CN109826656A - 钻锚一体的锚固装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻锚一体的锚固装置，包括旋转接头和锚杆，旋转接头包括转轴(10)、套管(13)，锚杆包括杆体(3)和锚头(5)，转轴(10)内部设有注浆通孔(9)，套管(13)上设有注入孔(131)；锚头(5)包括钻孔部(52)和固定部(51)，钻孔部(52)为钻头结构，固定部(51)上设有锚固剂通孔(511)；转轴(10)与杆体(3)可拆卸连接，注浆通孔(9)与杆体(3)内部连通。使用时，将转轴(10)与杆体(3)连接，转轴(10)另一端与锚杆钻机连接，将套管(13)上的注入孔(131)与高压水连接，通过锚杆钻机提供锚杆的转动动力，高压水可作用于推动锚固剂，从而实现树脂锚杆锚钻一体化。

Description

钻锚一体的锚固装置

技术领域

本发明公开了一种钻锚一体的锚固装置，属于锚固安装固定技术领域。

背景技术

锚杆是当代煤矿当中巷道支护的最基本的组成部分，他将巷道的围岩加固在一起，使围岩自身支护自身。锚杆作为深入地层的受拉构件，它一端与工程构筑物连接，另一端深入地层中，整根锚杆分为自由段和锚固段，自由段是指将锚杆头处的拉力传至锚固体的区域，其功能是对锚杆施加预应力。

而现有的树脂锚杆主要包括各种材质杆体及托盘、螺母等构件，杆体的一端设置有锚头，另一端可通过拧动螺母将托盘与围岩紧密贴合，通过锚固剂实现锚固。而起粘结锚固作用的材料为锚固剂，树脂锚固剂由树脂胶泥和固化剂两部分分割包装成卷形，混合后能使杆体与被锚固体煤、岩粘结在一起。而目前树脂锚杆实际使用时，需先打孔，打完孔后由人工向孔内安装锚固剂，然后通过锚杆钻机带动锚杆杆体旋转搅拌药卷实现锚固。由于树脂药卷多、顶板成孔差、机具扭矩不高等因素影响，锚杆安装时容易失效，同时工序多，操作复杂，造成职工操作比较困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有树脂锚杆锚杆预紧和锚固安转工序复杂，易造成树脂锚杆失效的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：钻锚一体的锚固装置，包括：

旋转接头，所述旋转接头包括转轴、套管和转动密封组件，转轴和套管通过转动密封组件转动密封连接，且转轴内部设置有注浆通孔，注浆通孔包括连通的径向孔和轴向孔，径向孔远离轴向孔的一端延伸出转轴外壁，轴向孔为盲孔结构，一端延伸至转轴端面，套管上设置有注入孔，且注入孔与注浆通孔的径向孔可连通；

锚杆，所述锚杆包括杆体和锚头，杆体为管状结构，锚头包括锥形钻孔部和管状固定部，钻孔部小端外侧壁为钻头结构，固定部与杆体的一端可拆卸连接，且固定部外壁截面为台阶状结构，固定部的大端与钻孔部的大端连成一体，固定部的大端外壁上设置有若干锚固剂通孔，且锚固剂通孔与固定部内部连通；

转轴设置有注浆通孔的端部与锚杆杆体远离锚头端可拆卸连接，且使注浆通孔与杆体内部连通。

其中，上述装置中所述转动密封组件包括包括左轴套、右轴套、轴承、第一密封环和第二密封环，所述转轴为阶梯轴结构，且中部为凸字形结构的连接部，注浆通孔的径向孔开口端设置在连接部中部的外壁上，第一密封环和第二密封环套设在连接部中部两侧台阶面上，且第一密封环和第二密封环的外壁均与套管内壁贴合，第一密封环和第二密封环外侧的台阶面上均套设有轴承，左轴套和右轴套设置在两侧轴承的外侧并可与套管可拆卸连接。

