CN110374651B - 自钻式双组料全长锚固装置和锚固施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种自钻式双组料全长锚固装置和锚固施工方法，其中自钻式双组料全长锚固装置包括：依次连接的双孔适配器组件、锚杆套筒、锚杆和钻头；锚杆的杆体具有中空的内腔；双孔适配器组件包括与内腔连通的第一注浆通路和第二注浆通路；锚杆的首端设置有与内腔和钻头相连通的排出口；锚杆外表面设置有螺帽；螺帽与锚杆为螺纹连接；并且锚杆和螺帽通过销钉进行卡接固定。通过使用上述自钻式双组料全长锚固装置和锚固施工方法，以此在一定程度上解决现有锚杆端锚支护存在工艺复杂的问题，简化施工工艺，提高工作效率。

Description

自钻式双组料全长锚固装置和锚固施工方法

技术领域

本发明涉及自钻式双组料全长锚固装置和锚固施工方法。

背景技术

随着隧道工程向深部延伸，所面临环境越来越恶劣，对隧道岩体工程的通风、运输、行人等造成严重的安全隐患，严重影响隧道工程巷道的施工维护。

为了保证隧道工程的安全,传统的地下工程支护采用U型钢、工字钢、锚杆端锚支护等。U型钢、工字钢由于支护劳动强度大，支护效果差，目前已逐步淘汰，锚杆的端锚支护也逐步显露弊端：

施工步骤多，经过钻孔、放置树脂、旋转锚杆、施加预紧力四个步骤，工人操作不便。

因此，现有锚杆端锚支护存在工艺复杂的问题。

此外，锚杆端锚支护还存在以下问题：

第一，锚杆的端锚支护用人多，且工人劳动强度大；第二，钻孔产生碎屑易堵塞锚杆孔；第三，锚固剂搅拌不均衡，难以实现全长锚固，支护强度不够；第四，不适合机械化作业。

发明内容

鉴于上述问题，本发明旨在提出一种自钻式双组料全长锚固装置和锚固施工方法，以此在一定程度上解决现有锚杆端锚支护存在工艺复杂的问题。

第一方面，本发明提供了一种自钻式双组料全长锚固装置，包括：依次连接的双孔适配器组件、锚杆套筒、锚杆和钻头；所述锚杆的杆体具有中空的内腔；所述双孔适配器组件包括与所述内腔连通的第一注浆通路和第二注浆通路；所述锚杆的首端设置有与所述内腔和所述钻头相连通的排出口；所述锚杆外表面设置有螺帽；所述螺帽与所述锚杆为螺纹连接；并且所述锚杆和所述螺帽通过销钉进行卡接固定。

通过位于双孔适配器组件的第一注浆通路和第二注浆通路、锚杆的内腔及排出口，可以将与双孔适配器组件连接的用于形成锚固剂的注浆料输送至岩体内，从上到下使锚杆与孔壁粘贴，形成锚杆锚固，提高了支护强度。

同时，在锚杆机的低扭矩作用下，此时销钉将螺帽固定在锚杆上，通过锚杆套筒、锚杆的旋转使钻头向着岩体深度钻进，实现了机械自动钻孔，避免了人工操作不便、劳动强度大的问题。

再者，待锚固剂锚固后，加大锚杆机扭矩，拧断螺帽上销钉，螺帽预紧锚杆，形成预应力，施工完毕，操作简单便捷。

基于上述操作，实现钻孔、注浆、旋进锚杆、施加预应力的一体化施工操作，以此在一定程度上解决现有锚杆端锚支护存在工艺复杂的问题。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述双孔适配器组件包括第一适配器、第二适配器和连接套；所述第一适配器包括第一快速接头和第一轴；所述第二适配器包括第二快速接头和第二轴；所述第一轴和第二轴通过所述连接套固定连接；所述第一轴包括第一径向孔、第一轴向环孔和第一轴向中心孔；所述第一径向孔和所述第一轴向环孔相连通；所述第二轴包括相互连通的第二径向孔和第二轴向中心孔；所述第一轴向中心孔和所述第二轴向中心孔相连通；所述第一快速接头插接于所述第一径向孔中；所述第二快速接头插接于所述第二径向孔中；所述第一注浆通路为所述第一快速接头、所述第一径向孔和所述第一轴向环孔组成的周边通路；所述第二注浆通路为所述第二快速接头、所述第二径向孔、所述第二轴向中心孔和所述第一轴向中心孔组成的中心通路。

