CN110259494A - 一种螺旋齿牙式抑胀管及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种螺旋齿牙式抑胀管及使用方法，其中螺旋齿牙式抑胀管包括管体和管体外侧的螺旋齿牙结构，所述螺旋齿牙结构与管体为一体结构，是用焊接或滚压机直接在管体外侧滚压出的螺线形齿形结构，且螺旋齿牙结构的高度自管体里端向外逐渐增高，以利于旋入安装。本发明利用螺旋齿牙结构在管体进入锚孔后，齿牙嵌入锚孔周围岩石，嵌入岩石的齿牙结构在锚孔轴线方向上有着抑制围岩的松动或碎胀变形的作用，从而减小了破碎圈的扩展，达到抑胀目的。

Description

一种螺旋齿牙式抑胀管及其使用方法

技术领域

本发明涉及巷道围岩破碎圈加固领域，尤其涉及到一种螺旋齿牙式抑胀管及其使用方法。

背景技术

矿山巷道由于受支承压力的影响，在巷道表层围岩中产生塑性圈、裂隙圈和破碎圈，岩体体积逐渐变大，由里向外推移岩体，产生碎胀。岩体损伤的程度由里层向外层变得越来越大，承载能力也越来越小，因此，外层的岩体将失去对内部岩层向外膨胀的抵抗能力，造成了塑性圈、裂隙圈和破碎圈岩层向外层碎胀变形成为了无控制状态。过度的碎胀变形将会造成局部围岩脱离母体岩层的支承，形成局部围岩失稳，导致巷道片帮、冒顶或底臌等事故。目前锚杆、锚索支护体系是通过托盘提供轴向约束力抑制巷道围岩碎胀变形的，这种托盘很不适应不均匀围岩碎胀，但是，不均匀的碎胀力通过托盘的杠杆作用，会放大一些不可预测的弯、扭、剪附加力，对锚杆、锚索产生拉、弯或剪等形式的破坏，一旦锚杆、锚索断裂支护体系就失效了，因此，抑制围岩的碎胀现象在巷道支护体系中显得非常重要。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种螺旋齿牙式抑胀管及其使用方法，通过对破碎圈碎石的挤压实现对内胀力的缓冲，从而减小了巷道变形。

本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种螺旋齿牙式抑胀管，包括管体和固接于管体外表面的螺旋齿牙结构，所述螺旋齿牙结构的轴线与管体一致，且螺旋齿牙结构与管体融为一体。

本方案在使用时，可先打锚孔并扩孔，扩孔直径略小于螺旋齿牙结构的外径，使螺旋齿牙在安装时可以旋入锚孔扩孔段围岩中，嵌入岩石的齿牙结构在锚孔轴线方向上有着抑制围岩的松动或碎胀变形的作用，从而减小了破碎圈的进一步扩展，达到抑胀目的；螺旋齿牙结构与管体为一体结构，可通过焊接或滚压机直接在管体外侧滚压出的螺线形齿形结构，加工方便。

作为优化，管体里段螺旋齿牙结构的高度自管体里端向外逐渐增大，管体外径与2倍最小齿牙高度的和小于锚孔扩孔段的直径；管体外段螺旋齿牙结构的高度为等高，管体外径与2倍最大齿牙高度的和大于锚孔扩孔段的直径。本优化方案管体里段螺旋齿牙结构的高度自管体里端向外逐渐增大，有利于旋入安装，管体外径的设置，便于螺旋齿牙抑胀管安装后齿牙能够嵌入到围岩体中。

作为优化，所述管体的外端同轴固接有拧动块，所述拧动块的外表面设有至少两个相对的平面。本优化方案通过设置拧动块，方便抑胀管与动力设备连接，设置的至少两平面，可避免拧动时打滑。

作为优化，所述拧动块一端伸至管体内且与管体通过螺纹连接，便于安装时能够传递力矩，安装后能够卸下，安装锚杆托盘；拧动块另一端位于管体外侧且设有外六方，设有的六方便于安装时连接钻机；拧动块内开设有连通管体内的通孔，通孔直径大于锚杆或锚索的直径，便于安装时锚杆、锚索从中穿过。

作为优化，所述拧动块上的六方外径大于管体螺旋齿牙结构的小径，小于螺旋齿牙结构的大径，拧动块上的螺纹自六方的端面向拧动块端部延伸。本优化方案利用六方对拧动块拧入管体的深度进行定位，避免螺纹受损，同时方便掌握拧入深度，使安装更加快捷。