其中，上述装置中所述注浆通孔为十字型结构，且注浆通孔的径向孔贯穿整个转轴，转动转轴可使得注入孔的轴线与注入通孔的径向孔轴线重合。

进一步，上述装置中所述第一密封环为铜密封圈，第二密封环为橡胶密封圈。

其中，上述装置中所述注入孔外端设置有快速接头。

进一步，上述装置中所述套管两端设置有连接螺纹，且两端的连接螺纹旋向相反，左轴套和右轴套内部均设置有适配的连接螺纹，使得左轴套和右轴套分别与套管螺纹连接。

进一步，上述装置中所述连接部与套管内壁的间距为5至20mm。

其中，上述装置中所述固定部内部空腔中设置有混合器。

其中，上述装置中还包括活塞，所述活塞设置在杆体内，且活塞远离锚头端外壁上设置有环形凹槽，凹槽内设置有橡胶圈。

其中，上述装置中杆体的一端内壁设置有管螺纹，锚头的固定部靠近大端的台阶面外壁上设置有适配的外螺纹，使得杆体和锚头可螺纹连接。

本发明的有益效果是：本装置结构简单，使用简便。本装置实际使用时，先将锚固剂包装入杆体的内部空腔，同时将高压水直接与注入孔连通，再将旋转接头的转轴设置有注浆通孔的端部与锚杆的杆体远离锚头端可拆卸连接，同时将旋转接头的转轴另一端直接与锚杆钻机的输出轴连接，通过锚杆钻机提供转动动力，并通过转轴传递给杆体，由于杆体直接与锚头连接，从而实现锚头钻孔的目的，当托盘直接与围岩接触后，继续保持锚杆钻机转动，可实现螺母的预紧作用。而高压水经注入孔和注浆通孔沿转轴轴向流入杆体，继而推动锚固剂包，挤压锚固剂包使锚固剂从固定部再从锚固剂通孔流出，使得锚固剂连续填充至与锚头、杆体外壁和围岩的间隙，从而实现锚钻一体化的目的。

附图说明

图1为本发明全剖结构示意图；

图2为本发明锚杆全剖结构示意图；

图3为本发明锚头结构示意图；

图4为本发明锚杆杆体结构示意图；

图5为本发明活塞结构示意图。

图中标记为：1是螺母，2是活塞，3是杆体，31是管螺纹，4是混合器，5是锚头，51是连接部，511是锚固剂通孔，512是外螺纹，52是钻孔部，6是锚固剂包，7是托盘，8是橡胶圈,9是注浆通孔，10是转轴，101是连接部，11是右轴套，12是第二密封环，13是套管，131是注入孔，14是快速接头，15是第一密封环，16是轴承，17是左轴套。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

如图1至图5所示，本发明的钻锚一体的锚固装置，包括：

旋转接头，所述旋转接头包括转轴10、套管13和转动密封组件，转轴10和套管13通过转动密封组件转动密封连接，且转轴10内部设置有注浆通孔9，注浆通孔9包括连通的径向孔和轴向孔，径向孔远离轴向孔的一端延伸出转轴10外壁，轴向孔为盲孔结构，一端延伸至转轴10端面，套管13上设置有注入孔131，且注入孔131与注浆通孔9的径向孔可连通；

锚杆，所述锚杆包括杆体3和锚头5，杆体3为管状结构，锚头5包括锥形钻孔部52和管状固定部51，钻孔部52小端外侧壁为钻头结构，固定部51与杆体3的一端可拆卸连接，且固定部51外壁截面为台阶状结构，固定部51的大端与钻孔部52的大端连成一体，固定部51的大端外壁上设置有若干锚固剂通孔511，且锚固剂通孔511与固定部51内部连通；

