CN109184567B - 一种锚固孔多段锥形扩孔装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锚固孔多段锥形扩孔装置，属于煤矿支护领域，该扩孔装置包括外管1、内管2、复位弹簧3、内顶锥4、刀板5，外管1和内管2嵌套配合，复位弹簧3置于外管1和内管2之间，内顶锥4和外管1固定连接，刀板5和内管2铰链连接，内顶锥4和刀板5可以根据需要布置多套，当外管1和内管2受力做相对运动压缩复位弹簧3时，内顶锥4、刀板5发生相向运动，内顶锥4对刀板5挤压受力，刀板5向外扩张，内管2末端设有钻杆连接丝孔，可以直接和钻杆连接使用，扩孔装置在随钻杆旋转时就可以扩出多个锥形孔，因而可以更加充分地优化锚固孔的锚固性能。
Description
技术领域
本发明公开一种锚固孔多段锥形扩孔装置及控制方法，属于煤矿支护领域。
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。但在软岩巷道中锚杆、锚索锚固承载力难以达到理想效果，容易出现鼓底、片帮等现象，因此要改善巷道支护效果，必须提高单根锚杆、锚索的锚固力。要提高单根锚杆、锚索的锚固力，有一种可行有效的方法就是在锚固孔中加扩锥形孔。现在进行锥形扩孔主要有两种设计方案，一种锚固孔孔底单翼扩孔装置（ZL201420494229.0）和一种锚杆孔孔底倒楔形扩孔装置（ZL201520220428.7），这两种设计方案可以分别很好的完成锚固孔正楔形和倒楔形的扩孔工作，但是有些情况下，需要在一个锚固孔里加扩多个锥形孔，这样将能更加充分优化锚固性能，为了实现这一目的，我们研发团队公开一种锚固孔多段锥形扩孔装置及控制方法。
发明内容
为了实现在一个锚固孔里加扩多个锥形孔，更加充分优化锚固性能这一目的，本发明公开了一种锚固孔多段锥形扩孔装置，该扩孔装置包括外管、内管、复位弹簧、内顶锥、刀板，外管和内管嵌套配合，复位弹簧置于外管和内管之间，内顶锥和外管固定连接，刀板和内管铰链连接，内顶锥和刀板可以根据需要布置多套，当外管和内管受力做相对运动压缩复位弹簧时，内顶锥、刀板发生相向运动，内顶锥对刀板挤压受力，刀板向外扩张，内管末端设有钻杆连接丝孔，可以直接和钻杆连接使用，扩孔装置在随钻杆旋转时就可以扩出多个锥形孔。
优选地，所述复位弹簧置于外管和内管之间，初始状态复位弹簧就具有一定的预压力，优选的，复位弹簧预压力大于100N。
优选地，所述内顶锥与外管之间设有第一销轴，内管上设有内管滑槽，第一销轴穿过内管滑槽与外管固连在一起，进而将内顶锥与外管固连在一起。
优选地，所述刀板和内管之间设有第二销轴，刀板可以绕第二销轴进行转动。
优选地，所述外管顶端设有调节座，丝杆与调节座螺纹连接，内管顶端设有限位座，通过调节丝杆与限位座的距离，就可以调节外管和内管之间相对位移的最大值，丝杆与调节座之间设有锁紧螺母，锁紧螺母可以对丝杆与调节座之间的位置进行固定。
优选地，所述丝杆可以进行更换，通过更换不同长度的丝杆可以控制扩孔装置在锚固孔中的扩孔位置。
优选地，所述丝杆顶端设置为钻杆配套接口，可以直接与钻杆连接，进而可以通过加装钻杆实现锚固孔中间任意位置的扩孔。
优选地，所述外管上设有外管刀具孔，内管上设有内管刀具孔，刀板受压穿过内管刀具孔和外管刀具孔后向外扩张，在对刀板进行内收时，外管刀具孔的外管刀具孔孔壁可以驱动刀板内收，使得刀板在不工作时不会外漏，以免影响扩孔装置在锚固孔内的运动。
优选地，所述内顶锥包括内锥管、内锥连杆、内锥弹簧、内锥锥头，内锥管与外管之间由第一销轴进行固连，内锥连杆和内锥管嵌套连接，内锥连杆与内锥锥头螺纹连接，内锥弹簧置于内锥管和内锥锥头之间，内锥弹簧在内锥锥头挤压刀板时可以起到缓冲作用。
优选地，所述内锥锥头进行淬火热处理。
一种锚固孔多段锥形扩孔装置的控制方法，该扩孔装置的控制方法采用外管和内管嵌套配合，复位弹簧置于外管和内管之间，通过控制外管和内管相对运动使得内顶锥和刀板之间产生相对位移，通过内顶锥对刀板挤压受力，进而实现对刀板展开与收回的控制，由于外管和内管在轴向上可以无限延伸，扩孔装置可以设置多套刀板，内管末端设有钻杆连接丝孔，可以直接和钻杆连接使用，扩孔装置顶到锚固孔孔底后，钻杆轴向推力可以驱使外管和内管发生相对运动，扩孔装置随钻杆旋转就可以扩出多个锥形孔。
通过上述技术方案，本发明可以实现在一个锚固孔里加扩多个锥形孔，更加充分优化锚固性能这一目的。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1：扩孔装置整体结构布局示意图；
