CN108756973A - 分体式全长锚固柔性注浆锚杆及注浆锚固方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分体式全长锚固柔性注浆锚杆及注浆锚固方法,涉及采矿工程锚固装置技术领域,包括半环形注浆管单体,半环形注浆管单体的外壁上设有注浆孔,其内壁形成的凹槽内设置有所述柔性体;相邻的两个半环形注浆管单体之间通过连接件连通,连接件的形状与半环形注浆管单体的截面形状相同;锁紧装置用于锁紧连接件、柔性体和相邻的两个半环形注浆管单体;封孔挡板设于半环形注浆管单体的一端,用于防止钻孔内浆液外流,封孔挡板上设有注浆管***孔,所述注浆管***孔的形状与由所述柔性体和所述半环形注浆管单体组合形成的结构的截面形状相同。本发明可以控制大采高、软煤层、仰斜开采和破碎顶板等煤壁或顶板破坏,提升采场围岩的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及采矿工程岩壁锚固装置技术领域,具体涉及一种分体式全长锚固柔性注浆锚杆及注浆锚固方法。
背景技术
煤炭开采过程中煤壁片帮、顶板破碎程度过高等问题严重影响着煤炭安全高效生产,尤其在大采高、仰斜开采、软煤层开采过程中,煤壁片帮现象非常严重,对生产人员、设备的安全造成了极大的威胁。现阶段对煤壁片帮的治理主要有超高压注水技术、加强顶板支护、柔性加固技术。超高压水防片帮技术与加强顶板支护两种方法,对防止煤壁片帮起到了有效作用,但其操作复杂,成本高的特点影响其大范围推广应用。锚杆、锚索加固技术是现阶段应用最为广泛常见的技术方法,但受其材料无法被采煤机隔断的特性,无法对煤壁进行加固控制,因此,柔性加固技术因其成本低、操作简单,防治效果显著优势突出,但其所需的钻孔直径较大,棕绳与注浆管并排相切位置放置,极大的浪费了钻孔空间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种既便于井下施工操作,又能节省浆液用量,有效降低施工成本,增强注浆锚杆适应性的分体式全长锚固柔性注浆锚杆及注浆锚固方法,以解决上述背景技术中的技术问题。
为了实现上述目的,本发明采取了如下技术方案:
本发明一方面提供了一种分体式全长锚固柔性注浆锚杆,包括半环形注浆管单体、连接件、柔性体、锁紧装置和封孔挡板,所述半环形注浆管单体上设有注浆通道,所述注浆通道的外侧壁上设有注浆孔,所述注浆通道的内侧壁形成的凹槽内设置所述柔性体;
相邻的两个所述半环形注浆管单体之间通过所述连接件连通,所述连接件的形状与所述半环形注浆管单体的截面形状相同;
所述锁紧装置用于锁紧所述连接件、所述柔性体和相邻的两个所述半环形注浆管单体;
所述封孔挡板用于防止钻孔内浆液外流,所述封孔挡板上设有注浆管***孔,所述注浆管***孔的形状与由所述柔性体和所述半环形注浆管单体组合形成的结构的截面形状相同。
进一步的,所述紧锁装置包括拉紧带,所述拉紧带的一端连接有锁紧扣,所述拉紧带上及所述锁紧扣的内壁上均设有用于拉紧配合的锯齿结构。
进一步的,所述连接件上设有连通两个所述半环形注浆管单体的通孔,所述通孔的外侧壁的内径与所述半环形注浆管单体的外侧壁的外径相同。
进一步的,所述封孔挡板为圆形,所述封孔挡板的外径与所述钻孔的直径相同。
进一步的,所述半环形注浆管单体由铝或PVC材料一体制成。
进一步的,所述柔性体为圆柱型,所述柔性体由塑料、聚酯纤维或剑麻棕绳制成。
进一步的,所述半环形注浆管单体的外侧壁的外径比所述钻孔的直径小5-10mm。
进一步的,所述连接件由橡胶材料制成。
进一步的,所述封孔挡板由金属材料制成。
本发明的另一方面,提供了一种利用如上所述分体式全长锚固柔性注浆锚杆进行煤岩壁注浆锚固的方法,该方法包括如下流程步骤:
步骤S110:在需注浆锚固的煤岩壁或顶板处钻孔,钻孔直径大于半环形注浆管单体的外径;
