CN109869172A - 钻锚高压注浆一体的锚固装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻锚高压注浆一体的锚固装置，包括旋转接头和锚杆，旋转接头包括转轴(13)和套管(16)；锚杆包括杆体(3)和锚头(5)，转轴(13)内设有注浆通孔(132)，套管(16)上设有注入孔(161)，锚头(5)为箭头状结构，且靠近箭头部外壁上设有锚固剂通孔(9)，锚头(5)小端部设有堵头(8)；转轴(13)与杆体(3)可拆卸连接，且注浆通孔(132)与杆体(3)内部连通。使用时将转轴(13)与杆体(3)连接，转轴(13)另一端与钻机连接，将注入孔(161)与高压水连接。高压水推动锚固剂包，将锚固剂与杆体(3)和围岩锚固。再通入高压水，锚固剂将堵头(8)打开从而实现高压注浆。

Description

钻锚高压注浆一体的锚固装置

技术领域

本发明公开了一种钻锚高压注浆一体的锚固装置，属于锚固用具及锚杆安装技术领域。

背景技术

树脂锚杆主要是通过树脂锚固剂将锚杆与围岩固定，而现有的树脂锚杆主要包括各种材质杆体及托盘、螺母等构件组成，杆体的一端为锚头。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。同时中国专利、公布号CN103867220A、公布日2014.06.18的名称为内注式中空树脂锚杆中记载的锚杆体为中空结构，其内部为药剂腔，通过推动活塞实现锚固剂的混合，只能解决锚固剂包组分混合均匀混合的问题，并不能同时实现钻孔和锚杆同时进行，同时无法实现高压锚头端部注浆。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有树脂锚杆不能钻孔和锚固同时进行，且无法实现端部高压注浆。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：钻锚高压注浆一体的锚固装置，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，所述杆体为中空的管状结构；锚头为箭头状结构，且锚头箭头部为钻头结构，锚头一端沿其长度方向设置有贯穿整个锚头的注入通孔，锚头远离箭头部的一端伸入杆体内并与杆体可拆卸连接，锚头靠近箭头部的外壁为阶梯轴结构，且阶梯轴上倾斜设置有与注入通孔连通锚固剂通孔，锚固剂通孔开口方向与杆体轴向夹角为锐角，锚头远离杆体端的注入通孔开口处设置有堵头；

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；且注入孔外端设置有快速接头。

其中，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。

其中，上述装置中所述连接部与套管内壁的间距为5至20mm。

其中，上述装置中所述注入通孔为沉孔结构，且远离锚头内部设置有混合器。

其中，上述装置中还包括活塞，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，活塞为中空的管状结构且管内设置有单向阀。

进一步，上述装置中所述单向阀包括弹簧、球体和挡板，活塞内部通孔为沉孔结构，挡板中部设置有开口，且挡板设置在活塞的大径通孔端，弹簧的一端与沉孔径向侧壁接触连接，另一端与球体接触连接，且球体的另一侧穿入挡板开口内。

其中，上述装置中所述锚头远离杆体外壁为钻头结构。

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，通过高压水来推动锚固剂包实现锚固的目的。当托盘直接与围岩接触后，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，可实现螺母的预紧作用，实现支撑固定的作用。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注入通孔再从锚固剂通孔流出，使得锚固剂连续填充至杆体外壁和围岩的间隙，继续通入高压水，当注浆压力达到一定压力时，高压水直接流入锚头的注入通孔，并将堵头打开实现高压注。这种结构设置使得本装置将钻孔、锚固和高压注浆一步完成，大大降低了实施工序，同时缩短的时间，降低了施工人员的劳动强度。

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为本发明锚头全剖结构示意图；

图4为本发明锚杆全剖结构示意图；

图5为本发明活塞全剖结构示意图。

图中标记为：1是螺母，2是活塞，21是凹槽，3是杆体，31是管螺纹，4是混合器，5是锚头，51是注入通孔，6是锚固剂包，7是托盘，8是堵头，9是锚固剂通孔，10是橡胶圈，12是单向阀，121是挡板，122是球体，123是弹簧，13是转轴，131是连接部，132是注浆通孔，14是右轴套，15是第二密封环，16是套管，161是注入孔，17是快速接头，18是第二密封环，19是轴承，20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，本发明的钻锚高压注浆一体的锚固装置，包括：

