CN102606178B - 地下矿山长锚索支护专用喷头及快速支护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种地下矿山长锚索支护专用喷头及快速支护方法，通过专用喷头和新颖的注浆方法及特制的浆料对钻孔进行注浆，所采用的锚索无论是传统锚索或笼型锚索均适应。达到高效、高质量、短期内即可提供锚固力的效果，对矿山高效规模化生产创造良好的作业环境。
Description
技术领域
本发明涉及一种地下矿山长锚索支护专用喷头，本发明还涉及一项用于地下矿山长锚索支护施工方法的技术。
背景技术
目前，地下矿山通用的长锚索维护技术是，在需要维护的地段按设计施工一定长度的孔，再在孔内布置钢索，然后由钻孔底部的堵头处由下向上注水泥浆，孔内的压缩空气由排气管排出。若钻孔周边有大裂隙，或裂隙发育，还需要在注水泥浆前对孔壁进行处理。目前，随着对矿山安全生产的要求逐步提高，以及企业对生产规模和生产效率要求的逐步提高，现有的施工方法已不适应生产的需要，一方面，以往的方法养护时间长，作业效率低；另一方面，在裂隙发育地段甚至不能保证施工质量，从而影响作业安全。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种地下矿山长锚索支护专用喷头及快速支护方法。通过对注浆方式的改变及浆料成分的改变，以提高维护效率，并提高施工质量和施工安全程
度。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
一种地下矿山长锚索支护专用喷头，其特征在于：它包括皮碗，分别夹持在皮碗上、下侧面的、圆形的、外径小于皮碗的上夹板和下夹板；皮碗、上夹板和下夹板三者固定连接在一起并带有同轴的中心孔；皮碗、上夹板和下夹板上还设置有上下通透的放气阀安装孔，在该放气阀安装孔内安装有放气阀；所述放气阀包括能够在所述放气阀安装孔内上下滑动的圆柱阀体，该圆柱阀体内部带有轴向气道，轴向气道上端连接有径向上端气孔，下端连接有径向下端气孔，并在圆柱阀体上套有位于皮碗下方的弹簧；放气阀的底端连接有放气阀控制线；所述的喷头还包括注浆管和速凝剂喷管，注浆管的上端口和速凝剂喷管的速凝剂喷嘴均安装固定在所述的中心孔处；还包括从注浆管内向上穿出所述中心孔且上端固定有圆盘状的锚索紧固板的锚索，注浆管的内壁与锚索的外壁之间为喷浆环形通道。
在上夹板上安装有罩住放气阀上部且具有透气功能的密网罩。
使用所述的专用喷头实施地下矿山长锚索快速支护的方法，其特征在于按照以下步骤施工：
第一步：在地下矿山需要维护的区域施工上端封闭下端开口的圆筒状钻孔；
第二步：将所述专用喷头的速凝剂管与速凝剂泵相连，将注浆管与注浆泵相连；
第三步：在钻孔下方设置夹具并将注浆管和速凝剂喷管穿过夹具；
第四步：将夹具连接在横梁上，将横梁连接在支撑立柱上或喷浆台车大臂上；所述夹具上设置有夹紧装置，所述夹紧装置是带滚轮的液压夹紧机构或者是至少一对内端带滚轮的调压螺栓并在调压螺栓上安装有压簧，所述滚轮夹住注浆管和速凝剂喷管；夹紧装置上紧时所述滚轮将注浆管和速凝剂喷管挤压定位，但在喷头下压作用下，注浆管和速凝剂喷管均能够与喷头同步下移；
第五步：支好支撑立柱或摆放好喷浆台车大臂，启动速凝剂泵和注浆泵，将浆料和速凝剂压送到喷头，将管道内的空气排空；
第六步：开通放气阀并松开夹紧装置，将喷头送入钻孔顶端位置，并使锚索位于钻孔的轴线位置；然后关闭放气阀并上紧夹紧装置；