步骤S120:按照所述钻孔的深度将所需数量的半环形注浆管单体通过连接件依次连接,同时将柔性体放置于半环形注浆管单体的凹槽内,用锁紧装置在连接处将柔性体、连接件及相邻的两个半环形注浆管单体卡紧;
步骤S130:将组装完成的注浆锚杆送入钻孔内,完全***钻孔后,用连接件将注浆泵与半环形注浆管单体连接,用锁紧装置夹紧,防止浆液外渗;
步骤S140:安装封孔挡板,将注浆锚杆穿过封孔挡板中间的注浆管***孔,封孔挡板外侧用锁紧装置的锁紧扣限制其位置,放置滑脱;
步骤S150:加压注入浆液,待浆液注入完毕后,取下注浆泵,用锁紧装置扎紧连接件,防止浆液外流;
步骤S160:封堵钻孔,用直径略大于钻孔直径的楔形木塞填入钻孔孔口,防止浆液反应后膨胀将封孔挡板冲开;
步骤S170:重复步骤S110-步骤S160,直至所有需注浆锚固的煤岩壁注浆锚固完毕。
本发明有益效果:将注浆管制成半环形,将棕绳等柔性体放置于半环形注浆管的凹槽内,有效的节省注浆管与棕绳的整体空间,在达到相同效果情况下可相应减小钻孔直径,既能便于井下施工操作,又节省了浆液用量,有效降低了施工成本,增强了注浆锚杆的适应性。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,这些将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所述的未使用锁紧装置的分体式全长锚固柔性注浆锚杆立体结构图。
图2为本发明实施例所述的使用锁紧装置的分体式全长锚固柔性注浆锚杆立体结构图。
图3为本发明实施例所述的半环形注浆管单体的立体结构图。
图4为本发明实施例所述的连接件的立体结构图。
图5为本发明实施例所述的锁紧装置的立体结构图。
图6为本发明实施例所述的封孔挡板的立体结构图。
图7为本发明实施例所述的利用分体式全长锚固柔性注浆锚杆对煤岩壁或顶板进行注浆锚固的方法流程图。
其中:1-半环形注浆管单体;2-连接件;3-柔性体;4-锁紧装置;5-封孔挡板;6-注浆通道;7-注浆孔;8-凹槽;9-注浆管***孔;401-拉紧带;402-锁紧扣;403-锯齿结构;10-通孔。
具体实施方式
下面详细叙述本发明的实施方式,所述实施方式的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解,除非特意声明,这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是,本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件,但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。应该理解,这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接,使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义,并且除非像这里一样定义,不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于理解本发明,下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步解释说明,且具体实施例并不构成对本发明实施例的限定。
本领域技术人员应该理解,附图只是实施例的示意图,附图中的部件并不一定是实施本发明所必须的。
实施例一
如图1至图2所示,本发明实施例一提供了一种分体式全长锚固柔性注浆锚杆,包括半环形注浆管单体1、连接件2、柔性体3、锁紧装置4和封孔挡板5,所述半环形注浆管单体1上设有注浆通道6,所述注浆通道6的外侧壁上设有注浆孔7,所述注浆通道6的内侧壁形成的凹槽8内设置所述柔性体3;
如图3至图4所示,相邻的两个所述半环形注浆管单体1之间通过所述连接件2连通,所述连接件2的形状与所述半环形注浆管单体1的截面形状相同;
