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CN104196455A - 一种锚固孔孔底单翼扩孔方法 - Google Patents

一种锚固孔孔底单翼扩孔方法 Download PDF

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CN104196455A
CN104196455A CN201410434624.4A CN201410434624A CN104196455A CN 104196455 A CN104196455 A CN 104196455A CN 201410434624 A CN201410434624 A CN 201410434624A CN 104196455 A CN104196455 A CN 104196455A
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anchor hole
housing
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Inventor
刘少伟
宋勤法
张辉
姜彦军
徐学锋
姚丙傲
何小军
樊克松
许莉莉
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Henan University of Technology
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Henan University of Technology
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Abstract

本发明涉及锚固孔孔底单翼扩孔方法,可有效解决软岩巷道中锚杆支护效果差,无法保证扩孔质量的问题,解决的技术方案是,第一步,钻打锚杆孔,将锚杆钻机连接钻杆,配套钻头,在煤层顶板钻打锚杆孔;第二步,钻杆连接锚固孔孔底单翼扩孔装置,将锚固孔孔底单翼扩孔装置送到锚杆孔孔底,锚固孔孔底单翼扩孔装置的钻杆连接头与钻杆相连接;第三步,通过锚固孔孔底单翼扩孔装置的刀具对锚杆孔孔底进行扩孔;第四步,扩孔形成以后,将锚固剂送到锚杆孔内,用锚杆钻机进行搅拌,锚固好锚杆以后,上紧螺母、固定托盘;本发明方法有效解决了软岩巷道锚杆锚固差的难题,显著提高了锚杆的锚固力,是锚杆孔孔底扩孔方法上的创新。

