CN110374652B - 自锁中空注浆锚固装置和施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种自锁中空注浆锚固装置和施工方法，其中，自锁中空注浆锚固装置包括：依次连接的单孔适配器、锚杆套筒和锚杆；锚杆的杆体具有中空的内腔；单孔适配器包括与内腔连通的注浆通路；锚杆的杆体首端设置有与内腔相连通的排浆口；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。通过使用上述自锁中空注浆锚固装置和施工方法，以此在一定程度上解决现有锚杆支护施工步骤繁杂的问题，简化施工工艺，提高工作效率。

Description

自锁中空注浆锚固装置和施工方法

技术领域

本发明涉及一种自锁中空注浆锚固装置和施工方法。

背景技术

当前锚杆支护是地下工程(诸如巷道掘进)的主要支护手段，传统锚杆支护施工步骤包括：钻孔、装药、安设锚杆、施加预紧力等工序，对需要加固支护的还要打钻注浆，施工步骤繁杂,生产成本高，工人劳动强度大，制约了巷道的掘进速度，亟需高效的支护方式。

此外，锚固段搅拌锚固剂不均匀，锚固后完全依靠力矩扳手、拉拔器进行检查，锚固质量不尽人意。

再者，由于端锚支护的隐蔽性大，安装锚杆过程中不便于施加预紧力，导致锚杆预紧力施加较低。

再者，岩体进入深部开采地应力逐步增大，使用端锚支护已不能解决地压问题，尤其是巷道失修严重，严重影响工人的安全，亟需安全的支护方法。

发明内容

鉴于上述问题，本发明旨在提出一种自锁中空注浆锚固装置和施工方法，用于锚固锚杆，以此在一定程度上解决现有锚杆支护施工步骤繁杂的问题。

第一方面，本发明提供了一种自锁中空注浆锚固装置，包括：依次连接的单孔适配器、锚杆套筒和锚杆；所述锚杆的杆体具有中空的内腔；所述单孔适配器包括与所述内腔连通的注浆通路；所述锚杆的所述杆体的首端设置有与所述内腔相连通的排浆口；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。

通过注浆通路、杆体的内腔及排浆口，可以使与单孔适配器连接的注浆料从排浆口溢出到锚固围岩，待空口见浆，说明注浆完成，停止注浆，实现中空锚杆与围岩的完全锚固，简化了传统的施工工艺，同时提高了支护强度。

同时，在锚杆机的作用下，通过锚杆套筒带动锚杆旋转，扭矩达到一定数值后，销钉被扭断，转动螺帽施加预紧力，实现了机械化，避免了人工操作不便、劳动强度大的问题。

基于上述操作，实现注浆、施加预紧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，所述单孔适配器包括高压快速接头和第一轴；所述第一轴包括第一径向孔和第一轴向中心孔；所述第一径向孔和所述第一轴向中心孔相连通；所述高压快速接头插接于所述第一径向孔中；所述注浆通路为所述高压快速接头、所述第一径向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，结构简单易于实现全长锚固。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述单孔适配器还包括外壳和第一轴承；所述第一轴承设置于所述第一轴两端；并且所述外壳与所述第一轴承外侧固定连接。

采用外壳、轴承、轴的连接方式，使得第一轴有效固定于外壳，有利于自锁中空注浆锚固装置的整体运行。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述第一轴为阶梯轴。

采用阶梯轴具有很好的定位效果，能够进一步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，所述第一轴的外端口均设置有密封组件；所述密封组件包括铜制密封圈和耐磨橡胶密封圈。

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。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述锚杆还包括逆止阀；所述逆止阀设置于所述内腔的尾部；所述逆止阀与所述注浆通路相联通。

使用逆止阀，使注浆料始终向着内腔及围岩方向排出，不会因停止注浆或其他原因而造成注浆料的倒流，造成内腔及钻孔内注浆不均匀，导致锚固强度低的问题，有力的保证了锚杆锚固的效果。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述逆止阀为弹簧式逆止阀；所述逆止阀包括钢珠和弹性组件；所述钢珠与所述弹性组件连接；并且所述钢珠朝向所述注浆通路的排出方向。

弹簧式逆止阀结构简单且易于实现，体积较小、重量较轻，能够有效地防止注浆料的倒流，为锚杆锚固提供有利条件。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，还包括涨楔锁头；所述涨楔锁头设置于所述锚杆的首端；所述涨楔锁头的外表面设有向外的锯型齿；所述锯型齿与岩壁抵接。

