头锚杆的后端和中空可接锚杆的前端连接，第二锚杆连接件的前端部和后端部分别中空可接锚杆的后端和锚杆钻机转换接头的前端连接。本发明还公开了可接长锚杆的施工方法，本发明既能够实现对煤矿巷道松散破碎围岩的加固支护，又可以接长以适应不同的松散破碎区范围且能够适应巷道围岩的大变形，设计精巧合理，安装工艺简单，主要适用于煤矿巷道松散破碎区或软岩巷道加固工程。
Description
技术领域
本发明属于煤矿巷道松软破碎煤岩体支护领域，特别涉及一种松软破碎煤岩体钻封注一体化可接长锚杆及其施工方法。
背景技术
煤炭是我国主要能源形式，其在我国一次能源消费比例长期占据50%以上的份额。煤炭开采需要开掘一系列巷道，煤矿高产高效的重要一环就是这些巷道的有效支护。在众多的巷道之中，受采动、地质构造及成煤环境等影响，松散破碎围岩巷道占据很大比例，支护难度较大且成本较高。现有技术条件下，多采用以注浆锚杆为核心的支护方式来改变巷道松散破碎围岩的状态，使之成为完整的结构，从而具有良好的承载能力。传统的注浆锚杆结构复杂，成本较高且其长度受巷道高度与宽度的影响致使锚注长度受到限制，锚杆施工过程工艺复杂，杆体延伸率低无法适应围岩大变形，对设备及现场工作人员技术水平要求较高，因而无法在煤矿巷道松软破碎煤岩体支护方面取得广泛应用，进而导致此类巷道支护面临瓶颈问题，威胁工作人员生命安全与矿井高产高效的实现。
发明内容
为解决现有技术的不足之处，本发明提供一种结构简单、便于施工、成本低、支护牢靠、能适应围岩大变形的松软破碎煤岩体钻封注一体化可接长锚杆及其施工方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：松软破碎煤岩体钻封注一体化可接长锚杆，包括同轴向由前端到后端依次设置的锚杆钻头1、中空端头锚杆3、第一锚杆连接件4、中空可接锚杆5、第二锚杆连接件8和锚杆钻机转换接头9；锚杆钻头1的后端伸入并螺纹连接在中空端头锚杆3的前端内部，第一锚杆连接件4的前端部和后端部分别伸入并螺纹连接在中空端头锚杆3的后端内部和中空可接锚杆5的前端内部，第二锚杆连接件8的前端伸入并螺纹连接在中空可接锚杆5的后端内部，第二锚杆连接件8的后端伸入并螺纹连接在锚杆钻机转换接头9的前端内部，锚杆钻机转换接头9的后部为与锚杆钻机传动连接的六棱柱结构14，中空可接锚杆5的后端部外圆设置有外螺纹。
中空端头锚杆3和中空可接锚杆5的前部及后部的圆周表面上均中心对称设置有两个扳手卡槽6。
第一锚杆连接件4和第二锚杆连接件8的圆周表面上均中心对称设置有两个扳手卡接平面15。
锚杆钻头1内开设有中空端头锚杆3内部连通的通孔，中空端头锚杆3的外圆周表面固定设置有螺旋排渣凸棱条2。
松软破碎煤岩体钻封注一体化可接长锚杆的施工方法，包括以下步骤，
（a）将锚杆钻机转换接头9的六棱柱结构14***到锚杆钻机的动力输出接口内；
（b）将锚杆钻机转换接头9与第二锚杆连接件8连接，将锚杆钻头1拧到中空端头锚杆3前端，接着使用第一锚杆连接件4将中空端头锚杆3与中空可接锚杆5组装至所需长度，然后将中空可接锚杆5的后端与第二锚杆连接件8的前端螺纹连接并拧紧；当所需钻进长度超过巷道宽度或高度时需在钻进过程中采用不断采用第一锚杆连接件4连接中空可接锚杆5以达到长度要求；