上述螺旋齿牙式抑胀管的使用方法，包括如下方面：

a、先监测或预计巷道围岩未来承压时的松动圈范围，然后在巷道内壁上开钻能够直接安装锚杆或锚索的锚孔，锚孔直径与锚杆或锚索相匹配，锚孔深度必须满足在松动圈范围之外有足够的锚固段。在巷道围岩的松动圈范围，由孔口向里扩孔，扩孔的锚孔直径略小于螺旋齿牙结构的外径，深度大于巷道围岩松动圈范围。

b、扩孔完成后，将锚杆或锚索的树脂药卷装入锚孔底部小径段，然后安装锚杆、锚索，搅拌树脂药卷，待树脂药卷固结后进入下一步操作。

c、通过拧动块与钻机连接，用钻机将螺旋齿牙式抑胀管旋入锚孔的扩孔段，随之螺旋齿牙结构也就旋入了扩孔段锚孔的围岩中，齿牙结构与管体融为一体。在管体的固定下，嵌入岩体中的齿牙对岩体的松动和碎胀产生了抑制作用；

d、在螺旋齿牙式抑胀管进入锚孔扩孔段的过程中，利用螺旋齿牙结构的厚度变化。里段的齿牙结构高度较小，便于进入锚孔，也为后面的齿牙结构导向，外段的齿牙结构齿高较大，在旋转扭矩的驱动下沿着里段齿牙留下的痕迹旋入锚孔围岩中。使嵌入锚孔围岩的螺纹齿牙结构有效限制了相邻破碎岩石沿轴向方向的运动，实现了对围岩的抑胀；

e、抑胀管安装到位后，反向旋转，卸下拧动块；

f、安装好锚杆、锚索的托盘和螺帽，或锚索锁紧装置，完成安装。

通过本方法使松动圈围岩运动受到抑制，也就减轻了巷道围岩对锚杆锚索托盘的作用，确保了锚杆锚索支护体系的完整与完好性。

本发明的有益效果为：利用螺旋齿牙的作用使管体进入锚孔，并有利于管体沿轴向的固定，螺旋齿牙结构的高度自管体里端向外逐渐增高，以利于旋入安装；利用螺旋齿牙结构在管体进入锚孔后，齿牙嵌入锚孔周围岩石，嵌入岩石的齿牙结构在锚孔轴线方向上有着抑制围岩的松动或碎胀变形的作用，从而减小了破碎圈的扩展，达到抑胀目的。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明俯视图；

图3为巷道围岩变径锚杆孔结构示意图；

图4为树脂药卷装入示意图；

图5为锚杆、锚索安装示意图；

图6为螺旋齿牙式抑胀管旋入锚孔示意图；

图7为托盘和螺帽安装示意图；

图8为现有技术锚固受力示意图；

图中所示：

1、管体，2、螺旋齿牙结构，3、拧动块，4、浅部松动圈范围岩石，5、深部完整岩石，6、锚杆孔孔底，7、锚杆孔小径段，8、锚杆孔大径段，9、锚杆孔孔口。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

如图1所示一种螺旋齿牙式抑胀管，包括管体1和固接于管体外表面的螺旋齿牙结构2，所述螺旋齿牙结构的轴线与管体一致，且螺旋齿牙结构与管体融为一体。

管体上的螺旋齿牙包括里段和外段，管体里段螺旋齿牙结构的高度自管体里端向外逐渐增大，管体外径与2倍最小齿牙高度的和小于锚孔扩孔段的直径；管体外段螺旋齿牙结构的高度为等高，管体外径与2倍最大齿牙高度的和大于锚孔扩孔段的直径，以便于螺旋齿牙抑胀管安装后齿牙能够嵌入到围岩体中。

管体的外端同轴固接有拧动块3，所述拧动块的外表面设有至少两个相对的平面。拧动块一端伸至管体内且与管体通过螺纹连接，便于安装时能够传递力矩，安装后能够卸下，安装锚杆托盘；拧动块另一端位于管体外侧且设有外六方，设有的六方便于安装时连接钻机；拧动块内开设有连通管体内的通孔，通孔直径大于锚杆或锚索的直径，便于安装时锚杆、锚索从中穿过。