采用快速接头和轴孔的配合方式，结构简单易于实现；同时，通过中心通路和周边通路同时输送两种注浆料，而且两种注浆料不会交叉连通，利于双组份注浆料的有效输送和混合，便于实现全长锚固。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述第一快速接头包括第一注浆分接头和低压水分接头；所述第一注浆分接头与第一注浆料连接；所述低压水分接头与低压水连接；所述第二快速接头与第二注浆料连接。

低压水能够通过低压水分接头、周边通路进入内腔并通过排出口到达岩体，清理岩石碎屑并对锚杆降温，有效的避免钻孔产生的碎屑堵塞锚杆孔。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述第一轴和所述第二轴均为阶梯轴。

采用阶梯轴具有很好的定位效果，能够避免各构件在注浆过程中产生的滑移等问题，有力的保证了装置整体的工作效率和使用寿命。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述双孔适配器组件还包括外壳、第一轴承和第二轴承；所述第一轴承设置于所述第一轴两端；所述第二轴承设置于所述第二轴两端；并且所述第一轴和所述第二轴的外端口均设置有密封组件；所述外壳分别与第二适配器末端的所述第二轴承和所述第一适配器首端的第一轴承外侧固定连接；所述第二适配器相对于所述第一适配器靠近于锚杆机。

采用轴承、密封装置、阶梯轴相结合的方式能够有效防止泄漏或外物的侵入，保证自钻式双组料全长锚固装置的正常使用。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，还包括注浆栓；所述注浆栓设置于所述锚杆的所述末端；所述注浆栓包括中间通道和外延通道；所述中间通道与所述中心通路同轴心对齐；所述外延通道与所述周边通路同轴心对齐。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述外延通道的外壁设置有外螺纹；所述注浆栓通过所述外螺纹与所述杆体配合连接。

采用这样的构成，注浆栓与锚杆能够与锚杆螺纹连接固定，结构简单且便于操作，能够有效的将注浆栓与锚杆进行固定。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，还包括混合器；所述混合器设置于所述内腔且邻近于所述钻头一侧。

注浆料进入锚杆的内腔后，通过混合器能够有效地进行混合，避免了锚固剂搅拌不均匀，实现全长锚固，进一步保障了支护的强度。

第二方面，本发明提供了一种如上说明的自钻式双组料全长锚固装置的锚固施工方法，包括如下具体步骤：

步骤1：打开锚杆机旋转，锚杆钻入围岩或煤体；

步骤2：当所述锚杆完全钻入围岩时，打开第一快速接头的第一注浆分接头，同时打开第二快速接头，第一注浆料和第二注浆料通过注浆栓进入所述锚杆的内腔到混合器，之后从排出口排出，从上到下使所述锚杆与孔壁粘合，形成全长锚固；

步骤3：待所述第一注浆料和所述第二注浆料形成的锚固剂锚固后，加大所述锚杆机扭矩，拧断所述螺帽上的所述销钉，所述螺帽预紧所述锚杆，形成预应力，施工完毕。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，在打开所述锚杆机旋转前，还包括：将所述锚杆安装在锚杆套筒上，关闭所述第二快速接头，打开所述第一快速接头的低压水分接头，关闭所述第一注浆分接头，低压水通过所述注浆栓的外延通道进入所述锚杆的所述内腔到所述钻头，冷却所述钻头并冲洗岩石碎屑；在打开所述第一快速接头的所述第一注浆分接头前，还包括：关闭所述低压水分接头。

本发明提供的自钻式双组料全长锚固装置和锚固施工方法，通过第一注浆通路和第二注浆通路，对岩体或煤体等锚固锚杆，以此在一定程度上解决现有锚杆端锚支护存在工艺复杂的问题，简化施工工艺，提高工作效率。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

第一、只需要一个步骤即可用锚固装置成功安装锚杆。

第二，实现了锚固锚杆机械化，避免了人力消耗。

第三，能够及时清理钻孔产生的碎屑，避免堵塞锚杆孔。

第四，锚固剂搅拌均匀，实现了全长锚固锚杆，支护强度高，有力的保障了施工安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明自钻式双组料全长锚固装置实施例的组合示意图；

图2为本发明自钻式双组料全长锚固装置实施例中锚杆的结构示意图；

图3为本发明自钻式双组料全长锚固装置实施例中注浆栓的结构示意图；

图4为本发明自钻式双组料全长锚固装置实施例中钻头的结构示意图；以及

图5为本发明自钻式双组料全长锚固装置实施例中适配器的结构示意图。

附图标记说明

1 自钻式双组料全长锚固装置

2 双孔适配器组件

3 锚杆

4 第一快速接头

5 第二快速接头

6 第一轴

7 第二轴

8 连接套

9 锚杆套筒

10 钻头

11 销钉

12 螺帽

13 第一轴承

14 第二轴承

15 耐磨橡胶密封圈

16 铜制密封圈

17 注浆栓

18 端部

19 外螺纹

20 外延通道

21 混合器

22 外壳

23 周边通路

24 中心通路

25 中间通道

26 内腔

27 排出口

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明自钻式双组料全长锚固装置和锚固施工方法实施例进行详细说明。应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

