CN217204060U - 一种用于露天矿边坡的具有自锚固功能的仰斜式排水装置 - Google Patents

Abstract

一种用于露天矿边坡的具有自锚固功能的仰斜式排水装置，涉及露天矿安全技术领域。为了解决现有的自锚固功能的仰斜式排水结构存在注浆孔容易堵住，无法实现注浆目的的问题。本实用新型中驱动段的一端与排水管段的一端连接，排水管段的另一端与锚固管段的一端连接，注浆管插装到锚固管段和排水管段内，注浆管的出浆端与锚固管段连接，注浆管的入浆端插装到驱动段内；注浆管上锥头的底部沿轴线方向设置有螺纹段，圆管的一端与锥头螺纹段的底部固连，圆管靠近锥头的一侧开有排浆口；注浆管通过锥头底部的螺纹段螺接在锚固管段上；排水管段上开有若干个排水孔，螺旋扇叶呈螺旋带状环绕设置在锚固管段的外壁上。本实用新型用于露天矿边坡的固定和排水。

Description

一种用于露天矿边坡的具有自锚固功能的仰斜式排水装置

技术领域

本实用新型涉及露天矿安全技术领域，尤其涉及一种用于露天矿边坡的具有自锚固功能的仰斜式排水装置。

背景技术

大兴安岭十八站欧浦煤矿于1993年由十八站***出资建立，隶属于十八站***，主营业务煤炭生产和销售，开采方式为露天开采，在汛期露天矿容易发生边坡坍塌等事故，这是由于边坡稳定性受降雨入渗影响较大，降雨之所以是导致边坡失稳的重要因素，主要是因为降雨雨水一方面由地表渗入岩体会进一步增加对边坡稳定极为不利的孔隙水压力，另一方面，岩体浸水后岩土体的物理力学性质发生变化，强度降低，即发生水化现象，导致岩土体容易失稳。而在露天矿边坡防护过程中，需要对滑动面或破裂面、不利结构面附近的岩土体分别进行排水与锚固处理，以避免或减少岩土体出现滑移、坠落、倾倒、掉块等地质问题或病害。现有的处治方法，通常是在拟加固岩土体上钻设仰斜式的排水孔用于排出岩体内部的水，和在边坡上钻孔，***支护锚杆并灌入混凝土以达到加固的目的，整个操作过程比较繁琐，且施工量大，专利号CN201920850203.8，专利名称“一种具有自锚固功能的仰斜式排水结构”通过钻设一个仰斜式的排水孔，通过设置的排水装置同时实现了加固和排水的目的；但是上述专利中，通过在锚固段开有若干个排浆口以实现注浆的目的，但是由于在钻设排水孔的过程中，所产生的砂石碎屑或者泥土很容易进入到锚固段的排浆口中，导致无法实现注浆的目的，并且止水体的设置，在钻设排水孔的过程中，很容易接触到排水孔中的水而直接膨胀，在钻设排水孔的过程中受到孔壁的挤压力而被破坏或者弯曲变形，无法实现止水的目的。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是：现有的自锚固功能的仰斜式排水结构存在注浆孔容易堵住，无法实现注浆目的的问题；进而提供一种用于露天矿边坡的具有自锚固功能的仰斜式排水装置。

本实用新型为解决上述技术问题采用的技术方案是：

一种用于露天矿边坡的具有自锚固功能的仰斜式排水装置，包括锚固管段、螺旋扇叶、排水管段、注浆管和驱动段；所述的驱动段的轴向力输出端与排水管段的一端连接，排水管段的另一端与锚固管段的一端连接，所述的注浆管从锚固管段的另一端轴向插装到锚固管段和排水管段内，注浆管的出浆端与锚固管段的另一端连接，注浆管的入浆端伸出排水管段的另一端并插装到驱动段内；