拧动块上的六方外径大于管体螺旋齿牙结构的小径，小于螺旋齿牙结构的大径，拧动块上的螺纹自六方的端面向拧动块端部延伸。

本实施例螺旋齿牙式抑胀管的使用方法，包括如下方面：

a、先监测或预计巷道围岩未来承压时的松动圈范围，然后在巷道内壁上开钻能够直接安装锚杆或锚索的锚孔，锚孔直径与锚杆或锚索相匹配，锚孔深度必须满足在松动圈范围之外有足够的锚固段。在巷道围岩的松动圈范围，由孔口向里扩孔，扩孔的锚孔直径略小于螺旋齿牙结构的外径，深度大于巷道围岩松动圈范围。如图3所示。

b、扩孔完成后，将锚杆或锚索的树脂药卷装入锚孔底部小径段，如图4所示，然后正常安装锚杆、锚索，搅拌树脂药卷，待树脂药卷固结后进入下一步操作。

c、通过拧动块与钻机连接，用钻机将螺旋齿牙式抑胀管旋入锚孔的扩孔段，随之螺旋齿牙结构也就旋入了扩孔段锚孔的围岩中，齿牙结构与管体融为一体。在管体的固定下，嵌入岩体中的齿牙对岩体的松动和碎胀产生了抑制作用；

d、在螺旋齿牙式抑胀管进入锚孔扩孔段的过程中，需利用螺旋齿牙结构的厚度变化。里段的齿牙结构高度较小，便于进入锚孔，也为后面的齿牙结构导向，外段的齿牙结构齿高较大，在旋转扭矩的驱动下沿着里段齿牙留下的痕迹旋入锚孔围岩中。使嵌入锚孔围岩的螺纹齿牙结构有效限制了相邻破碎岩石沿轴向方向的运动，实现了对围岩的抑胀；

e、抑胀管安装到位后，需反向旋转，卸下拧动块；

f、安装好锚杆、锚索的托盘和螺帽，或锚索锁紧装置，完成安装。

由于松动圈围岩运动受到抑制，也就减轻了巷道围岩对锚杆锚索托盘的作用，确保了锚杆锚索支护体系的完整与完好性。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (6)

1.一种螺旋齿牙式抑胀管，其特征在于：包括管体（1）和固接于管体外表面的螺旋齿牙结构（2），所述螺旋齿牙结构的轴线与管体一致，且螺旋齿牙结构与管体融为一体。

2.根据权利要求1所述的一种螺旋齿牙式抑胀管，其特征在于：管体里段螺旋齿牙结构的高度自管体里端向外逐渐增大，管体外径与2倍最小齿牙高度的和小于锚孔扩孔段的直径；管体外段螺旋齿牙结构的高度为等高，管体外径与2倍最大齿牙高度的和大于锚孔扩孔段的直径。

3.根据权利要求1所述的一种螺旋齿牙式抑胀管，其特征在于：所述管体的外端同轴固接有拧动块（3），所述拧动块的外表面设有至少两个相对的平面。

4.根据权利要求3所述的一种螺旋齿牙式抑胀管，其特征在于：所述拧动块一端伸至管体内且与管体通过螺纹连接，拧动块另一端位于管体外侧且设有外六方，拧动块内开设有连通管体内的通孔，通孔直径大于锚杆或锚索的直径。

5.根据权利要求4所述的一种螺旋齿牙式抑胀管，其特征在于：所述拧动块上的六方外径大于管体螺旋齿牙结构的小径，小于螺旋齿牙结构的大径，拧动块上的螺纹自六方的端面向拧动块端部延伸。

6.一种螺旋齿牙式抑胀管的使用方法，其特征在于，包括如下方面：

a、先监测或预计巷道围岩未来承压时的松动圈范围，然后在巷道内壁上开钻能够直接安装锚杆或锚索的锚孔，在巷道围岩的松动圈范围，由孔口向里扩孔，扩孔的锚孔直径略小于螺旋齿牙结构的外径，深度大于巷道围岩松动圈范围；

b、扩孔完成后，将锚杆或锚索的树脂药卷装入锚孔底部小径段，然后安装锚杆、锚索，搅拌树脂药卷，待树脂药卷固结后进入下一步操作；

c、通过拧动块与钻机连接，用钻机将螺旋齿牙式抑胀管旋入锚孔的扩孔段，随之螺旋齿牙结构也就旋入了扩孔段锚孔的围岩中，齿牙结构与管体融为一体；

d、在螺旋齿牙式抑胀管进入锚孔扩孔段的过程中，利用螺旋齿牙结构的厚度变化，使嵌入锚孔围岩的螺纹齿牙结构有效限制了相邻破碎岩石沿轴向方向的运动，实现了对围岩的抑胀；

e、抑胀管安装到位后，反向旋转，卸下拧动块；

f、安装好锚杆、锚索的托盘和螺帽，或锚索锁紧装置，完成安装。