第一方面，参照图1至图5，示出了本发明锚固装置优选实施例。其中图1为本发明自钻式双组料全长锚固装置实施例的组合示意图；图2为本发明自钻式双组料全长锚固装置实施例中锚杆的结构示意图；图3为本发明自钻式双组料全长锚固装置实施例中注浆栓的结构示意图；图4为本发明自钻式双组料全长锚固装置实施例中钻头结构示意图；图5为本发明自钻式双组料全长锚固装置实施例中适配器的结构示意图。

本实施例自钻式双组料全长锚固装置1，用于锚固锚杆3，包括：依次连接的双孔适配器组件2、锚杆套筒9、锚杆3和钻头10；锚杆3的杆体具有中空的内腔26；双孔适配器组件2包括与内腔26连通的第一注浆通路和第二注浆通路；锚杆3的首端设置有与内腔26和钻头10相连通的排出口27；锚杆3外表面设置有螺帽12；螺帽12与锚杆3为螺纹连接；锚杆3和螺帽12通过销钉11进行卡接固定。

采用这样的构成，通过位于双孔适配器组件2的第一注浆通路和第二注浆通路、锚杆3的内腔26及排出口27，可以将与双孔适配器组件2连接的用于形成锚固剂的注浆料输送至岩体内，从上到下使锚杆3与孔壁粘贴，形成锚杆锚固，提高了支护强度。

同时，在锚杆机的低扭矩作用下，此时销钉11将螺帽12固定在锚杆3上，通过锚杆套筒9、锚杆3的旋转使钻头10向着岩体深度钻进，实现了机械自动钻孔，避免了人工操作不便、劳动强度大的问题。

再者，待锚固剂锚固后，加大锚杆机扭矩，拧断螺帽12上销钉11，螺帽12预紧锚杆3，形成预应力，施工完毕，操作简单便捷。

基于上述操作，实现钻孔、注浆、旋进锚杆3、施加预应力的一体化施工操作，以此在一定程度上解决现有锚杆端锚支护存在工艺复杂的问题。

其次，本实施例自钻式双组料全长锚固装置1中，双孔适配器组件2包括第一适配器、第二适配器和连接套8；第一适配器包括第一快速接头4和第一轴6；第二适配器包括第二快速接头5和第二轴7；第一轴6和第二轴7通过连接套8固定连接；第一轴6包括第一径向孔、第一轴向环孔和第一轴向中心孔；第一径向孔和第一轴向环孔相连通；第二轴7包括相互连通的第二径向孔和第二轴向中心孔；第一轴向中心孔和第二轴向中心孔相连通；第一快速接头4插接于第一径向孔中；第二快速接头5插接于第二径向孔中；第一注浆通路为第一快速接头4、第一径向孔和第一轴向环孔组成的周边通路23；第二注浆通路为第二快速接头5、第二径向孔、第二轴向中心孔和第一轴向中心孔组成的中心通路24。

优选的，第一快速接头4和第二快速接头5分别安装于不锈钢套筒内，以减少发生腐蚀或误操作。

优选的，连接套8内部设置有内螺纹，第一轴6和第二轴7的相对位置设置有对应螺纹，直接螺纹连接。

优选的，中心通路24插入到锚杆套筒9内，锚杆3的末端插入锚杆套筒9并且与中心通路24对准。

上述构成中，第一环孔与第一中心通孔不能相通。

采用快速接头和轴孔的配合方式，结构简单易于实现；同时，通过中心通路24和周边通路23同时输送两种注浆料，而且两种注浆料不会交叉连通，利于双组份注浆料的有效输送和混合，便于实现全长锚固。

再者，本实施例自钻式双组料全长锚固装置1中，第一快速接头4包括第一注浆分接头和低压水分接头；第一注浆分接头与第一注浆料连接；低压水分接头与低压水连接；第二快速接头5与第二注浆料连接。

优选的，第一快速接头4为三通管件。

采用这样的构成，低压水能够通过低压水分接头、周边通路23进入内腔26并通过排出口27到达岩体，清理岩石碎屑并进行锚杆3降温，有效的避免钻孔产生的碎屑堵塞钻孔；而后，第一注浆分接头、周边通路23用于输送第一注浆料，第二快速接头5、中心通路24用于输送第二注浆料，以此完成注浆操作。