旋转接头，所述旋转接头包括转轴13、套管16和转动密封组件，转轴13和套管16通过转动密封组件转动密封连接，且转轴13内部设置有注浆通孔132，注浆通孔132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13外壁，轴向孔为盲孔结构，一端延伸至转轴13端面，套管16上设置有注入孔161，且注入孔161与注浆通孔132的径向孔可连通；

锚杆，所述锚杆包括杆体3和锚头5，所述杆体3为中空的管状结构；锚头5为箭头状结构，且锚头5箭头部为钻头结构，锚头5一端沿其长度方向设置有贯穿整个锚头5的注入通孔51，锚头5远离箭头部的一端伸入杆体3内并与杆体3可拆卸连接，锚头5靠近箭头部的外壁为阶梯轴结构，且阶梯轴上倾斜设置有与注入通孔51连通锚固剂通孔9，锚固剂通孔9开口方向与杆体3轴向夹角为锐角，锚头5远离杆体3端的注入通孔51开口处设置有堵头8；

转轴13设置有注浆通孔132的端部与锚杆杆体3远离锚头5端可拆卸连接，且注浆通孔132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13设置有注浆通孔132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132与杆体3内部连通。同时优选将锚头5截面为箭头状，锚头5远离箭头部的一端伸入杆体3内并与杆体3可拆卸连接，而杆体3为管状结构，锚头5靠近箭头部的外壁为阶梯轴结构，且阶梯轴上倾斜设置有与注入通孔51连通锚固剂通孔9，锚固剂通孔9开口方向与杆体3轴向夹角为锐角，杆体3一端与锚头5连接后，可使得杆体3、注入通孔51和锚固剂通孔9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161连通，通过高压水来推动锚固剂包6实现锚固的目的。同时由于阶梯轴上倾斜设置有与注入通孔51连通锚固剂通孔9，锚固剂通孔9开口方向与杆体3轴向夹角为锐角，使得锚固剂只能沿着锚固剂通孔9沿孔口方向流出，实现杆体3锚固。同时由于锚固剂通孔9设置在锚头5靠近箭头部的外壁为阶梯轴结构上，且锚头5远离箭头部的一端伸入杆体3内并与杆体3可拆卸连接，故未不影响锚固剂通孔9的正常使用，本装置优选锚头5靠近箭头部的外壁为阶梯轴结构结构，且截面为台阶状结构，故可优选锚固剂通孔9应设置在第一台阶面上，而连接端应紧挨锚固剂通孔9的第二台阶面上，可优选锚固剂通孔9为至少两个且均匀设置。本装置可优选靠近箭头部与杆体3的连接端应为管状结构，杆体3和锚头5为螺纹连接来实现可拆卸连接，具体在杆体3一端内壁设置有管螺纹31，锚头5靠近箭头端的外壁上设置有适配的外螺纹51。同时本装置通过堵头8将锚头5远离杆体3的出口处封闭，并在锚头5的箭头部设置锚固剂通孔9，这种结构设置使得实际使用时，将注入孔161与高压水连接，高压水直接作用于锚固剂包6，将锚固剂包6破坏使得锚固剂包6中的锚固剂组分均匀混合，并从锚固剂通孔9流出实现锚固。继续通入高压水，当注浆压力达到一定压力时，高压水直接流入锚头5的注入通孔51，并将堵头8打开从而实现高压注浆的目的。可进一步优选锚头5的箭头端可优选为圆锥或圆台形结构。同时为了防止锚固剂流向锚头箭头端，本装置优选锚头5靠近箭头部的外壁为阶梯轴结构，且阶梯轴上倾斜设置有与注入通孔51连通锚固剂通孔9，锚固剂通孔9开口方向与杆体3轴向夹角为锐角，也即是锚固剂通孔9开口朝向围岩外侧，也即是朝向钻孔侧。