转轴10设置有注浆通孔9的端部与锚杆杆体3远离锚头5端可拆卸连接，且使注浆通孔9与杆体3内部连通。本领域技术人员能够理解的是，本装置将旋转接头的转轴10设置有注浆通孔9的端部与锚杆的杆体3远离锚头5端可拆卸连接，保持注浆通孔9与杆体3内部连通。同时优选将锚头5的一端设置成钻头结构，杆体3的一端与锚头5的固定部51连接，而杆体3和锚头5的固定部51均为管状结构，固定部51外壁上设置有锚固剂通孔511，杆体3一端与固定部51连接后，可使得杆体3、固定部51和锚固剂通孔511内部连通。实际使用时，先将锚固剂包6装入杆体3的内部空腔，同时将高压水直接与注入孔131连通，通过高压水来推动锚固剂包6实现锚固的目的。再将旋转接头的转轴10设置有注浆通孔9的端部与锚杆的杆体3远离锚头5端可拆卸连接，同时将旋转接头的转轴10另一端直接与锚杆钻机的输出轴连接，通过锚杆钻机提供转动动力，并通过转轴10传递给杆体3，由于杆体3直接与锚头5连接，螺母1与杆体3螺纹连接，通过螺母1和托盘7的共同作用实现锚杆预紧的目的。同时打开锚杆钻机的同时缓慢打开高压水管，高压水经注入孔131和注浆通孔9沿转轴10轴向流入杆体3，继而推动锚固剂包6，挤压锚固剂包6使锚固剂从固定部51再从锚固剂通孔511流出，使得锚固剂连续填充至与锚头5、杆体3外壁和围岩的间隙，从而实现锚钻一体化的目的。同时由于锚固剂通孔511设置在固定部51上，且固定部51的一端应与杆体3一端连接，故未不影响锚固剂通孔511的正常使用，本装置优选固定部51为阶梯轴结构，且径向剖面使得固定部51的外壁为台阶状结构。为了进一步使得锚固剂均匀分布在锚头5和杆体3外壁上，可优选锚固剂通孔511数量为2至8个，且均匀设置。

优选的，上述装置中所述转动密封组件包括包括左轴套17、右轴套11、轴承16、第一密封环15和第二密封环12，所述转轴10为阶梯轴结构，且中部为凸字形结构的连接部101，注浆通孔9的径向孔开口端设置在连接部101中部的外壁上，第一密封环15和第二密封环12套设在连接部101中部两侧台阶面上，且第一密封环15和第二密封环12的外壁均与套管13内壁贴合，第一密封环15和第二密封环12外侧的台阶面上均套设有轴承16，左轴套17和右轴套11设置在两侧轴承16的外侧并可与套管13可拆卸连接。本领域技术人员能够理解的是，本装置优选转轴10中部为凸字形结构的连接部101，且整个转轴10为阶梯轴，故在转轴10的的连接部101中部两侧的台阶面上对称套设有第一密封环6和第二密封环3，而第一密封环6和第二密封环3的外壁直接可与套管4内壁紧密贴合实现轴向密封；为了减小磨损，本装置优选在第一密封环15和第二密封环12外侧的阶梯轴上套设轴承16，第一密封环15和第二密封环12设置在套管13的两端，同时通过调节第一密封环15和第二密封环12的间距，来实现施加一个轴向作用力来将转轴10的中部设置在套管13内，从而实现转轴10与套管13的密封转动。同时本装置的转轴10与套管13转动连接，而由于套管13上设置有注入孔131，而在转轴10内部设置注浆通孔9，而本装置的目的是实现钻锚一体化，高压水的主要作用是推动锚固剂实现锚固，故转轴1的连接部11中部外壁应与套管13内壁存在一定的间隙，方便转轴01跟随锚杆钻机转动时，高压水的进入。本装置在实际使用时，可将高压水与注入孔131连接，同时将转轴10设置有注浆通孔9端与锚杆杆体连接，将转轴10的另一端与锚杆钻机连接，通过锚杆钻机来提供锚杆杆体3的转动动力，而从注浆通孔9排出的高压水直接流入中空的锚杆杆体3，推动3锚固剂混合提供动力，从而实现钻锚一体化。

