CN1010867B - 锚杆支护用灌法混凝土的方法和装置 - Google Patents

Abstract

岩石中混凝土锚杆支护，将混凝土送入钻孔的一种方法，有一供料软管(1)推进到钻孔内，混凝土是在软管从孔中退出的同时被抽吸到钻孔中的，为确保填满钻孔，用以填充供料软管退出距离而抽吸到供料软管(1)的混凝土量，应超过当软管退出所述距离填满一个不破裂孔道理论上所需混凝土量。实现上述方法的装置，包括一个初始泵(4)，它将混凝土抽吸到活塞式计量泵(9)，计量泵(9)将定量的混凝土抽吸到供料软管中。

Description

本发明是关于将混凝土送进岩石混凝土锚杆支护钻孔中的一种方法和装置，其中：一根供料软管被推进一孔道中，通过供料软管将混凝土抽送到孔道内，在抽送混凝土的同时将供料软管从钻孔中向外抽出。在岩石锚杆支护中，锚杆或缆索是采用在岩石中钻出的孔中的混凝土来固定的，以增强矿井和坑道中的岩石。

瑞典专利7901616-8公开了一种岩石锚杆支护装置，其中混凝土供料管是连在一沿着支承梁可以移动的托架上，借此将供料管推进到一个在岩石上的钻孔中和从孔中抽出。

用此已有的装置将混凝土送入钻孔是通过推动供料管直到孔的尽头，并在供料管从孔中抽出的同时将混凝土送入孔内。为了撤回供料管，移动供料管托架的位移马达的起动必定要与混凝土供料泵马达的起动是同步的，以便在供料管从孔中抽出的同时，按予计足以填满孔道的混凝土量由供料管送入到孔道内。

然而，以这种方式供给混凝土是有缺点的，它不能可靠地保证钻孔确实会被所用的混凝土量填满。这是因为在岩石中可能存有砂眼或裂缝，而在混凝土送进孔道时，可能灌入到这些裂缝和砂眼中。因为供料管的抽出是与混凝土供料同时进行的，其结果是当予定给于孔道的混凝土量渗入到砂眼和裂缝中去时，孔道就不能整个地填满。另一方面，还不能确定裂缝是否，即使不完全地，已被混凝土所填满。基于这点，岩石锚杆支护的凝固可能处于不完善状态。

瑞士专利615，245公开了一种用来将混凝土送入钻孔的方 法。此方法是基于这样的想法，送入孔内的混凝土压迫孔内的供料管向外，取决于孔内充入混凝土的程度。然而要实现这一方法需要将一根柔性多孔软管与供料管一起推进到钻孔中，为了使软管紧紧地包围住供料管的末端部分，而混凝土在软管中流动。用这种方法，是不可能填满裂缝和砂眼，连局部地也不可能。

在芬兰专利申请832，124中曾提出应当利用钻孔中的混凝土充气压力，用一个驱动装置有把握地把供料管从孔中拖出，取决于每一特定时刻孔道中占优势的水泥填充压力。从而不仅保证钻孔，同时还保证沿孔道出现的裂缝与砂眼可以填满混凝土。当锚杆支护很长，例如超过4米，充满混凝土之后供料管的重量，管壁与孔道之间的摩擦阻力，以及管子和孔道的直径差异，使得供料管已不再起一个活塞的作用来推动混凝土。因此必须调整供料管的退出速度，以便与泵的生产率相适应，其中含有不定因素。

本项发明的目的是提供一种方法，它避免了上述缺点，并保证即使岩石中有裂缝和砂眼，也能用混凝土把钻孔填满。根据本发明，达到上述目标所用方法的特征在于，混凝土首先是用初始泵抽取到一个活塞式计量泵，其后用计量泵的抽吸冲程将混凝土抽送到供料软管，与此同时钻孔中的软管向外退出，当供料软管从所述距离退回时，抽送到供料软管中的用于供料软管退回距离的混凝土量要比填满一个不破裂钻孔的混凝土量为多，并且计量泵的抽吸冲程时间内初始泵停止工作。

本发明是依据这样的想法，以可调整的方法将超量的混凝土抽送到钻孔中，例如与填满一个无任何裂缝孔道所需混凝土量相比较超过20%。若岩石中有裂缝，超量混凝土灌入到裂缝中去。当已知岩石 的断裂程度，则可根据岩石类型调整混凝土超量，以保证填满钻孔。混凝土超量灌入的裂缝，仅仅是钻孔附近的裂缝，通常足以固定锚杆支护在孔道中。