所述锁紧装置4用于锁紧所述连接件2、所述柔性体3和相邻的两个所述半环形注浆管单体1;
所述封孔挡板5用于防止钻孔内浆液外流,所述封孔挡板5上设有注浆管***孔9,所述注浆管***孔9的形状与由所述柔性体3和所述半环形注浆管单体1组合形成的结构的截面形状相同。
如图5所示,在本发明的具体实施例一中,所述紧锁装置4包括拉紧带401,所述拉紧带401的一端连接有锁紧扣402,所述拉紧带401上及所述锁紧扣402的内壁上均设有用于拉紧配合的锯齿结构403。
所述的锁紧装置用于夹紧连接件与注浆管,防止注浆加压过程中由于浆液的压力将注浆管与连接件撑开,发生脱离。
在本发明的具体实施例一中,所述连接件2上设有连通两个所述半环形注浆管单体1的通孔10,所述通孔10的外侧壁的内径与所述半环形注浆管单体1的外侧壁的外径相同。
如图6所示,在本发明的具体实施例一中,所述封孔挡板5为圆形,所述封孔挡板5的外径与所述钻孔的直径相同。
在本发明的具体实施例一中,所述半环形注浆管单体1由铝或PVC材料一体制成。
在实际应用中,所述的半环形注浆管材质为铝制,浆液沿注浆通道流动,形状为半环状,内径与柔性体直径一致,外径通常小于钻孔直径5-10mm,其长度根据开采现场情况而定,依加固范围确定,通常注浆管长度为2-3m,可接长也可截取,浆液在管内测流动,管壁外侧开有小口,用于浆液流出。
上述半环形注浆管单体的制作材料并不受上述材料的限制,本领域技术人员可根据实际情况选用适当的材料制作所述半环形注浆管单体。
在本发明的具体实施例一中,所述柔性体3为圆柱型,所述柔性体3由塑料、聚酯纤维或剑麻棕绳制成。
在实际应用中,所述的柔性体选用剑麻棕绳,放置于半环形注浆管凹槽位置,做加固控制主要承载体,其长度由所需煤体或岩层的控制范围截取,直径根据加固承载力需求确定,其直径配合相应内径的注浆管使用。
在本发明的具体实施例一中,所述半环形注浆管单体1的外侧壁的外径比所述钻孔的直径小5-10mm。
在本发明的具体实施例一中,所述连接件2由橡胶材料制成。
在本发明的具体实施例一中,所述封孔挡板5由金属材料制成。
在实际应用中,所述的封孔挡板铁质,类环状,中间开孔形状与注浆锚杆形状一致,外径直径与钻孔直径一致,用于封堵注浆管与钻孔之间的缝隙,防止浆液外流,提高注浆压力。
上述封孔挡板的制作材料并不受上述材料的限制,本领域技术人员可根据实际情况选用适当的材料制作所述封孔挡板。
实施例二
如图7所示,本发明实施例二提供了一种利用如实施例一所述的分体式全长锚固柔性注浆锚杆对煤岩壁或顶板进行注浆锚固的方法,该方法主要包括如下步骤:
步骤S110:在需注浆锚固的煤岩壁或顶板处钻孔,钻孔直径大于半环形注浆管单体的外径;
步骤S120:按照所述钻孔的深度将所需数量的半环形注浆管单体通过连接件依次连接,同时将柔性体放置于半环形注浆管单体的凹槽内,用锁紧装置在连接处将柔性体、连接件及相邻的两个半环形注浆管单体卡紧;
步骤S130:将组装完成的注浆锚杆送入钻孔内,完全***钻孔后,用连接件将注浆泵与半环形注浆管单体连接,用锁紧装置夹紧,防止浆液外渗;
步骤S140:安装封孔挡板,将注浆锚杆穿过封孔挡板中间的注浆管***孔,封孔挡板外侧用锁紧装置的锁紧扣限制其位置,放置滑脱;
步骤S150:加压注入浆液,待浆液注入完毕后,取下注浆泵,用锁紧装置扎紧连接件,防止浆液外流;
步骤S160:封堵钻孔,用直径略大于钻孔直径的楔形木塞填入钻孔孔口,防止浆液反应后膨胀将封孔挡板冲开;
步骤S170:重复步骤S110-步骤S160,直至所有需注浆锚固的煤岩壁注浆锚固完毕。
综上所述,本发明实施例所述的分体式全长锚固柔性注浆锚杆可充分发挥大采高开采的优势,在大采高开采过程中,能有效控制煤壁片帮事故的发生,保证生产过程的安全与高效。