优选的，上述装置中所述注浆通孔9为十字型结构，且注浆通孔9的径向孔贯穿整个转轴10，转动转轴10可使得注入孔131的轴线与注入通孔9的径向孔轴线重合。本领域技术人员能够理解的是，为了保证高压水进水量，本装置优选注浆通孔9为十字型结构，使得径向孔整个贯穿转轴10，也即是贯穿连接部101，使得注浆通孔9两侧可进高压水保持推动锚固剂所需动力。

优选的，上述装置中所述第一密封环15为铜密封圈，第二密封环12为橡胶密封圈。本领域技术人员能够理解的是，本装置只是优选第一密封环15为铜密封圈，第二密封环12为橡胶密封圈，使的整个装置的密封效果更好，同时密封件的磨损最小。

优选的，上述装置中所述注入孔131外端设置有快速接头14。本领域技术人员能够理解的是，为了方便注入孔131与高压水连接，故本装置优选在注入孔131的外端部设置有快速接头14，进而缩短注入孔131和高压水管的连接时间。

优选的，上述装置中所述套管13两端设置有连接螺纹，且两端的连接螺纹旋向相反，左轴套17和右轴套11内部均设置有适配的连接螺纹，使得左轴套17和右轴套11分别与套管13螺纹连接。本领域技术人员能够理解的是，本装置为了使整个装置运行时，结构更加稳固优选在套管13的两端设置旋向相反的连接螺纹，同时在左轴套17和右轴套11连接端设置分别与其两端部适配的连接螺纹，使得套管13端部可分别与左轴套17和右轴套11螺纹连接；同时这种反向螺纹的设置可有效防止本装置实际使用时，高压水的反作用力直接作用在套管13上，使得套管13转动而造成左轴套17或右轴套11一端松动。可进一步优选左轴套17和右轴套11的截面结构为U形，为了便于转轴10穿出，进一步优选底端中部设置有供转轴10穿出的通孔。

优选的，上述装置中所述连接部101与套管13内壁的间距为5至20mm。本领域技术人员能够理解的是，为了便于高压水顺利从注入孔131沿连接部101和套管13之间的间隙流入转轴10内部，避免憋压的情况。故本装置优选连接部101与套管13内壁的间距为5至20mm，也即是转轴10的最大直径处与套管13内壁的间距为5至20mm。

优选的，上述装置中所述固定部51内部空腔中设置有混合器4。本领域技术人员能够理解的是，由于锚固剂主要包括树脂胶泥和固化剂两部分，且平时是分开包装的只有使用时才混合，为了使得的上述两种混合均匀，故本装置优选在固定部51内部空腔中设置有混合器4，使得混合器4直接可卡入固定部51内部，可进一步优选混合器4为静态混合器4。

优选的，上述装置中还包括活塞2，所述活塞2设置在杆体3内，且活塞2远离锚头5端外壁上设置有环形凹槽，凹槽内设置有橡胶圈8。本领域技术人员能够理解的是，本装置只是进一步优选还设置有活塞2，通过挤压活塞2使得锚固剂可顺利从杆体3流至固定部51再从锚固剂通孔511流出，实现锚固的目的。为了防止锚固剂方向溢出，优选在活塞2上设置有环形凹槽，通过在环形凹槽内套入橡胶圈8来实现密封的目的。而实际操作中往往需要将杆体3远离锚头5的一端直接与高压水连通，通过高压水来推动活塞2实现锚固剂锚固的目的。

优选的，上述装置中杆体3的一端内壁设置有管螺纹31，锚头5的固定部51靠近大端的台阶面外壁上设置有适配的外螺纹512，使得杆体3和锚头5可螺纹连接。本领域技术人员能够理解的是，本装置优选杆体3和锚头5的连接为螺纹连接，具体是在杆体3的一端内壁上设置管螺纹31，将锚头5的固定部51靠近其大端也即是紧挨设置有锚固剂通孔511的台阶面上设置有外螺纹512，且外螺纹512的实际位置应紧挨锚固剂通孔511的台阶面即可。