所述注浆管包括一根圆管和一个锥头，所述的锥头的底部沿轴线方向设置有螺纹段，所述的圆管的一端与锥头螺纹段的底部固连，所述圆管靠近锥头的一侧管段开有若干个排浆口；所述的锚固管段与注浆管的连接端开有内螺纹，注浆管通过锥头底部的螺纹段螺接在锚固管段上；

所述的排水管段上开有若干个排水孔，所述的螺旋扇叶呈螺旋带状环绕设置在锚固管段的外壁上，且螺旋扇叶的螺旋方向与锚固管段和锥头的螺接方向相反。

本实用新型与现有技术相比产生的有益效果是：

1、本实用新型将带有螺旋扇叶的锚固管段和锥头作为钻头使用，通过一次钻进操作将锚固管段置入到地层的目标位置，以锚固管段对地层进行锚固，并通过排水管段来排出表层的水，一次操作即可实现锚固和排水的目的；

2、本实用新型在钻完排水孔后，并将锚固管段和排水管段向外拉出一段距离，保证注浆管上的排浆口不会被碎石或者泥土堵住，可以顺利排出浆体；

3、本实用新型通过设置第一法兰盘不仅起到锚固管段和排水管段的连接作用，同时还起到止浆的作用，防止注浆管中的浆体进入到排水管段内，堵住排水管段内的排水孔，无法起到排水的目的。

附图说明

附图作为本申请的一部分，用来提供对本实用新型的进一步的理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为锚固管段与注浆管分离后的状态图；

图3为注浆管的结构示意图；

图4为第一法兰盘的结构示意图；

图5为驱动段的仰视图；

图6为图5中A-A处的剖视图；

图7为注浆管的俯视图；

图8为本实用新型插装到露天矿边坡中的状态图一；

图9为本实用新型插装到露天矿边坡中的状态图二。

图中：1-锚固管段；2-螺旋扇叶；3-排水管段；3-1-排水孔；4-注浆管；4-1-圆管；4-1-1-排浆口；4-2-锥头；4-2-1-螺纹段；4-3-限位圆环；4-4-凹槽；4-5-扇形凸起；5-驱动段；5-1-驱动部；5-2-连接部；5-2-1-圆柱形槽体；5-2-2-扇形凹槽；6-第一法兰盘；7-第二法兰盘。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参见图1至图9所示，本申请实施例提供一种用于露天矿边坡的具有自锚固功能的仰斜式排水装置，包括锚固管段1、螺旋扇叶2、排水管段3、注浆管4和驱动段5；所述的驱动段5的轴向力输出端与排水管段3的一端连接，排水管段3的另一端与锚固管段1的一端连接，所述的注浆管4从锚固管段1的另一端轴向插装到锚固管段1和排水管段3内，注浆管4的出浆端与锚固管段1的另一端连接，注浆管4的入浆端伸出排水管段3的另一端并插装到驱动段5内；

如图3所示，所述注浆管4包括一根圆管4-1和一个锥头4-2，所述的锥头4-2的底部沿轴线方向设置有螺纹段4-2-1，所述的圆管4-1的一端与锥头4-2螺纹段4-2-1的底部固连，所述圆管4-1靠近锥头4-2的一侧管段开有若干个排浆口4-1-1；所述的锚固管段1与注浆管4的连接端开有内螺纹，注浆管4通过锥头4-2底部的螺纹段4-2-1螺接在锚固管段1上；

如图1和图2所示，所述的排水管段3上开有若干个排水孔3-1，所述的螺旋扇叶2呈螺旋带状环绕设置在锚固管段1的外壁上，且螺旋扇叶2的螺旋方向与锚固管段1和锥头4-2的螺接方向相反。

本实施方式中，所述的驱动段5、排水管段3、锚固管段1、锚固管段1上的螺旋扇叶2和注浆管4上的锥头4-2共同组成一个带有螺旋扇叶的钻头，

由于锚固管段1与注浆管4上的锥头4-2采用螺接的方式连接，为了防止锚固管段1与锥头4-2在钻孔的过程中产生脱离，所以锚固管段1所转动的方向与锚固管段1和锥头4-2的螺接方向相反，故螺旋扇叶2的螺旋方向与锚固管段1和锥头4-2的螺接方向相反。