图2：扩孔装置展开状态结构示意图；
图3：扩孔装置复位弹簧部分结构示意图；
图4：扩孔装置刀板部分结构示意图；
图5：扩孔装置内顶锥部分结构示意图；
图6：扩孔装置展开状态剖视图。
附图标记说明
1、外管；101、丝杆；102、锁紧螺母；103、调节座；104、外管刀具孔；104a、外管刀具孔孔壁；2、内管；201、内管滑槽；202、内管刀具孔；3、复位弹簧；301、限位座； 4、内顶锥；401、第一销轴；402、内锥管；403、内锥连杆；404、内锥弹簧；405、内锥锥头；5、刀板；501、第二销轴。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。
如图1所示，本发明公开一种锚固孔多段锥形扩孔装置，该扩孔装置包括外管1、内管2、复位弹簧3、内顶锥4、刀板5，外管1和内管2嵌套配合，复位弹簧3置于外管1和内管2之间，内顶锥4和外管1固定连接、刀板5和内管2铰链连接，内顶锥4和刀板5可以根据需要布置多套，当外管1和内管2受力做相对运动压缩复位弹簧3时，内顶锥4、刀板5发生相向运动，内顶锥4对刀板5挤压受力，刀板5向外扩张，内管2末端设有钻杆连接丝孔，可以直接和钻杆连接使用，扩孔装置在随钻杆旋转时就可以扩出多个锥形孔。可以理解的是，通过改变内顶锥4和刀板5的上下位置，可以实现正楔形和倒楔形的扩孔工作，这样简单的组合改造也应在该专利的保护范围之内。复位弹簧3置于外管1和内管2之间，初始状态复位弹簧3就具有一定的预压力，这样可以防止扩孔装置在放入锚固孔过程中受孔壁摩擦等因素影响使得外管1和内管2之间发生位移，造成刀板5中途展开，优选的，复位弹簧3预压力大于100N。
如图2所示，内顶锥4与外管1之间设有第一销轴401，内管2上设有内管滑槽201，第一销轴401穿过内管滑槽201与外管1固连在一起，进而将内顶锥4与外管1固连在一起。外管1和内管2做相对运动时，内管滑槽201使得外管1可以穿过内管2驱动内顶锥4进行工作。刀板5和内管2之间设有第二销轴501，刀板5可以绕第二销轴501进行转动。
如图3所示，外管1顶端设有调节座103，丝杆101与调节座103螺纹连接，内管2顶端设有限位座301，通过调节丝杆101与限位座301的距离，就可以调节外管1和内管2之间相对位移的最大值，丝杆101与调节座103之间设有锁紧螺母102，锁紧螺母102可以对丝杆101与调节座103之间的位置进行固定。可以理解的是，丝杆101可以更换，通过更换不同长度的丝杆101可以控制扩孔装置在锚固孔中的扩孔位置。在特殊情况下，丝杆101顶端设置为钻杆配套接口，可以直接与钻杆连接，进而可以通过加装钻杆实现锚固孔中间任意位置的扩孔。
如图4所示，外管1上设有外管刀具孔104，内管2上设有内管刀具孔202，刀板5受压后穿过内管刀具孔202和外管刀具孔104后向外扩张，在对刀板5进行内收时，外管刀具孔104的外管刀具孔孔壁104a可以驱动刀板5内收，使得刀板5在不工作时不会外漏，以免影响扩孔装置在锚固孔内的运动。
如图5所示，内顶锥4包括内锥管402、内锥连杆403、内锥弹簧404、内锥锥头405，内锥管402与外管1之间由第一销轴401进行固连，内锥连杆403和内锥管402嵌套连接，内锥连杆403与内锥锥头405螺纹连接，内锥弹簧404置于内锥管402和内锥锥头405之间，内锥弹簧404在内锥锥头405挤压刀板5时可以起到缓冲作用。为了提高内锥锥头405的硬度，减少磨损，内锥锥头405进行淬火热处理。
为了更清楚的反应该扩孔装置的结构和功能，现在介绍该扩孔装置的工作过程，此举例仅为多种选择方案中的一种，不是对本发明的限制。
如图6所示，结合以上诸图，内管2末端设有钻杆连接丝孔，可以直接和钻杆连接使用，当扩孔装置外管1接触锚固孔孔底后，扩孔装置在钻杆轴向推力作用下，外管1和内管2相对运动使得内顶锥4和刀板5之间产生相对位移，通过内顶锥4对刀板5挤压受力，进而使得刀板5展开，由于外管1和内管2在轴向上可以无限延伸，扩孔装置可以设置多套刀板5，扩孔装置随钻杆旋转就可以扩出多个锥形孔。当扩孔装置完成扩孔，轴向推力撤销，外管1和内管2在复位弹簧3作用下复位，刀板5收回，扩孔装置就可以从锚固孔中取出。