Description

一种锚固孔孔底单翼扩孔方法
技术领域
本发明涉及煤矿支护领域,特别是一种锚固孔孔底单翼扩孔方法。
背景技术
    自20世纪90年代以来,锚杆支护技术以其显著的技术优越性在煤矿巷道支护中,得到了广泛的应用。由于软岩巷道中锚杆锚固承载力相对于一般巷道较低,容易出现底鼓、片帮等现象,因此要改善巷道支护效果,必须提高单根锚杆锚固力。
    使用较长锚杆进行锚固可以在一定程度上提高锚杆锚固力,但由于较长锚杆比较浪费材料。因此,若要提高单根锚杆锚固力,必须在锚杆孔孔底进行扩孔,增加可承载力。目前锚杆扩孔施工技术在岩土边坡加固领域应用较多,有了一些相对比较成熟的技术,然而在煤矿巷道,由于现场地质条件复杂性,锚杆钻孔孔底扩孔装置研究较少,现有的扩孔装置也无法保证扩孔质量,尚没有一套比较成熟的技术。因此开发出一种保证扩孔质量、满足煤矿巷道掘进速度、锚杆钻孔角度变化大等特点的锚杆孔孔底扩孔方法势在必行。
发明内容
针对上述情况,为解决现有技术之缺陷,本发明之目的就是提供一种锚固孔孔底单翼扩孔方法,可有效解决软岩巷道中锚杆支护效果差,无法保证扩孔质量、满足煤矿巷道掘进速度的问题。
本发明解决的技术方案是,第一步,钻打锚杆孔,将锚杆钻机连接钻杆,配套钻头,在煤层顶板钻打锚杆孔;
第二步,钻杆连接锚固孔孔底单翼扩孔装置,将锚固孔孔底单翼扩孔装置送到锚杆孔孔底,锚固孔孔底单翼扩孔装置的钻杆连接头与钻杆相连接;
第三步,通过锚固孔孔底单翼扩孔装置的刀具对锚杆孔孔底进行扩孔;
第四步,扩孔形成以后,将锚固剂送到锚杆孔内,用锚杆钻机进行搅拌,锚固好锚杆以后,上紧螺母、固定托盘。
本发明方法简单、合理,有效解决了软岩巷道锚杆锚固差的难题,显著提高了锚杆的锚固力,保证煤矿的安全生产,为软岩巷道变形控制提供强有力技术手段,是锚杆孔孔底扩孔方法上的创新。
附图说明
     图1为本发明的结构主视图。
图2为本发明的结构剖面主视图。 
图3为本发明扩孔时的使用状态图。
图4为本发明锚杆锚固的状态图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
由图1-4给出,本发明在具体实施时,首先安装锚固孔孔底单翼扩孔装置,再利用锚固孔孔底单翼扩孔装置,然后按以下步骤进行:
第一步,钻打锚杆孔,将锚杆钻机17连接钻杆16,配套钻头,在煤层18顶板钻打锚杆孔15;
第二步,钻杆连接锚固孔孔底单翼扩孔装置,将锚固孔孔底单翼扩孔装置送到锚杆孔15孔底,锚固孔孔底单翼扩孔装置的钻杆连接头12与钻杆16相连接;
第三步,通过锚固孔孔底单翼扩孔装置的刀具9对锚杆孔15孔底进行扩孔;
第四步,扩孔14形成以后,将锚固剂19送到锚杆孔15内,用锚杆钻机17进行搅拌,锚固好锚杆21以后,上紧螺母、固定托盘20。
    所述的锚固孔孔底单翼扩孔装置包括壳体、刀具和推刀杆,壳体5为空心圆柱体,推刀杆2装在壳体5内并伸出壳体5前端,壳体5前端经螺栓3与推刀杆2固定在一起,推刀杆2前端经外螺纹与推头1的内螺纹旋装在一起,壳体5内末端装有钻杆连接头12,壳体5表面上开有刀具孔10,壳体5内装有与刀具孔10相配应的刀具9,刀具9末端与固定销钉11接触,刀具9前端经连接销钉8与推刀杆2末端相连接,壳体5内设有挡槽7,推刀杆2上设有推刀杆凸体4,推刀杆凸体4和挡槽7之间的空隙内设有弹簧6。
为了保证使用效果,所述的壳体5为空心无缝钢管制成,长300mm,外径30mm,壁厚8mm,距壳体前端100mm处内部设有挡槽7。
    所述的刀具9为四边形,刀具9前端有与连接销钉8相配应的直径8mm小孔,刀具厚7mm、长100mm、宽18mm,刀刃呈V字形,刀刃深5mm,刀刃角度呈45度,刀具9末端呈弧面形。
   所述的推刀杆2呈圆柱形,距前端部95mm处有推刀杆凸体4,推刀杆2末端有与连接销钉8相配应的小孔。
所述的连接销钉8穿过刀具9前端小孔和推刀杆末端小孔,将刀具9和推刀杆2连接在一起,连接销钉8另一端用卡环固定,推刀杆末端呈锥形。