优选的，上述装置中所述转动密封组件包括包括左轴套20、右轴套14、轴承19、第一密封环18和第二密封环15，所述转轴13为阶梯轴结构，且中部为凸字形结构的连接部131，注浆通孔132的径向孔开口端设置在连接部131中部的外壁上，第一密封环18和第二密封环15套设在连接部131中部两侧台阶面上，且第一密封环18和第二密封环15的外壁均与套管16内壁贴合，第一密封环18和第二密封环15外侧的台阶面上均套设有轴承19，左轴套20和右轴套14设置在两侧轴承19的外侧并可与套管16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13中部为凸字形结构的连接部131，且整个转轴13为阶梯轴，故在转轴13的的连接部131中部两侧的台阶面上对称套设有第一密封环18和第二密封环15，而第一密封环18和第二密封环15的外壁直接可与套管16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18和第二密封环15外侧的阶梯轴上套设轴承19，第一密封环18和第二密封环15设置在套管16的两端，同时通过调节第一密封环18和第二密封环15的间距，来实现施加一个轴向作用力来将转轴13的中部设置在套管16内，从而实现转轴13与套管16的密封转动。同时本装置的转轴13与套管16转动连接，而由于套管16上设置有注入孔161，而在转轴13内部设置注浆通孔132，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13的连接部131中部外壁应与套管16内壁存在一定的间隙，方便转轴13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161连接，同时将转轴13设置有注浆通孔132端与锚杆杆体连接，将转轴13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132排出的高压水直接流入中空的锚杆杆体3，推动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132为十字型结构，且注浆通孔132的径向孔贯穿整个转轴13，转动转轴13可使得注入孔161的轴线与注入通孔51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132为十字型结构，使得径向孔整个贯穿转轴13，也即是贯穿连接部131，使得注浆通孔132两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18为铜密封圈，第二密封环15为橡胶密封圈；且注入孔161外端设置有快速接头17。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18为铜密封圈，第二密封环15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，上述装置中所述套管16两端设置有连接螺纹，且两端的连接螺纹旋向相反，左轴套20和右轴套14内部均设置有适配的连接螺纹，使得左轴套20和右轴套14分别与套管16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16的两端设置旋向相反的连接螺纹，同时在左轴套20和右轴套14连接端设置分别与其两端部适配的连接螺纹，使得套管16端部可分别与左轴套20和右轴套14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16上，使得套管16转动而造成左轴套20或右轴套14一端松动。可进一步优选左轴套20和右轴套14的截面结构为U形，为了便于转轴13穿出，进一步优选底端中部设置有供转轴13穿出的通孔。

优选的，上述装置中所述连接部131与套管16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沿连接部131和套管16之间的间隙流入转轴13内部，避免憋压的情况。故本装置优选连接部131与套管16内壁的间距为5至20mm，也即是转轴13的最大直径处与套管16内壁的间距为5至20mm。

优选的，上述装置中所述注入通孔51为沉孔结构，且远离锚头5内部设置有混合器4。本领域技术人员能够理解的是，本装置优选锚头5的注入通孔为沉孔状结构，使得混合器4放置在大端口径的内部，防止混合器4轴向运动，便于锚固剂混合均匀。

优选的，上述装置中还包括活塞2，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21，凹槽21内设置有橡胶圈10，活塞2为中空的管状结构且管内设置有单向阀12。本领域技术人员能够理解的是，为了避免高压水直接作用锚固剂包6，造成锚固剂包6提前破坏影响使用，本装置优选在杆体3内设置活塞2，通过活塞2作用在锚固剂包6端部，使得锚固剂包6受力均匀，避免提前被破坏。同时由于实际使用时高压水直接推动活塞2运动，挤压锚固剂包6将锚固剂推至混合器4混合，为了防止低压时高压水直接与锚固剂包6接触，故优选活塞2远离锚头5端外壁上设置有环形凹槽21，凹槽21内设置有橡胶圈10，通过橡胶圈10实现密封的目的。这种结构设置使得实际使用时，将杆体3远离锚头5端直接与高压水连接，高压水直接作用与活塞2，通过推动活塞2，将锚固剂包6中的锚固剂组分压入混合器4实现树脂锚固剂混合，并从锚固剂通孔9流出实现锚固。继续通入高压水，当注浆压力达到一定压力时单向阀12开启，高压水直接流入锚头5的注入通孔51，并将堵头8打开从而实现高压注浆的目的。

优选的，上述装置中所述单向阀12包括弹簧123、球体122和挡板121，活塞2内部通孔为沉孔结构，挡板121中部设置有开口，且挡板121设置在活塞2的大径通孔端，弹簧123的一端与沉孔径向侧壁接触连接，另一端与球体122接触连接，且球体122的另一侧穿入挡板121开口内。本领域技术人员能够理解的是，本装置进一步优选活塞2内部的单向阀12的具体结构，通过将活塞2的通孔设置成沉孔形状，将弹簧123的一端与沉孔的径向侧壁接触，使得弹簧123不能像小口端移动，实现固定的目的，而弹簧123的另一端与球体122连接，可以是接触连接也可以是固定连接，而在活塞2的大口端通过挡板121将球体122和弹簧123限制在活塞2的内部，而挡板121的中部设置有开口，且该开口的最大直径应小于球体122的直径才能实现限制球体122的目的。