（c）锚杆钻头1对准设定的钻孔点，启动锚杆钻机，将步骤2中组装的长锚杆钻入松软破碎煤岩体至最后一节中空可接锚杆5的后部外露至设计长度后，然后取下钻机并卸下锚杆钻机转换接头9与第二锚杆连接件8；
（d）清理整平锚固孔周围岩面后将封孔托盘7安装到中空可接锚杆5上，在中空可接锚杆5的后端部的外螺纹上拧上螺母10并压紧封孔托盘7，然后将注浆止浆阀门11与中空可接锚杆5的后端连接，注浆止浆阀门11的前端连接注浆泵连接管，接着开启注浆止浆阀门11，启动注浆泵，浆液依次由注浆止浆阀门11、中空可接锚杆5、第一锚杆连接件4、中空端头锚杆3和锚杆钻头1后注入到长锚杆的外壁与钻孔之间飞环形间隙内，封孔托盘7阻挡浆液在钻孔内外溢；
（e）注浆泵连接管上设置有压力表，当压力表上的压力达到设定值后，关闭注浆止浆阀门11，拆卸注浆泵连接管和注浆泵，待浆液凝固后再取下注浆止浆阀门11，即完成长锚杆的锚固施工。
所述的注浆止浆阀门11后端的出口端设置有具有外螺纹的注浆管接头12，注浆管接头12伸入并螺纹连接在中空可接锚杆5的后端内部。
封孔托盘7前端固定连接有伸入到钻孔内的中空橡胶塞13，中空橡胶塞13的内径、中空端头锚杆3的外径和中空可接锚杆5的外径相等，中空橡胶塞13的外圆周呈前细后粗的圆锥形结构，中空橡胶塞13前端部的最细端的外径等于钻孔的内径。
采用上述技术方案，本发明相对于现有技术，具有以下技术效果：
1、本发明中的注浆止浆阀门为可循环利用部件，相较传统注浆锚杆来说可以节省成本。
2、本发明的长锚杆杆体包含中空端头锚杆与中空可接锚杆（，其标准长度均为1.0m，可以根据围岩松散破碎区宽度进行利用第一锚杆连接件合理组装使其较传统注浆锚杆应用范围更广，且由于采用高强、高延伸率钢材，加之接长部位高延伸率使得锚固后杆体具有良好的延伸率，从而能适应围岩的大变形。
3、本发明种的封孔托盘是在传统封孔托盘基础上加装一定长度的中空橡胶塞，在螺母压紧封孔托盘时，将中空橡胶塞压入到钻孔的孔口内，中空橡胶塞外圆周呈前细后粗的圆锥形结构，螺母顶压封孔托盘越压的紧，密封性就越强，这样可充分提高封孔效果，其解决了传统注浆锚杆封孔工艺问题。
4、本发明中的各个构件均采用螺纹连接的方式，这样不仅便于分体式制造，而且能起便于组装的效果。
5、本发明中的长锚杆既有钻杆钻孔的功能，又具有封孔管的作用，一举两得，避免了钻孔后抽出钻杆后塌孔的情况发生，一举两得，节省了锚固施工的时间，也节约了施工成本。
综上所述，本发明既能够实现对煤矿巷道松散破碎围岩的加固支护，又可以接长以适应不同的松散破碎区范围且能够适应巷道围岩的大变形，锚杆钻入岩体后作为注浆锚杆使用，设计精巧合理，安装工艺简单，解决了传统注浆锚杆支护施工工艺复杂、结构复杂等问题，主要适用于煤矿巷道松散破碎区或软岩巷道加固工程。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中注浆止浆阀门的立体结构示意图；
图3是本发明中锚杆钻机转换接头的立体结构示意图；
图4是本发明中的中空端头锚杆的立体结构示意图；
图5是本发明中的中空可接锚杆的立体结构示意图；
图6是本发明中封孔托盘的立体结构示意图；
图7是本发明中锚杆钻头的结构示意图。
具体实施方式