再者，本实施例自钻式双组料全长锚固装置1中，第一轴6和第二轴7均为阶梯轴。

采用阶梯轴具有很好的定位效果，能够避免各构件在注浆过程中产生的滑移等问题，有力的保证了装置整体的工作效率和使用寿命。

并且，本实施例自钻式双组料全长锚固装置1中，双孔适配器组件2还包括外壳22、第一轴承13和第二轴承14；第一轴承13设置于第一轴6两端；第二轴承14设置于第二轴7两端；并且第一轴6和第二轴7的外端口均设置有密封组件；外壳22分别与第二适配器末端的第二轴承14和第一适配器首端的第一轴承13外侧固定连接；第二适配器相对于第一适配器靠近于锚杆机。

优选的，密封组件的组合方式为：两端为铜制密封圈16，中间为耐磨橡胶密封圈15。需要说明的是，铜制密封圈16需要紧紧抵接第一轴承13，以保证其密封良好。

采用轴承、密封装置、阶梯轴相结合的方式能够有效防止泄漏或外物的侵入，保证自钻式双组料全长锚固装置1的正常使用。其中，铜制密封圈16具有耐高温、抗腐蚀性强的特点，而且热膨胀系数比较大，不易因热胀冷缩造成泄漏；耐磨橡胶密封圈15具有极佳的耐磨性和适应性。

同理，第二快速接头5具有的第二轴承14，其密封组件的连接方式与第一轴承13相同，这里不再赘述。

优选的，外壳22为不锈钢外壳。

再者，本实施例自钻式双组料全长锚固装置1中，还包括注浆栓17；注浆栓17设置于锚杆3的末端；注浆栓17包括端部18、连接主体、中间通道25和外延通道20；中间通道25与中心通路24同轴心对齐；外延通道20与周边通路23同轴心对齐；端部18沿径向设置在连接主体的外部；外延通道20和中间通道25向连接主体延伸；端部18与锚杆3的杆体侧壁搭接。

同时，本实施例自钻式双组料全长锚固装置1中，外延通道20的外壁设有外螺纹19；注浆栓17通过外螺纹19与锚杆3的杆体配合连接。

采用这样的构成，可以保证低压水、第一注浆料和第二注浆料有序的进入内腔26中；同时，表面设有外螺纹19的外延通道20，结构简单且便于操作，能够有效的将注浆栓17与锚杆3进行固定。

再者，本实施例自钻式双组料全长锚固装置1中，还包括混合器21；混合器21设置于内腔26且邻近于钻头10一侧。

采用这样的构成，第一注浆料和第二注浆料进入锚杆3的内腔26后，通过混合器21能够有效地进行混合，之后向外涌出进而锚固围岩，避免了锚固剂搅拌不均匀，实现全长锚固，进一步保障了支护的强度。

第二方面，本发明提供了一种如上说明的自钻式双组料全长锚固装置的锚固施工方法，包括如下具体步骤：

步骤1：打开锚杆机旋转，锚杆钻入围岩或煤体；

步骤2：当锚杆完全钻入围岩时，打开第一快速接头的第一注浆分接头，同时打开第二快速接头，第一注浆料和第二注浆料通过注浆栓进入锚杆的内腔到混合器，之后从排出口排出，从上到下使锚杆与孔壁粘合，形成全长锚固；

步骤3：待第一注浆料和第二注浆料形成的锚固剂锚固后，加大锚杆机扭矩，拧断螺帽上的销钉，螺帽预紧锚杆，形成预应力，施工完毕。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，在打开锚杆机旋转前，还包括：将锚杆安装在锚杆套筒上，关闭第二快速接头，打开第一快速接头的低压水分接头，关闭第一注浆分接头，低压水通过注浆栓的外延通道进入锚杆的内腔到钻头，冷却钻头并冲洗岩石碎屑；在打开第一快速接头的第一注浆分接头前，还包括：关闭低压水分接头。

事实上，根据锚固剂的组分的不同，适配器不限于两个，也可以是一个或其他，只要能够保证相关的注浆料同时进行外排，保证锚固剂的锚固效果即可。

再者，注浆栓与锚杆的固定方式，不限于上述螺纹连接，也可以使其他连接方式，例如卡扣式连接等，只要能将注浆栓与锚杆有效固定即可。

综上所述，无论是适配器的数量，还是注浆栓与锚杆的固定方式均不做具体限定，只要属于“通过适配器上的介质通路使形成锚固剂的注浆料通过锚杆内腔输送至钻孔内并达到锚固锚杆的效果”的构思，均属于本发明的保护范围。