所述的刀具孔10呈矩形,长180mm、宽10mm,距壳体5末端部35mm。
所述的推头1为圆柱形,前端部呈弧面型。
所述的固定销钉11穿过壳体5上与其相配应的小孔并用卡环固定。
所述的刀具9在刀背一侧的壳体5表面上设有3个直径为5mm的小圆孔13,三个小圆孔并列排列。
由上述可以看出,本发明的壳体下端设有钻杆连接头,内部设有螺纹,与配套钻杆外螺纹连接固定在一起,距壳体末端35mm处开有180×10mm的刀具孔,刀具安放在壳体内对应刀具孔位置,用连接销钉将推刀杆和刀具连接在一起,刀具另一端的弧面与固定销钉接触。推刀杆通过固定螺栓拧紧在壳体前端,推刀杆上设有推刀杆凸体,同时距壳体顶端100mm处设有挡槽,弹簧夹在凸体结构和挡槽之间,推刀杆底部呈锥形与刀具端头接触,推刀杆顶部通过螺纹连接有推头,推头有内螺纹,推头上表面呈弧面形。
本发明结构新颖独特,是特别针对煤矿巷道小孔径锚杆钻孔孔底而进行设计的扩孔装置,利用刀具可以将锚杆钻孔孔底切削成倒楔形结构,锚杆钻机搅拌锚固剂充满倒楔形结构,这种结构增加了锚杆与钻孔壁之间的锚固力,提高了锚杆的抗拉拔力,加强了锚杆支护效果,避免了软岩巷道围岩变形大的问题,有效控制了确保了支护工作面的安全生产问题。
本发明为了达到使用效果,在制作时,刀具的刀刃一定要呈V字形,角度是45度,刀具厚度要保证是7mm,这样刀具在切削钻孔壁时才会达到使用效果,保证扩孔质量,同时刀具底端和固定销定接触的位置,刀具要呈弧面形,保证推刀杆能容易推起刀具。推头上端面要呈一定弧度,便于推头与孔底接触;同时推刀杆距端头100mm处,要设计凸体结构,距壳体顶端90mm处内部要掏有挡槽,保证弹簧可以夹在凸体和挡槽之间,弹簧劲度系数要有一定强度,保证弹簧受挤压时在弹性形变之内,推头能不断推动刀具。
本发明的目的就是应用刀具在锚杆孔孔底进行扩孔,将孔底切削成倒楔形结构,用锚杆钻机搅拌锚固剂充满倒楔形结构,锚杆锚固剂底端形成倒楔形固体结构,这种结构可以增加锚杆的极限锚固力和最大可承载力,保证支护效果。锚杆钻孔形成以后,锚杆钻机连接钻杆,钻杆与本发明螺纹连接,插进锚杆钻孔,锚杆钻机推动搅拌本发明,本发明会产生旋转,相应推头受到锚杆钻机推力会推动推刀杆向壳体内部伸缩。推刀杆的凸体和壳体的挡槽之间装有弹簧,可以保证钻机对推头不断的冲击,这样推刀杆斜面体就会推动刀具向外展开,刀具展开的同时旋转,会对钻孔壁切削,钻孔会扩大。由于刀具下端有销钉固定,上端会有斜面体推起刀具向外展开,因此会形成倒楔形结构。刀具厚度为8mm可以保证刀具可以对较硬强度钻孔进行扩孔,刀刃呈V字形能保证扩孔的质量。刀具伸开工作的同时会产生大量的热量,容易毁坏刀具,透过钻杆的小孔向壳体内部注水,水会洒落刀具处降低温度,保证刀具的使用寿命。在刀具下面壳体的表面有3个小孔,保证扩孔产生的碎渣随着小孔排除外面。
本发明的使用情况是,首先采用锚杆钻机对巷道进行钻孔,达到设计钻孔的深度,钻孔的直径一定要与本发明的直径相适应。钻好孔以后,将钻杆和本发明连接在一起,放入钻好的锚杆孔中,达到孔底后,将钻机和钻杆连接,驱动本发明旋转,同时通过钻杆向壳体内部注水,开始对钻孔底部进行扩孔,刀具扩孔的同时会产生碎渣,向筒内注水,碎渣会通过刀具孔和小孔排除装置,之后孔底切削成倒楔形结构以后,扩孔完成。完成扩孔以后,将锚固剂和锚杆放入扩好的钻孔,把锚杆和钻机连接,钻机驱动锚杆搅拌锚固剂,锚固剂凝固后充满扩孔部位形成倒楔形固体结构,锚杆底部锚固段形成倒楔形形状。锚杆锚固好以后,在钻孔顶部安装托盘,上紧螺母,预紧扭矩达到设计响应值,单根锚杆支护完成。
本发明是一种可以对煤矿巷道小孔径锚杆钻孔孔底进行扩孔的装置,锚杆钻机通过钻杆与装置连接,可对形成锚杆孔进行扩孔,扩孔后孔底将形成倒楔形结构,锚杆钻机搅拌锚固剂后孔底将会形成倒楔形锚固段,倒楔形固体结构将会增加锚杆承载能力,提高锚杆锚固极限力和拉拔力,改善支护效果,确保煤矿软岩巷道快速掘进,达到对软岩巷道控制的目的,是锚杆孔孔底扩孔方法上的创新,具有良好的经济和社会效益。