通过电机驱动驱动段5转动，进入带动排水管段3、锚固管段1和注浆管4的转动，在露天矿的边坡上钻出一个仰斜式排水孔，如图8所示，此时将驱动段5从排水管段3上拆卸下来，由于锚固管段1与注浆管4的锥头4-2采用螺接的方式进行连接，首先固定住注浆管4的入浆端使其不动，转动相连接的排水管段3和锚固管段1，使得排水管段3和锚固管段1与注浆管4的锥头4-2脱离，再沿着所钻出的仰斜式排水孔向外拉动排水管段3和锚固管段1，锚固管段1上的螺旋扇叶2将露天矿边坡上排水孔内的碎石或者泥土向外带出，使得螺旋扇叶2与锥头4-2之间产生一定的距离，并且此段空间内没有碎石或者泥土等如图2和图9所示，此时注浆管4带有排浆口4-1-1的一段漏出来，由于注浆管4的长度长于排水管段3和锚固管段1的总长度，所以即使排水管段3和锚固管段1被拉出，注浆管4的入浆端也漏在排水管段3外，通过注浆管4的入浆端向注浆管4内注入一定浓度的浆体，直至螺旋扇叶2与仰斜式排水孔之间、螺旋扇叶2与仰斜式排水孔的孔底之间灌满浆体，由于锚固管段1与仰斜式排水孔的孔壁之间存在碎石或者泥土等，因此可以作为锚固管段1与排水管段3之间的止浆体，防止从注浆管4内流出的浆体沿着仰斜式排水孔的孔壁流到排水管段3处，将排水管段3上的排水孔堵住；

由于螺旋扇叶2能扩大钻孔的孔径，且具有单向性特点，本身就具有自锚固的功能，因此此时排水管段3和锚固管段1可以选择固定在此位置。也可以选择再次转动排水管段3和锚固管段1，使得排水管段3与锚固管段1朝向所脱离的锥头4-2侧运动，直至锚固管段1无法运动为止，使得带有螺旋扇叶2的锚固管段1完全处于浆体中，浆体的凝固增加了锚固管段1的锚固能力，提高排水装置的抗拔力。

在一种可能的实施方案中，所述的锚固管段1和排水管段3通过一对第一法兰盘6连接，其中一个第一法兰盘6安装在锚固管段1上，并处于锚固管段1与排水管段3所连接的连接端面上，另一个第一法兰盘6安装在排水管段3上，并处于排水管段3与锚固管段1所连接的连接端面上；所述的第一法兰盘6的内径等于注浆管4的外径。

本实施方式中，当注浆管4插装到锚固管段1和排水管段3内时，注浆管4需要穿过第一法兰盘6上的内孔，由于第一法兰盘6的内径等于注浆管4的外径，所以第一法兰盘6将锚固管段1和排水管段3阻隔开，从注浆管4内注入的浆体不会从锚固管段1内流到排水管段3内，第一法兰盘6起到了止浆的目的。

在一种可能的实施方案中，所述的注浆管4上套装有一个限位圆环4-3，所述限位圆环4-3处于注浆管4上开有排浆口4-1-1的管段与未开有排浆口4-1-1的管段之间的位置，且所述的限位圆环4-3处于排水管段3内。