优选的，上述装置中所述锚头5远离杆体3的箭头部为钻头结构。本领域技术人员能够理解的是，本装置进一步优选将锚头5远离杆体3的箭头部为钻头结构，由于锚头5与杆体3直接连接，通过给杆体3施加一个旋转的作用力即可实现本装置钻孔的目的，这种结构可以缩短钻孔步骤实现锚钻一体化。

Claims (10)

1.钻锚高压注浆一体的锚固装置，其特征在于包括：

旋转接头，所述旋转接头包括转轴(13)、套管(16)和转动密封组件，转轴(13)和套管(16)通过转动密封组件转动密封连接，且转轴(13)内部设置有注浆通孔(132)，注浆通孔(132)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(13)外壁，轴向孔为盲孔结构，一端延伸至转轴(13)端面，套管(16)上设置有注入孔(161)，且注入孔(161)与注浆通孔(132)的径向孔可连通；

锚杆，所述锚杆，包括杆体(3)和锚头(5)，所述杆体(3)为中空的管状结构；锚头(5)截面为箭头状结构，锚头(5)一端沿其长度方向设置有贯穿整个锚头(5)的注入通孔(51)，锚头(5)远离箭头部的一端伸入杆体(3)内并与杆体(3)可拆卸连接，锚头(5)靠近箭头部的外壁为阶梯轴结构，且阶梯轴上倾斜设置有与注入通孔(51)连通锚固剂通孔(9)，锚固剂通孔(9)开口方向与杆体(3)轴向夹角为锐角，锚头(5)远离杆体(3)端的注入通孔(51)开口处设置有堵头(8)；

转轴(13)设置有注浆通孔(132)的端部与锚杆杆体(3)远离锚头(5)端可拆卸连接，且注浆通孔(132)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(20)、右轴套(14)、轴承(19)、第一密封环(18)和第二密封环(15)，所述转轴(13)为阶梯轴结构，且中部为凸字形结构的连接部(131)，注浆通孔(132)的径向孔开口端设置在连接部(131)中部的外壁上，第一密封环(18)和第二密封环(15)套设在连接部(131)中部两侧台阶面上，且第一密封环(18)和第二密封环(15)的外壁均与套管(16)内壁贴合，第一密封环(18)和第二密封环(15)外侧的台阶面上均套设有轴承(19)，左轴套(20)和右轴套(14)设置在两侧轴承(19)的外侧并可与套管(16)可拆卸连接。

3.如权利要求1或2所述的钻锚一体的锚固装置，其特征在于：所述注浆通孔(132)为十字型结构，且注浆通孔(132)的径向孔贯穿整个转轴(13)，转动转轴(13)可使得注入孔(161)的轴线与注入通孔(51)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(18)为铜密封圈，第二密封环(15)为橡胶密封圈；且注入孔(161)外端设置有快速接头(17)。

5.如权利要求1所述的钻锚一体的锚固装置，其特征在于：所述套管(16)两端设置有连接螺纹，且两端的连接螺纹旋向相反，左轴套(20)和右轴套(14)内部均设置有适配的连接螺纹，使得左轴套(20)和右轴套(14)分别与套管(16)螺纹连接。

6.如权利要求1所述的钻锚一体的锚固装置，其特征在于：所述连接部(131)与套管(16)内壁的间距为5至20mm。

7.如权利要求1所述的钻锚一体的锚固装置，其特征在于：所述注入通孔(51)为沉孔结构，且远离锚头(5)内部设置有混合器(4)。

8.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)，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(21)，凹槽(21)内设置有橡胶圈(10)，活塞(2)为中空的管状结构且管内设置有单向阀(12)。

9.如权利要求8所述的钻锚一体的锚固装置，其特征在于：所述单向阀(12)包括弹簧(123)、球体(122)和挡板(121)，活塞(2)内部通孔为沉孔结构，挡板(121)中部设置有开口，且挡板(121)设置在活塞(2)的大径通孔端，弹簧(123)的一端与沉孔径向侧壁接触连接，另一端与球体(122)接触连接，且球体(122)的另一侧穿入挡板(121)开口内。

10.如权利要求1所述的钻锚一体的锚固装置，其特征在于：所述锚头(5)远离杆体(3)外壁为钻头结构。