根据供料软管退出的距离或根据退出的速度可控制混凝土的抽软，因此，确实地实现了供给钻孔的混凝土超量取决于供料软管的退回动作。

当在岩石中钻出一孔时，孔的深度可在钻孔时测定，这样在每一特定时刻，钻孔的口到钻头的距离是已知的。当钻头钻进岩石中的大裂缝时，钻探工由于钻探机的运动而觉察到裂缝或空穴。根据沿钻孔长度觉察到的空穴的深度值，可以确定岩石的种类。

通过测量混凝土供料软管的移动距离，供料软管的末端可以停留在钻孔中所予期的位置处。当供料软管被推进到孔道中，在孔道被完全填满之前，可在空穴处抽取混凝土。当供料软管从孔道中退出时，供料软管的末端可以停留在空穴处，并可仅用抽取的混凝土填满。岩石中的小裂缝，这些裂缝在钻孔时，或许不曾引起钻探工注意，则由计量的混凝土超量自动地填满。

本发明的另一个目的还涉及一种实现此方法的装置，此装置包括一个可以推进到钻孔中的供料软管用来把混凝土送入孔道内，一个初始泵用来把混凝土抽入供料软管，和一台移动机械装置，用来将供料软管推进钻孔并将它从孔道中退出。此装置的特征在于它含有一活塞式计量泵是与初始泵和供料软管相连接的，用来容纳从初始泵来的定量混凝土，并将它泵入到供料软管，而计量泵的驱动装置是连接在一个检测供料软管退回动作的测量装置上，用以根据供料软管的退回动作控制计量泵的驱动装置，反之亦然。

此装置的初始泵灌注起计量装置作用的活塞式次级泵，直到计量 泵适当地注满，因此初始泵不产生将混凝土推入孔道的抽吸冲程。计量泵的冲程与供料泵每一计量混凝土时供料软管退回的距离成比例。借助供料泵抽送到孔道的混凝土量是精确可知的，因为漏失和抽吸损失，传统的混凝土泵不能提供足够的抽吸混凝土的实际量的可靠信息。

通过电动液压或液压跟踪控制，可以使计量泵的冲程与软管的退回动作成比例，计量泵的冲程速度可以通过检测供料软管的退回速度来控制。

下面将参照附图对本发明更为详尽的说明，其中

图1示意地说明了适用于实现本方法的一个混凝土送料装置的作用原理，而

图2是一个放大了的置于钻井中的供料软管的截面。

图1中所示混凝土送料装置的供料软管1是如芬兰专利832，124中所公布的一个岩石锚杆支护装置那样的，支撑在构架上，而供料横梁安装在一个托架上（未示出）。

供料软管通过一个移动机械装置2使软管轴向可动。移动机械装置是由驱动装置3，例如一个液压马达所控制。

为了抽吸混凝土，此装置包括一个可以是任意型式的初始泵4，最好是一个单动或双动活塞泵。泵的驱动装置5最好是一个液压缸。泵的进口侧是用一根导管经过止回阀7连接到容器8用来供给混凝土。

混凝土的抽吸装置还包括一个单动活塞式计量泵9，其进口侧是用一根导管10经过一个止回阀11连接到初始泵的排料侧。计量泵的驱动装置12最好是一个液压缸。计量泵的排料侧是与供料软管1 相连接的，图中用虚线13表示。

测量装置14装在供料软管的路径上，用以显示供料软管的轴向移动读数。用测量装置来控制计量泵驱动装置的起动，如连线15所示。控制可以这样的方式来实现，例如，测量装置中测量滚轮的每一确定的转数使计量泵产生一定距离的抽吸行程，其目的是使供料软管的行程与计量泵的抽吸量成比例，以使供料软管的某一轴向行程与计量泵抽吸某一定量混凝土相对应。计量泵的测量装置和驱动装置之间的控制，可以是电动液压或是液压跟踪控制。

计量泵的驱动装置12，依次用所示连线16连接以控制初始泵的驱动装置5，因而在计量泵完成混凝土抽吸冲程之后初始泵起动，在计量泵活塞回程时实现将计量泵中装满混凝土。在计量泵完成回程之后，控制初始泵停止工作。当供料软管从钻孔中开始向外移动时，测量装置和计量泵之间的控制促发计量泵的抽吸冲程。

该装置按下述方式动作。

初始泵将计量泵灌满一定计量的混凝土。用移动机械装置将供料软管推进到在岩石17中钻出的孔道18中之后，移动机械装置开始从孔道中向外拖出供料软管，测量装置中靠在供料软管上的滚轮开始滚动，并通过传给计量泵的驱动装置一个起动脉冲，使其与软管退出动作相对应。因而使计量泵产生一个与软管退回动作成正比的冲程，如此按软管从钻孔中向外移出的程度，混凝土从泵中压入到软管内，并且进入孔道中。