本领域普通技术人员可以理解:本发明实施例中的装置中的部件可以按照实施例的描述分布于实施例的装置中,也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件,也可以进一步拆分成多个子部件。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种分体式全长锚固柔性注浆锚杆,其特征在于:包括半环形注浆管单体(1)、连接件(2)、柔性体(3)、锁紧装置(4)和封孔挡板(5),所述半环形注浆管单体(1)上设有注浆通道(6),所述注浆通道(6)的外侧壁上设有注浆孔(7),所述注浆通道(6)的内侧壁形成的凹槽(8)内设置所述柔性体(3);
相邻的两个所述半环形注浆管单体(1)之间通过所述连接件(2)连通,所述连接件(2)的形状与所述半环形注浆管单体(1)的截面形状相同;
所述锁紧装置(4)用于锁紧所述连接件(2)、所述柔性体(3)和相邻的两个所述半环形注浆管单体(1);
所述封孔挡板(5)用于防止钻孔内浆液外流,所述封孔挡板(5)上设有注浆管***孔(9),所述注浆管***孔(9)的形状与由所述柔性体(3)和所述半环形注浆管单体(1)组合形成的结构的截面形状相同。
2.根据权利要求1所述的分体式全长锚固柔性注浆锚杆,其特征在于:所述紧锁装置(4)包括拉紧带(401),所述拉紧带(401)的一端连接有锁紧扣(402),所述拉紧带(401)上及所述锁紧扣(402)的内壁上均设有用于拉紧配合的锯齿结构(403)。
3.根据权利要求2所述的分体式全长锚固柔性注浆锚杆,其特征在于:所述连接件(2)上设有连通两个所述半环形注浆管单体(1)的通孔(10),所述通孔(10)的外侧壁的内径与所述半环形注浆管单体(1)的外侧壁的外径相同。
4.根据权利要求3所述的分体式全长锚固柔性注浆锚杆,其特征在于:所述封孔挡板(5)为圆形,所述封孔挡板(5)的外径与所述钻孔的直径相同。
5.根据权利要求4所述的分体式全长锚固柔性注浆锚杆,其特征在于:所述半环形注浆管单体(1)由铝或PVC材料一体制成。
6.根据权利要求5所述的分体式全长锚固柔性注浆锚杆,其特征在于:所述柔性体(3)为圆柱型,所述柔性体(3)由塑料、聚酯纤维或剑麻棕绳制成。
7.根据权利要求6所述的分体式全长锚固柔性注浆锚杆,其特征在于:所述半环形注浆管单体(1)的外侧壁的外径比所述钻孔的直径小5-10mm。
8.根据权利要求7所述的分体式全长锚固柔性注浆锚杆,其特征在于:所述连接件(2)由橡胶材料制成。
9.根据权利要求8所述的分体式全长锚固柔性注浆锚杆,其特征在于:所述封孔挡板(5)由金属材料制成。
10.一种利用如权利要求1-9任一项所述的分体式全长锚固柔性注浆锚杆进行注浆锚固的方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤S110:在需注浆锚固的煤岩壁或顶板处钻孔,钻孔直径大于半环形注浆管单体(1)的外径;
步骤S120:按照所述钻孔的深度将所需数量的半环形注浆管单体(1)通过连接件(2)依次连接,同时将柔性体(3)放置于半环形注浆管单体(1)的凹槽(8)内,用锁紧装置(4)在连接处将柔性体(3)、连接件(2)及相邻的两个半环形注浆管单体(1)卡紧;
步骤S130:将组装完成的注浆锚杆送入钻孔内,完全***钻孔后,用连接件(2)将注浆泵与半环形注浆管单体(1)连接,用锁紧装置(4)夹紧,防止浆液外渗;
步骤S140:安装封孔挡板(5),将注浆锚杆穿过封孔挡板(5)中间的注浆管***孔(9),封孔挡板(5)外侧用锁紧装置(4)的锁紧扣(402)限制其位置,放置滑脱;
步骤S150:加压注入浆液,待浆液注入完毕后,取下注浆泵,用锁紧装置(4)扎紧连接件(2),防止浆液外流;
步骤S160:封堵钻孔,用直径略大于钻孔直径的楔形木塞填入钻孔孔口,防止浆液反应后膨胀将封孔挡板(5)冲开;
步骤S170:重复步骤S110-步骤S160,直至所有需注浆锚固的煤岩壁注浆锚固完毕。
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