第七步：再次启动速凝剂泵和注浆泵进行注浆，混合好的浆料和速凝剂将锚索紧固板顶到钻孔顶端，喷浆过程中混合好的浆料和速凝剂逐步堵塞钻孔孔壁上的裂隙和喷头上方的钻孔空间，随着喷头上方的钻孔空间内压力逐渐增加，喷头逐步下移，上部的浆料也开始凝固，直到喷头到达钻孔下端口时停车，停车前加大速凝剂比例，并根据现场情况对孔口进行封堵。
本发明的积极效果在于：
采用本发明的方法，能够一次性进行注浆，在很短时间的养护后即可发挥支护效力，可以进行其它工艺的作业，对裂隙发育地段也不需要做事先处理，作业效率高，施工质量可靠，并确保了安全和规模化生产。混合浆料是由一定比例的水泥、细沙和速凝剂配伍而成，凝固时间短，强度高，特别对于裂隙发育地段，也不需要对钻孔内壁进行处理，提高作业效率。
另一方面，由于是从上部开始作业，并且是在高压状态下施工，克服了传统注浆工艺中的钻孔上部注浆不满的缺陷，故可以提高施工质量，确保安全。
附图说明
图1是本发明的工作原理示意图。
图2是本发明喷头部位的放大示意图。
图3是本发明喷头部位的俯视示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明。
本发明的专用喷头如图2、3，它包括皮碗5，分别夹持在皮碗5上、下侧面的、圆形的、外径小于皮碗5的上夹板18和下夹板19。皮碗5、上夹板18和下夹板19带有同轴的中心孔，三者通过紧固螺丝20固定连接在一起。皮碗5、上夹板18和下夹板19上还设置有上下通透的放气阀安装孔，在该放气阀安装孔内安装有放气阀16。所述放气阀16包括能够在所述放气阀安装孔内上下滑动的圆柱阀体16-5，该圆柱阀体16-5内部带有轴向气道16-4，轴向气道16-4上端连接有径向上端气孔16-1，下端连接有径向下端气孔16-2，并在圆柱阀体16-5上套有位于皮碗5下方的弹簧16-3。放气阀16的底端连接有放气阀控制线15。在弹簧16-3作用下，径向上端气孔16-1和径向下端气孔16-2分别位于上夹板18的上方和下夹板19的下方，通过轴向气道16-4导通喷头上下方空间的空气，当向下拉动控制线15时，径向上端气孔16-1下移进入到放气阀安装孔内，阻断喷头上下方空间的空气的流通。
所述的喷头还包括注浆管7和速凝剂喷管6，注浆管7的上端口和速凝剂喷管6的速凝剂喷嘴6-1均安装固定在皮碗5、上夹板18和下夹板19的中心孔处。还包括从注浆管7内向上穿出所述中心孔且上端固定有圆盘状的锚索紧固板2的锚索3，注浆管7的内壁与锚索3的外壁之间为喷浆环形通道。速凝剂喷嘴6-1喷出的速凝剂在喷浆环形通道上方与浆料混合并被喷向上夹板18的上方空间。
为了避免浆料和速凝剂中的大颗粒堵塞放气阀安装孔，在上夹板18上安装有罩住放气阀16上部且具有透气功能的密网罩17。
本发明的快速支护方法如下：
如图1，在地下矿山需要维护的区域施工上端封闭下端开口的圆筒状钻孔1。
将所述专用喷头的速凝剂管6与钻孔1外部的速凝剂泵11相连，将注浆管7与钻孔1外部的注浆泵12相连。
在钻孔1下方设置夹具8并将注浆管7和速凝剂喷管6穿过夹具8，使夹具8连接在横梁14的一端，将横梁14的另一端固定连接在支撑立柱13上或喷浆台车大臂上。所述夹具8上设置有夹紧装置，所述夹紧装置可以是带滚轮的液压夹紧机构，也可以是至少一对内端带滚轮的调压螺栓9，并在调压螺栓9上安装有压簧10，本实施例仅涉及后一种方式。所述滚轮夹住注浆管7和速凝剂喷管6。调压螺栓9上紧时所述滚轮将注浆管7和速凝剂喷管6挤压定位，但在喷头下压作用下，注浆管7和速凝剂喷管6均能够与喷头同步下移。