Claims (10)

1.钻锚一体的锚固装置，其特征在于包括：

旋转接头，所述旋转接头包括转轴(10)、套管(13)和转动密封组件，转轴(10)和套管(13)通过转动密封组件转动密封连接，且转轴(10)内部设置有注浆通孔(9)，注浆通孔(9)包括连通的径向孔和轴向孔，径向孔远离轴向孔的一端延伸出转轴(10)外壁，轴向孔为盲孔结构，一端延伸至转轴(10)端面，套管(13)上设置有注入孔(131)，且注入孔(131)与注浆通孔(9)的径向孔可连通；

锚杆，所述锚杆包括杆体(3)和锚头(5)，杆体(3)为管状结构，锚头(5)包括锥形钻孔部(52)和管状固定部(51)，钻孔部(52)小端外侧壁为钻头结构，固定部(51)与杆体(3)的一端可拆卸连接，且固定部(51)外壁截面为台阶状结构，固定部(51)的大端与钻孔部(52)的大端连成一体，固定部(51)的大端外壁上设置有若干锚固剂通孔(511)，且锚固剂通孔(511)与固定部(51)内部连通；

转轴(10)设置有注浆通孔(9)的端部与锚杆杆体(3)远离锚头(5)端可拆卸连接，且使注浆通孔(9)与杆体(3)内部连通。

2.如权利要求1所述的钻锚一体的锚固装置，其特征在于：所述转动密封组件包括包括左轴套(17)、右轴套(11)、轴承(16)、第一密封环(15)和第二密封环(12)，所述转轴(10)为阶梯轴结构，且中部为凸字形结构的连接部(101)，注浆通孔(9)的径向孔开口端设置在连接部(101)中部的外壁上，第一密封环(15)和第二密封环(12)套设在连接部(101)中部两侧台阶面上，且第一密封环(15)和第二密封环(12)的外壁均与套管(13)内壁贴合，第一密封环(15)和第二密封环(12)外侧的台阶面上均套设有轴承(16)，左轴套(17)和右轴套(11)设置在两侧轴承(16)的外侧并可与套管(13)可拆卸连接。

3.如权利要求1所述的钻锚一体的锚固装置，其特征在于：所述注浆通孔(9)为十字型结构，且注浆通孔(9)的径向孔贯穿整个转轴(10)，转动转轴(10)可使得注入孔(131)的轴线与注入通孔(9)的径向孔轴线重合。

4.如权利要求2所述的钻锚一体的锚固装置，其特征在于：所述第一密封环(15)为铜密封圈，第二密封环(12)为橡胶密封圈。

5.如权利要求1所述的钻锚一体的锚固装置，其特征在于：所述注入孔(131)外端设置有快速接头(14)。

6.如权利要求2所述的钻锚一体的锚固装置，其特征在于：所述套管(13)两端设置有连接螺纹，且两端的连接螺纹旋向相反，左轴套(17)和右轴套(11)内部均设置有适配的连接螺纹，使得左轴套(17)和右轴套(11)分别与套管(13)螺纹连接。

7.如权利要求2所述的钻锚一体的锚固装置，其特征在于：所述连接部(101)与套管(13)内壁的间距为5至20mm。

8.如权利要求1所述的钻锚一体的锚固装置，其特征在于：所述固定部(51)内部空腔中设置有混合器(4)。

9.如权利要求1所述的钻锚一体的锚固装置，其特征在于：还包括活塞(2)，所述活塞(2)设置在杆体(3)内，且活塞(2)远离锚头(5)端外壁上设置有环形凹槽，凹槽内设置有橡胶圈(8)。

10.如权利要求1所述的钻锚一体的锚固装置，其特征在于：杆体(3)的一端内壁设置有管螺纹(31)，锚头(5)的固定部(51)靠近大端的台阶面外壁上设置有适配的外螺纹(512)，使得杆体(3)和锚头(5)可螺纹连接。