如图1-图7所示，本发明的松软破碎煤岩体钻封注一体化可接长锚杆，松软破碎煤岩体钻封注一体化可接长锚杆，包括同轴向由前端到后端依次设置的锚杆钻头1、中空端头锚杆3、第一锚杆连接件4、中空可接锚杆5、第二锚杆连接件8和锚杆钻机转换接头9；锚杆钻头1的后端伸入并螺纹连接在中空端头锚杆3的前端内部，第一锚杆连接件4的前端部和后端部分别伸入并螺纹连接在中空端头锚杆3的后端内部和中空可接锚杆5的前端内部，第二锚杆连接件8的前端伸入并螺纹连接在中空可接锚杆5的后端内部，第二锚杆连接件8的后端伸入并螺纹连接在锚杆钻机转换接头9的前端内部，锚杆钻机转换接头9的后部为与锚杆钻机传动连接的六棱柱结构14，中空可接锚杆5的后端部外圆设置有外螺纹。
中空端头锚杆3和中空可接锚杆5的前部及后部的圆周表面上均中心对称设置有两个扳手卡槽6。
第一锚杆连接件4和第二锚杆连接件8的圆周表面上均中心对称设置有两个扳手卡接平面15。扳手卡槽6和扳手卡接平面15均用于工人使用扳手卡住后进行轴向螺纹连接的作用。
锚杆钻头1内开设有中空端头锚杆3内部连通的通孔，中空端头锚杆3的外圆周表面固定设置有螺旋排渣凸棱条2。
本发明的松软破碎煤岩体钻封注一体化可接长锚杆的施工方法，包括以下步骤，
（a）将锚杆钻机转换接头9的六棱柱结构14***到锚杆钻机的动力输出接口内；
（b）将锚杆钻机转换接头9与第二锚杆连接件8连接，将锚杆钻头1拧到中空端头锚杆3前端，接着使用第一锚杆连接件4将中空端头锚杆3与中空可接锚杆5组装至所需长度，然后将中空可接锚杆5的后端与第二锚杆连接件8的前端螺纹连接并拧紧；当所需钻进长度超过巷道宽度或高度时需在钻进过程中采用不断采用第一锚杆连接件4连接中空可接锚杆5以达到长度要求；
（c）锚杆钻头1对准设定的钻孔点，启动锚杆钻机，将步骤2中组装的长锚杆钻入松软破碎煤岩体至最后一节中空可接锚杆5的后部外露至设计长度后，然后取下钻机并卸下锚杆钻机转换接头9与第二锚杆连接件8；
（d）清理整平锚固孔周围岩面后将封孔托盘7安装到中空可接锚杆5上，在中空可接锚杆5的后端部的外螺纹上拧上螺母10并压紧封孔托盘7，然后将注浆止浆阀门11与中空可接锚杆5的后端连接，注浆止浆阀门11的前端连接注浆泵连接管，接着开启注浆止浆阀门11，启动注浆泵，浆液依次由注浆止浆阀门11、中空可接锚杆5、第一锚杆连接件4、中空端头锚杆3和锚杆钻头1后注入到长锚杆的外壁与钻孔之间飞环形间隙内，封孔托盘7阻挡浆液在钻孔内外溢；
（e）注浆泵连接管上设置有压力表，当压力表上的压力达到设定值后，关闭注浆止浆阀门11，拆卸注浆泵连接管和注浆泵，待浆液凝固后再取下注浆止浆阀门11，即完成长锚杆的锚固施工。
所述的注浆止浆阀门11后端的出口端设置有具有外螺纹的注浆管接头12，注浆管接头12伸入并螺纹连接在中空可接锚杆5的后端内部。
封孔托盘7前端固定连接有伸入到钻孔内的中空橡胶塞13，中空橡胶塞13的内径、中空端头锚杆3的外径和中空可接锚杆5的外径相等，中空橡胶塞13的外圆周呈前细后粗的圆锥形结构，中空橡胶塞13前端部的最细端的外径等于钻孔的内径。
本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (3)