在合适的位置支好支撑立柱13或摆放好喷浆台车大臂，启动速凝剂泵11和注浆泵12，将浆料和速凝剂压送到喷头，将管道内的空气排空，开通放气阀16并松开调压螺栓9，采用人工或机械方法将喷头送入钻孔1顶端位置，并使锚索3位于钻孔1的轴线位置。然后关闭放气阀16并上紧调压螺栓9，再次启动速凝剂泵11和注浆泵12进行注浆，混合好的浆料和速凝剂将锚索紧固板2顶到钻孔顶端，喷浆过程中混合好的浆料和速凝剂逐步堵塞钻孔1孔壁上的裂隙4和喷头上方的钻孔空间，随着喷头上方的钻孔空间内压力逐渐增加，喷头逐步下移，上部的浆料也开始凝固，直到喷头到达钻孔1下端口时停车，停车前应适当加大速凝剂比例。此时可根据现场情况对孔口进行适当的封堵。最后取下喷头进行下一个钻孔的施工。
Claims (3)
1.一种地下矿山长锚索支护专用喷头，其特征在于：它包括皮碗（5），分别夹持在皮碗（5）上、下侧面的、圆形的、外径小于皮碗（5）的上夹板（18）和下夹板（19）；皮碗（5）、上夹板（18）和下夹板（19）三者固定连接在一起并带有同轴的中心孔；皮碗（5）、上夹板（18）和下夹板（19）上还设置有上下通透的放气阀安装孔，在该放气阀安装孔内安装有放气阀（16）；所述放气阀（16）包括能够在所述放气阀安装孔内上下滑动的圆柱阀体（16-5），该圆柱阀体（16-5）内部带有轴向气道（16-4），轴向气道（16-4）上端连接有径向上端气孔（16-1），下端连接有径向下端气孔（16-2），并在圆柱阀体（16-5）上套有位于皮碗（5）下方的弹簧（16-3）；放气阀（16）的底端连接有放气阀控制线（15）；所述的喷头还包括注浆管（7）和速凝剂喷管（6），注浆管（7）的上端口和速凝剂喷管（6）的速凝剂喷嘴（6-1）均安装固定在所述的中心孔处；还包括从注浆管（7）内向上穿出所述中心孔且上端固定有圆盘状的锚索紧固板（2）的锚索（3），注浆管（7）的内壁与锚索（3）的外壁之间为喷浆环形通道。
2.如权利要求1所述的地下矿山长锚索支护专用喷头，其特征在于：在上夹板（18）上安装有罩住放气阀（16）上部且具有透气功能的密网罩（17）。
3.使用权利要求1或2所述的专用喷头实施地下矿山长锚索快速支护的方法，其特征在于按照以下步骤施工：
第一步：在地下矿山需要维护的区域施工上端封闭下端开口的圆筒状钻孔（1）；
第二步：将所述专用喷头的速凝剂喷管（6）与速凝剂泵（11）相连，将注浆管（7）与注浆泵（12）相连；
第三步：在钻孔（1）下方设置夹具（8）并将注浆管（7）和速凝剂喷管（6）穿过夹具（8）；
第四步：将夹具（8）连接在横梁（14）上，将横梁（14）连接在支撑立柱（13）上或喷浆台车大臂上；所述夹具（8）上设置有夹紧装置，所述夹紧装置是带滚轮的液压夹紧机构或者是至少一对内端带滚轮的调压螺栓（9）并在调压螺栓（9）上安装有压簧（10），所述滚轮夹住注浆管（7）和速凝剂喷管（6）；夹紧装置上紧时所述滚轮将注浆管（7）和速凝剂喷管（6）挤压定位，但在喷头下压作用下，注浆管（7）和速凝剂喷管（6）均能够与喷头同步下移；
第五步：支好支撑立柱（13）或摆放好喷浆台车大臂，启动速凝剂泵（11）和注浆泵（12），将浆料和速凝剂压送到喷头，将管道内的空气排空；
第六步：开通放气阀（16）并松开夹紧装置，将喷头送入钻孔（1）顶端位置，并使锚索（3）位于钻孔（1）的轴线位置；然后关闭放气阀（16）并上紧夹紧装置；
第七步：再次启动速凝剂泵（11）和注浆泵（12）进行注浆，混合好的浆料和速凝剂将锚索紧固板（2）顶到钻孔顶端，喷浆过程中混合好的浆料和速凝剂逐步堵塞钻孔（1）孔壁上的裂隙（4）和喷头上方的钻孔空间，随着喷头上方的钻孔空间内压力逐渐增加，喷头逐步下移，上部的浆料也开始凝固，直到喷头到达钻孔（1）下端口时停车，停车前加大速凝剂比例，并根据现场情况对孔口进行封堵。
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