本实施方式中，当排水管段3和锚固管段1沿着所钻出的仰斜式排水孔向外拉动时，由于注浆管4是不动的，当排水管段3和锚固管段1上的第一法兰盘6盘面与限位圆环4-3的环面接触时，不再拉动排水管段3和锚固管段1；通过在注浆管4上设置限位圆环4-3可以防止排水管段3和锚固管段1被拉出的距离过短或者过长，如果排水管段3和锚固管段1被拉出的距离过短，注浆管4上的部分排浆口4-1-1可能会处于排水管段3内，当向注浆管4内注入浆体时，浆体会流到排水管段3内，将排水管段3封堵住起不到排水的作用，如果排水管段3和锚固管段1被拉出的距离过长，那么锚固管段1可能会处于边坡的滑动面，无法起到锚固的作用，因此限位圆环4-3起到了一个限位的作用。

在一种可能的实施方案中，所述的驱动段5包括驱动部5-1和连接部5-2，所述的驱动部5-1连接在连接部5-2的一侧，连接部5-2的另一侧开有圆柱形槽体5-2-1，所述的圆柱形槽体5-2-1的内径等于注浆管4的外径。

本实施方式中，电机的驱动端与驱动段5的驱动部5-1连接，为驱动段5提供轴向力；

本实施方式中，由于注浆管4的长度长于锚固管段1和排水管段3的总长度，因此在驱动段5的连接部5-2上开有圆柱形槽体5-2-1，用以放置注浆管4所长出来的一部分。

在一种可能的实施方案中，所述的驱动段5的圆柱形槽体5-2-1的槽底处周向均匀开有四个扇形凹槽5-2-2，所述的注浆管4入浆端的端部开有四个凹槽4-4，相邻的两个凹槽4-4之间形成一个扇形凸起4-5，所述的注浆管4的入浆端通过四个扇形凸起4-5插装到驱动段5中圆柱形槽体5-2-1槽底的四个扇形凹槽5-2-2内。

本实施方式中，在钻设露天矿边坡的排水孔前，当驱动段5转动时，驱动段5带动排水管段3和锚固管段1转动，由于注浆管4入浆端的扇形凸起4-5处于驱动段5圆柱形槽体5-2-1内的扇形凹槽5-2-2内，不仅可以使得注浆管4上的锥头4-2与锚固管段1同步转动，使得锚固管段1与锥头4-2不会产生脱离的现象，而且不会因为锚固管段1的转动方向与锚固管段1和锥头4-2的螺接方向相反而使得锚固管段1与锥头4-2的螺接力度过强，导致后期锚固管段1与锥头4-2脱离时，增加脱离难度。

在一种可能的实施方案中，所述的排水管段3与驱动段5通过一对第二法兰盘7连接，其中一个第二法兰盘7套装在排水管段3与驱动段5所连接的连接端口处，另一个第二法兰盘7套装在驱动段5的连接部5-2上，且所述另一个第二法兰盘7处于连接部5-2与排水管段3所连接的连接端口处。

本实施方式中，所述的排水管段3与驱动段5通过法兰盘连接，方便排水管段3与驱动段5后期的拆卸。

本实用新型的工作原理：

参见图8和图9所示，所述的驱动段5、排水管段3、锚固管段1、锚固管段1上的螺旋扇叶2和注浆管4上的锥头4-2共同组成一个带有螺旋扇叶的钻头，同时由于排水管段3的设置具有排水功能；各段的具体长度可按照使用地层的实际环境进行调整，保证排水管段3位于滑动面范围内，而锚固管段1位于滑动面之下的稳定地层，适应不同的工况，适应性强。通过锚固管段1、锚固管段1上的螺旋扇叶2和注浆管4上的锥头4-2组成的钻头结构，将排水管段3和锚固管段1仰斜式的钻进到目标地层内，通过注浆管4向稳定地层注入浆体，浆体的固化将整个锚固管段1稳定的固定在稳定地层上，起到锚固的效果；排水管段3通过排水孔3-1汇集附近地层的地下水，最终从管口排出，一次操作实现锚固和排水的目的。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本实用新型，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本实用新型的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本实用新型的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (6)