1.松软破碎煤岩体钻封注一体化可接长锚杆的施工方法，其特征在于：所述松软破碎煤岩体钻封注一体化可接长锚杆包括同轴向由前端到后端依次设置的锚杆钻头（1）、中空端头锚杆（3）、第一锚杆连接件（4）、中空可接锚杆（5）、第二锚杆连接件（8）和锚杆钻机转换接头（9）；锚杆钻头（1）的后端伸入并螺纹连接在中空端头锚杆（3）的前端内部，第一锚杆连接件（4）的前端部和后端部分别伸入并螺纹连接在中空端头锚杆（3）的后端内部和中空可接锚杆（5）的前端内部，第二锚杆连接件（8）的前端伸入并螺纹连接在中空可接锚杆（5）的后端内部，第二锚杆连接件（8）的后端伸入并螺纹连接在锚杆钻机转换接头（9）的前端内部，锚杆钻机转换接头（9）的后部为与锚杆钻机传动连接的六棱柱结构（14），中空可接锚杆（5）的后端部外圆设置有外螺纹；
中空端头锚杆（3）和中空可接锚杆（5）的前部及后部的圆周表面上均中心对称设置有两个扳手卡槽（6）；
第一锚杆连接件（4）和第二锚杆连接件（8）的圆周表面上均中心对称设置有两个扳手卡接平面（15）；
锚杆钻头（1）内开设有与中空端头锚杆（3）内部连通的通孔，中空端头锚杆（3）的外圆周表面固定设置有螺旋排渣凸棱条（2）；
所述的施工方法包括以下步骤，
（a）将锚杆钻机转换接头（9）的六棱柱结构（14）***到锚杆钻机的动力输出接口内；
（b）将锚杆钻机转换接头（9）与第二锚杆连接件（8）连接，将锚杆钻头（1）拧到中空端头锚杆（3）前端，接着使用第一锚杆连接件（4）将中空端头锚杆（3）与中空可接锚杆（5）组装至所需长度，然后将中空可接锚杆（5）的后端与第二锚杆连接件（8）的前端螺纹连接并拧紧；当所需钻进长度超过巷道宽度或高度时需在钻进过程中采用不断采用第一锚杆连接件（4）连接中空可接锚杆（5）以达到长度要求；
（c）锚杆钻头（1）对准设定的钻孔点，启动锚杆钻机，将步骤（2）中组装的长锚杆钻入松软破碎煤岩体至最后一节中空可接锚杆（5）的后部外露至设计长度后，然后取下钻机并卸下锚杆钻机转换接头（9）与第二锚杆连接件（8）；
（d）清理整平锚固孔周围岩面后将封孔托盘（7）安装到中空可接锚杆（5）上，在中空可接锚杆（5）的后端部的外螺纹上拧上螺母（10）并压紧封孔托盘（7），然后将注浆止浆阀门（11）与中空可接锚杆（5）的后端连接，注浆止浆阀门（11）的前端连接注浆泵连接管，接着开启注浆止浆阀门（11），启动注浆泵，浆液依次由注浆止浆阀门（11）、中空可接锚杆（5）、第一锚杆连接件（4）、中空端头锚杆（3）和锚杆钻头（1）后注入到长锚杆的外壁与钻孔之间飞环形间隙内，封孔托盘（7）阻挡浆液在钻孔内外溢；
（e）注浆泵连接管上设置有压力表，当压力表上的压力达到设定值后，关闭注浆止浆阀门（11），拆卸注浆泵连接管和注浆泵，待浆液凝固后再取下注浆止浆阀门（11），即完成长锚杆的锚固施工。
2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：所述的注浆止浆阀门（11）后端的出口端设置有具有外螺纹的注浆管接头（12），注浆管接头（12）伸入并螺纹连接在中空可接锚杆（5）的后端内部。
3.根据权利要求2所述的施工方法，其特征在于：封孔托盘（7）前端固定连接有伸入到钻孔内的中空橡胶塞（13），中空橡胶塞（13）的内径、中空端头锚杆（3）的外径和中空可接锚杆（5）的外径相等，中空橡胶塞（13）的外圆周呈前细后粗的圆锥形结构，中空橡胶塞（13）前端部的最细端的外径等于钻孔的内径。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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