根据本项发明，计量泵的冲程，即抽吸到供料软管中的混凝土计量，是以这样的方式与供料软管的退出动作成比例的;即推送到孔道中的混凝土量超过理论上要填满一个完整的，不含有裂缝与龟裂的孔 道所需要的混凝土量。例如，超额量可以是百分之二十，也可以是更大或更小些，这要取决于所考虑的岩石特性。对于具有较多裂缝的岩石比具有较少裂缝的岩石要求有更多的超额量。这些超额量混凝土在抽吸时渗入到这些裂缝和龟裂之中。

当要锚杆支护的孔道很长时，则必须填满计量泵数次，因此在填充计量泵的期间，供料软管的移动机械装置是不动的。

在向钻孔装填混凝土时，供料软管的移动可以被停止在预先察觉的岩石中的裂缝处，以便当测量装置和驱动装置之间的控制器关闭时，通过计量泵将混凝土抽入孔道中。同样地当供料软管推入钻孔中时，岩石中的裂缝处也可被填充。

当用初始泵抽吸混凝土时，空气可能进入泵内。空气可以通过设置在离开软管末端距离为L处的一个或数个小孔19排出。在抽吸时当主流量从供料软管末端流出的同时，一些混凝土从这些小孔中缓慢地流出。当有气泡出现于孔口时，由于软管内作用于其上的压力，容易地通过小孔将它排出。

距离L取决于所要钻的孔的长度，和可随混凝土超额量调整。如果钻孔是不破裂的，在钻孔被填满之后，混凝土的超额量必不能超过距离L。软管上的小孔必须置位于贯穿钻孔全长供料的混凝土柱体的外边，以使得空气可被排出到孔口处。

此外附图和有关阐述仅是意图说明本发明的想法，其他细节、方法和装置则可在权利要求的范围之内有所变化。如果根据供料软管退回的距离或软管的速度，来控制抽吸冲程的行程或速度，那么也可以由根据抽吸冲程的行程或其速度来控制软管退回行程或软管速度所代替。

Claims (9)

1、将混凝土灌进岩石锚杆支护的钻孔中的一种方法，包括以下步骤：

将供料软管推进到钻孔中，

将混凝土通过供料软管抽送到孔道中，和

将供料软管从孔道中退出的同时向孔道中抽送混凝土，其特征在于：

混凝土首先是用初始泵抽取到一个活塞式计量泵，其后用计量泵的抽吸冲程将混凝土抽送到供料软管，与此同时钻孔中的软管向外退出，当供料软管从所述距离退回时，抽送到供料软管中的用于供料软管退回距离的混凝土量，要比填满一个不破裂钻孔的混凝土量为多，并且计量泵的抽吸冲程时间内初始泵停止工作。

2、按照权利要求1所述的一种方法，其特征在于，围绕钻孔的岩石中裂缝越多，灌入的混凝土量也越多。

3、按照权利要求2所述的一种方法，其特征在于，抽吸的混凝土量与供料软管的行程是成正比例的。

4、按照权利要求3所述的一种方法，其特征在于，混凝土泵的泵吸冲程的长度，是根据供料软管退回的距离来控制的，反之亦然。

5、按照权利要求3所述的一种方法，其特征在于，混凝土泵的泵吸冲程的速度，是根据供料软管的退回速度来控制的，反之亦然。

6、按照权利要求1所述的一种方法，其特征在于，在将供料软管推进到钻孔中时，供料软管的末端停止在裂缝、空穴和在钻孔时发现的类似物处，而混凝土却被抽送进供料软管。

7、按照权利要求1所述的一种方法，其特征在于，在将供料软管从钻孔中退出的步骤中，供料软管的末端停止在裂缝、空穴和在钻孔时发现的类似物处，而抽送混凝土却在继续。

8、一种将混凝土灌进岩石锚杆支护的钻孔中的装置，其特征在于，

一个供料软管，将它推进到钻孔中，用作把混凝土送进孔道中，

一台初始泵，用作将混凝土抽送到供料软管中，

一台移动机械装置，用以将供料软管推入钻孔和将它从中退出，其特征在于：

一台活塞式计量泵，它与初始泵和供料软管连接，用以接受从初始泵抽取的定量混凝土，并将它抽吸进入供料软管，

一台计量泵的驱动装置，它连接一台测量装置，检测供料软管的退回行程，用以根据供料软管的退回行程，控制计量泵的驱动装置，反之亦然，

并且上述计量泵的驱动装置通过连线被连接，以控制初始泵的驱动装置，因而计量泵的抽吸混凝土冲程和回程可控制初始泵的起动和停止。

9、按照权利要求8所述的一种装置，其特征在于，计量泵是用来抽送一定量的混凝土到供料软管，其一个冲程对应于供料软管退出的一定距离，当供料软管从所述距离退回时，所述混凝土量是多于用来填满一个不破裂的孔道所需的混凝土量。