一种锚固孔多段锥形扩孔装置的控制方法，该扩孔装置的控制方法采用外管1和内管2嵌套配合，复位弹簧3置于外管1和内管2之间，通过控制外管1和内管2相对运动使得内顶锥4和刀板5之间产生相对位移，通过内顶锥4对刀板5挤压受力，进而实现对刀板5展开与收回的控制，由于外管1和内管2在轴向上可以无限延伸，扩孔装置可以设置多套刀板5，内管2末端设有钻杆连接丝孔，可以直接和钻杆连接使用，扩孔装置顶到锚固孔孔底后，钻杆轴向推力可以驱使外管1和内管2发生相对运动，扩孔装置随钻杆旋转就可以扩出多个锥形孔。
通过上述技术方案，本发明可以实现在一个锚固孔里加扩多个锥形孔，更加充分优化锚固性能这一目的。
本行业技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种锚固孔多段锥形扩孔装置，其特征在于，该扩孔装置包括外管(1)、内管(2)、复位弹簧(3)、内顶锥(4)、刀板(5)，外管(1)和内管(2)嵌套配合，复位弹簧(3)置于外管(1)和内管(2)之间，内顶锥(4)和外管(1)固定连接，刀板(5)和内管(2)铰链连接，内顶锥(4)和刀板(5)可以根据需要布置多套，当外管(1)和内管(2)受力做相对运动压缩复位弹簧(3)时，内顶锥(4)、刀板(5)发生相向运动，内顶锥(4)对刀板(5)挤压受力，刀板(5)向外扩张，内管(2)末端设有钻杆连接丝孔，可以直接和钻杆连接使用，扩孔装置在随钻杆旋转时就可以扩出多个锥形孔，初始状态复位弹簧(3)就具有一定的预压力，所述内顶锥(4)与外管(1)之间设有第一销轴(401)，内管(2)上设有内管滑槽(201)，第一销轴(401)穿过内管滑槽(201)与外管(1)固连在一起，进而将内顶锥(4)与外管(1)固连在一起，所述刀板(5)和内管(2)之间设有第二销轴(501)，刀板(5)可以绕第二销轴(501)进行转动。
2.根据权利要求1所述的一种锚固孔多段锥形扩孔装置，其特征在于，所述外管(1)顶端设有调节座(103)，丝杆(101)与调节座(103)螺纹连接，内管(2)顶端设有限位座(301)，通过调节丝杆(101)与限位座(301)的距离，就可以调节外管(1)和内管(2)之间相对位移的最大值，丝杆(101)与调节座(103)之间设有锁紧螺母(102)，锁紧螺母(102)可以对丝杆(101)与调节座(103)之间的位置进行固定。
3.根据权利要求2所述的一种锚固孔多段锥形扩孔装置，其特征在于，所述丝杆(101)可以进行更换，通过更换不同长度的丝杆(101)可以控制扩孔装置在锚固孔中的扩孔位置。
4.根据权利要求2所述的一种锚固孔多段锥形扩孔装置，其特征在于，所述丝杆(101)顶端设置为钻杆配套接口，可以直接与钻杆连接，进而可以通过加装钻杆实现锚固孔中间任意位置的扩孔。
5.根据权利要求1所述的一种锚固孔多段锥形扩孔装置，其特征在于，所述外管(1)上设有外管刀具孔(104)，内管(2)上设有内管刀具孔(202)，刀板(5)受压穿过内管刀具孔(202)和外管刀具孔(104)后向外扩张，在对刀板(5)进行内收时，外管刀具孔(104)的外管刀具孔孔壁(104a)可以驱动刀板(5)内收，使得刀板(5)在不工作时不会外漏，以免影响扩孔装置在锚固孔内的运动。
6.根据权利要求1所述的一种锚固孔多段锥形扩孔装置，其特征在于，所述内顶锥(4)包括内锥管(402)、内锥连杆(403)、内锥弹簧(404)、内锥锥头(405)，内锥管(402)与外管(1)之间由第一销轴(401)进行固连，内锥连杆(403)和内锥管(402)嵌套连接，内锥连杆(403)与内锥锥头(405)螺纹连接，内锥弹簧(404)置于内锥管(402)和内锥锥头(405)之间，内锥弹簧(404)在内锥锥头(405)挤压刀板(5)时可以起到缓冲作用。
7.一种如权利要求1所述的锚固孔多段锥形扩孔装置的控制方法，其特征在于，该扩孔装置的控制方法采用外管(1)和内管(2)嵌套配合，复位弹簧(3)置于外管(1)和内管(2)之间，通过控制外管(1)和内管(2)相对运动使得内顶锥(4)和刀板(5)之间产生相对位移，通过内顶锥(4)对刀板(5)挤压受力，进而实现对刀板(5)展开与收回的控制，由于外管(1)和内管(2)在轴向上可以无限延伸，扩孔装置可以设置多套刀板(5)，内管(2)末端设有钻杆连接丝孔，可以直接和钻杆连接使用，扩孔装置顶到锚固孔孔底后，钻杆轴向推力可以驱使外管(1)和内管(2)发生相对运动，扩孔装置随钻杆旋转就可以扩出多个锥形孔。
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| CN109184567A (zh) | 2019-01-11 |
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