本发明提供的自钻式双组料全长锚固装置和锚固施工方法，通过第一注浆通路和第二注浆通路，对岩体或煤体等锚固锚杆，以此在一定程度上解决现有锚杆端锚支护存在工艺复杂的问题，简化施工工艺，提高工作效率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种自钻式双组料全长锚固装置，其特征在于，包括：

依次连接的双孔适配器组件、锚杆套筒、锚杆和钻头；

所述锚杆的杆体具有中空的内腔；

所述双孔适配器组件包括与所述内腔连通的第一注浆通路和第二注浆通路；

所述锚杆的首端设置有与所述内腔和所述钻头相连通的排出口；

所述锚杆外表面设置有螺帽；

所述螺帽与所述锚杆为螺纹连接；并且

所述锚杆和所述螺帽通过销钉进行卡接固定；

所述双孔适配器组件包括第一适配器、第二适配器和连接套；

所述第一适配器包括第一快速接头和第一轴；

所述第二适配器包括第二快速接头和第二轴；

所述第一轴和第二轴通过所述连接套固定连接；

所述第一轴包括第一径向孔、第一轴向环孔和第一轴向中心孔；

所述第一径向孔和所述第一轴向环孔相连通；

所述第二轴包括相互连通的第二径向孔和第二轴向中心孔；

所述第一轴向中心孔和所述第二轴向中心孔相连通；

所述第一快速接头插接于所述第一径向孔中；

所述第二快速接头插接于所述第二径向孔中；

所述第一注浆通路为所述第一快速接头、所述第一径向孔和所述第一轴向环孔组成的周边通路；

所述第二注浆通路为所述第二快速接头、所述第二径向孔、所述第二轴向中心孔和所述第一轴向中心孔组成的中心通路；

所述第一快速接头包括第一注浆分接头和低压水分接头；

所述第一注浆分接头与第一注浆料连接；

所述低压水分接头与低压水连接；

所述第二快速接头与第二注浆料连接。

2.根据权利要求1所述的自钻式双组料全长锚固装置，其特征在于，

所述第一轴和所述第二轴均为阶梯轴。

3.根据权利要求2所述的自钻式双组料全长锚固装置，其特征在于，

所述双孔适配器组件还包括外壳、第一轴承和第二轴承；

所述第一轴承设置于所述第一轴两端；

所述第二轴承设置于所述第二轴两端；并且

所述第一轴和所述第二轴的外端口均设置有密封组件；

所述外壳分别与第二适配器末端的所述第二轴承和所述第一适配器首端的第一轴承外侧固定连接；

所述第二适配器相对于所述第一适配器靠近于锚杆机。

4.根据权利要求3所述的自钻式双组料全长锚固装置，其特征在于，

还包括注浆栓；

所述注浆栓设置于所述锚杆的所述末端；

所述注浆栓包括中间通道和外延通道；

所述中间通道与所述中心通路同轴心对齐；

所述外延通道与所述周边通路同轴心对齐。

5.根据权利要求4所述的自钻式双组料全长锚固装置，其特征在于，

所述外延通道的外壁设置有外螺纹；

所述注浆栓通过所述外螺纹与所述杆体配合连接。

6.根据权利要求5所述的自钻式双组料全长锚固装置，其特征在于

还包括混合器；

所述混合器设置于所述内腔且邻近于所述钻头一侧。

7.一种如权利要求6所述的自钻式双组料全长锚固装置的锚固施工方法，其特征在于，包括如下具体步骤：

步骤1：打开锚杆机旋转，锚杆钻入围岩或煤体；

步骤2：当所述锚杆完全钻入围岩时，打开第一快速接头的第一注浆分接头，同时打开第二快速接头，第一注浆料和第二注浆料通过注浆栓进入所述锚杆的内腔到混合器，之后从排出口排出，从上到下使所述锚杆与孔壁粘合，形成全长锚固；

步骤3：待所述第一注浆料和所述第二注浆料形成的锚固剂锚固后，加大所述锚杆机扭矩，拧断所述螺帽上的所述销钉，所述螺帽预紧所述锚杆，形成预应力，施工完毕。

8.根据权利要求7所述的锚固施工方法，其特征在于，

在打开所述锚杆机旋转前，还包括：将所述锚杆安装在锚杆套筒上，关闭所述第二快速接头，打开所述第一快速接头的低压水分接头，关闭所述第一注浆分接头，低压水通过所述注浆栓的外延通道进入所述锚杆的所述内腔到所述钻头，冷却所述钻头并冲洗岩石碎屑；

在打开所述第一快速接头的所述第一注浆分接头前，还包括：关闭所述低压水分接头。

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