1.一种用于露天矿边坡的具有自锚固功能的仰斜式排水装置，其特征在于：包括锚固管段(1)、螺旋扇叶(2)、排水管段(3)、注浆管(4)和驱动段(5)；

所述的驱动段(5)的轴向力输出端与排水管段(3)的一端连接，排水管段(3)的另一端与锚固管段(1)的一端连接，所述的注浆管(4)从锚固管段(1)的另一端轴向插装到锚固管段(1)和排水管段(3)内，注浆管(4)的出浆端与锚固管段(1)的另一端连接，注浆管(4)的入浆端伸出排水管段(3)的另一端并插装到驱动段(5)内；

所述注浆管(4)包括一根圆管(4-1)和一个锥头(4-2)，所述的锥头(4-2)的底部沿轴线方向设置有螺纹段(4-2-1)，所述的圆管(4-1)的一端与锥头(4-2)螺纹段(4-2-1)的底部固连，所述圆管(4-1)靠近锥头(4-2)的一侧管段开有若干个排浆口(4-1-1)；所述的锚固管段(1)与注浆管(4)的连接端开有内螺纹，注浆管(4)通过锥头(4-2)底部的螺纹段(4-2-1)螺接在锚固管段(1)上；

所述的排水管段(3)上开有若干个排水孔(3-1)，所述的螺旋扇叶(2)呈螺旋带状环绕设置在锚固管段(1)的外壁上，且螺旋扇叶(2)的螺旋方向与锚固管段(1)和锥头(4-2)的螺接方向相反。

2.根据权利要求1所述的一种用于露天矿边坡的具有自锚固功能的仰斜式排水装置，其特征在于：所述的锚固管段(1)和排水管段(3)通过一对第一法兰盘(6)连接，其中一个第一法兰盘(6)安装在锚固管段(1)上，并处于锚固管段(1)与排水管段(3)所连接的连接端面上，另一个第一法兰盘(6)安装在排水管段(3)上，并处于排水管段(3)与锚固管段(1)所连接的连接端面上；所述的第一法兰盘(6)的内径等于注浆管(4)的外径。

3.根据权利要求2所述的一种用于露天矿边坡的具有自锚固功能的仰斜式排水装置，其特征在于：所述的注浆管(4)上套装有一个限位圆环(4-3)，所述限位圆环(4-3)处于注浆管(4)上开有排浆口(4-1-1)的管段与未开有排浆口(4-1-1)的管段之间的位置，且所述的限位圆环(4-3)处于排水管段(3)内。

4.根据权利要求3所述的一种用于露天矿边坡的具有自锚固功能的仰斜式排水装置，其特征在于：所述的驱动段(5)包括驱动部(5-1)和连接部(5-2)，所述的驱动部(5-1)连接在连接部(5-2)的一侧，连接部(5-2)的另一侧开有圆柱形槽体(5-2-1)，所述的圆柱形槽体(5-2-1)的内径等于注浆管(4)的外径。

5.根据权利要求4所述的一种用于露天矿边坡的具有自锚固功能的仰斜式排水装置，其特征在于：所述的驱动段(5)的圆柱形槽体(5-2-1)的槽底处周向均匀开有四个扇形凹槽(5-2-2)，所述的注浆管(4)入浆端的端部开有四个凹槽(4-4)，相邻的两个凹槽(4-4)之间形成一个扇形凸起(4-5)，所述的注浆管(4)的入浆端通过四个扇形凸起(4-5)插装到驱动段(5)中圆柱形槽体(5-2-1)槽底的四个扇形凹槽(5-2-2)内。

6.根据权利要求5所述的一种用于露天矿边坡的具有自锚固功能的仰斜式排水装置，其特征在于：所述的排水管段(3)与驱动段(5)通过一对第二法兰盘(7)连接，其中一个第二法兰盘(7)套装在排水管段(3)与驱动段(5)所连接的连接端口处，另一个第二法兰盘(7)套装在驱动段(5)的连接部(5-2)上，且所述另一个第二法兰盘(7)处于连接部(5-2)与排水管段(3)所连接的连接端口处。

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