Claims (9)

1.一种锚固孔孔底单翼扩孔方法,其特征在于,首先安装锚固孔孔底单翼扩孔装置,再利用锚固孔孔底单翼扩孔装置,按以下步骤进行:
第一步,钻打锚杆孔,将锚杆钻机(17)连接钻杆(16),配套钻头,在煤层(18)顶板钻打锚杆孔(15);
第二步,钻杆连接锚固孔孔底单翼扩孔装置,将锚固孔孔底单翼扩孔装置送到锚杆孔(15)孔底,锚固孔孔底单翼扩孔装置的钻杆连接头(12)与钻杆(16)相连接;
第三步,通过锚固孔孔底单翼扩孔装置的刀具(9)对锚杆孔(15)孔底进行扩孔;
第四步,扩孔(14)形成以后,将锚固剂(19)送到锚杆孔(15)内,用锚杆钻机(17)进行搅拌,锚固好锚杆(21)后,上紧螺母、固定托盘(20);
    所述的锚固孔孔底单翼扩孔装置包括壳体、刀具和推刀杆,壳体(5)为空心圆柱体,推刀杆(2)装在壳体(5)内并伸出壳体(5)前端,壳体(5)前端经螺栓(3)与推刀杆(2)固定在一起,推刀杆(2)前端经外螺纹与推头(1)的内螺纹旋装在一起,壳体(5)内末端装有钻杆连接头(12),壳体(5)表面上开有刀具孔(10),壳体(5)内装有与刀具孔(10)相配应的刀具(9),刀具(9)末端与固定销钉(11)接触,刀具(9)前端经连接销钉(8)与推刀杆(2)末端相连接,壳体(5)内设有挡槽(7),推刀杆(2)上设有推刀杆凸体(4),推刀杆凸体(4)和挡槽(7)之间的空隙内设有弹簧(6)。
2.根据权利要求1所述的锚固孔孔底单翼扩孔方法,其特征在于,所述的壳体(5)为空心无缝钢管制成,长300mm,外径30mm,壁厚8mm,距壳体前端100mm处内部设有挡槽(7)。
3.根据权利要求1所述的锚固孔孔底单翼扩孔方法,其特征在于,所述的刀具(9)为四边形,刀具(9)前端有与连接销钉(8)相配应的直径8mm小孔,刀具厚7mm、长100mm、宽18mm,刀刃呈V字形,刀刃深5mm,刀刃角度呈45度,刀具(9)末端呈弧面形。
4.根据权利要求1所述的锚固孔孔底单翼扩孔方法,其特征在于,所述的推刀杆(2)呈圆柱形,距前端部95mm处有推刀杆凸体(4),推刀杆(2)末端有与连接销钉(8)相配应的小孔。
5.根据权利要求1所述的锚固孔孔底单翼扩孔方法,其特征在于,所述的连接销钉(8)穿过刀具(9)前端小孔和推刀杆末端小孔,将刀具(9)和推刀杆(2)连接在一起,连接销钉(8)另一端用卡环固定,推刀杆末端呈锥形。
6.根据权利要求1所述的锚固孔孔底单翼扩孔方法,其特征在于,所述的刀具孔(10)呈矩形,长180mm、宽10mm,距壳体(5)末端部35mm。
7.根据权利要求1所述的锚固孔孔底单翼扩孔方法,其特征在于,所述的推头(1)为圆柱形,前端部呈弧面型。
8.根据权利要求1所述的锚固孔孔底单翼扩孔方法,其特征在于,所述的固定销钉(11)穿过壳体(5)上与其相配应的小孔并用卡环固定。
9.根据权利要求1所述的锚固孔孔底单翼扩孔方法,其特征在于,所述的刀具(9)在刀背一侧的壳体(5)表面上设有3个直径为5mm的排渣孔(13),三个排渣孔并列排列。
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PB01 Publication
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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