在锚杆机的作用下，锚杆套筒带动锚杆旋转，在扭力不足以使销钉扭断的前提下，逐步使涨楔锁头撑开，使涨楔紧贴钻孔并锁住钻孔。

同时，向外的锯型齿可以在涨楔锁头撑开后，使其外表面与岩壁有效固定，进一步保证注浆锚固操作的顺利进行。

根据本发明实施例的一种具体实现方式，所述涨楔锁头与所述锚杆可拆卸连接；所述涨楔锁头与所述锚杆通过丝杆进行连接。

锚杆与涨楔锁头可拆卸连接，有利于针对不同孔径的钻孔，更换不同规格的涨楔锁头，以保证涨楔锁头可靠支撑于岩壁，保证锚固工作的顺利进行。

第二方面，本发明提供了一种如上说明的自锁中空注浆锚固装置的施工方法，具体包括如下步骤：

步骤1：在围岩或煤体中钻孔，安装锚杆进入孔中；

步骤2：采用锚杆机抵着所述锚杆使涨楔锁头紧贴孔底，旋转所述锚杆，所述锚杆带动端头丝杆旋转，所述涨楔锁头打开并锁住孔壁，加大所述杆体上的扭矩，拧断螺帽上的销钉，所述螺帽预紧所述锚杆，形成预应力，完成机械锚固施工。

步骤3：打开高压快速接头，通过所述锚杆对围岩进行注浆，使得所述锚杆的杆体与孔壁粘合，形成全长锚固。

本发明提供的自锁中空注浆锚固装置和施工方法，通过钻孔注浆和预紧锚杆的一体化施工作业，以此在一定程度上解决现有锚杆支护施工步骤繁杂的问题，简化施工工艺，提高工作效率。

此外，与现有技术相比，本发明具有如下优点：

第一、简化了施工步骤，降低了人工劳动强度、提高掘进速度。

第二、水泥通过高压渗入煤、岩裂隙，与锚杆形成整体，支护强度高，有力的保障了施工安全。

第三，解决了随着深度加大、地压增高导致锚固质量不高的问题。

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为本发明自锁中空注浆锚固装置实施例中锚杆的结构示意图；

图2为本发明自锁中空注浆锚固装置实施例中逆止阀的结构示意图；

图3为本发明自锁中空注浆锚固装置实施例中涨楔锁头的结构示意图；

图4为本发明自锁中空注浆锚固装置实施例中单孔适配器的结构示意图；

图5为本发明自锁中空注浆锚固装置实施例的组合结构示意图；

图6A为本发明自锁中空注浆锚固装置实施例中涨楔锁头安装状态示意图；以及

图6B为本发明自锁中空注浆锚固装置实施例中涨楔锁头的工作状态示意图。

附图标记说明

1 自锁中空注浆锚固装置

2 单孔适配器

3 锚杆

4 高压快速接头

5 第一轴

6 杆体

7 锚杆套筒

8 固定销

9 销钉

10 螺帽

11 第一轴承

12 耐磨橡胶密封圈

13 铜制密封圈

14 外壳

15 注浆通路

16 内腔

17 排浆口

18 逆止阀

19 钢珠

20 弹性组件

21 涨楔锁头

22 锯型齿

23 第一密封圈

24 第一径向孔

25 第一轴向中心孔

26 涨楔

27 锁头

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，下面对本发明自锁中空注浆锚固装置和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，示出了本发明自锁中空注浆锚固装置优选实施例。其中图1为本发明自锁中空注浆锚固装置实施例中锚杆的结构示意图；图2为本发明自锁中空注浆锚固装置实施例中逆止阀的结构示意图；图3为本发明自锁中空注浆锚固装置实施例中涨楔锁头的结构示意图；图4为本发明自锁中空注浆锚固装置实施例中适配器的结构示意图；图5为本发明自锁中空注浆锚固装置实施例的组合结构示意图；图6A为本发明自锁中空注浆锚固装置实施例中涨楔锁头安装状态示意图；图6B为本发明自锁中空注浆锚固装置实施例中涨楔锁头的工作状态示意图。

本实施例自锁中空注浆锚固装置1，包括：依次连接的单孔适配器2、锚杆套筒7、锚杆3；锚杆3的杆体6具有中空的内腔16；单孔适配器2包括与内腔16连通的注浆通路15；锚杆3的杆体6的首端设置有与内腔16相连通的排浆口17；锚杆3外表面设置有螺帽10；螺帽10与锚杆3为螺纹连接；并且锚杆3和螺帽10通过销钉9进行卡接固定。

采用这样的构成，通过注浆通路15、杆体6的内腔16及排浆口17，可以使与单孔适配器2连接的注浆料从排浆口17溢出到围岩的钻孔内，待空口见浆，说明注浆完成，停止注浆，实现中空锚杆3与围岩的完全锚固，简化了传统的施工工艺，同时提高了支护强度。

同时，在锚杆机的作用下，通过锚杆套筒7带动锚杆3旋转，扭矩达到一定数值后，销钉9被扭断，转动螺帽10施加预紧力，实现了机械化，避免了人工操作不便、劳动强度大的问题。

基于上述操作，实现注浆、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，本实施例自锁中空注浆锚固装置1中，单孔适配器2包括高压快速接头4和第一轴5；第一轴5包括第一径向孔24和第一轴向中心孔25；第一径向孔24和第一轴向中心孔25相连通；高压快速接头4插接于第一径向孔24中；注浆通路15为高压快速接头4、第一径向孔24和第一轴向中心孔25组成的中心通路。

采用快速接头和轴孔的配合方式，结构简单易于实现全长锚固。

上述结构中，具有中心通路的第一轴5的首端套接于锚杆套筒7，再将锚杆3插入锚杆套筒7中。

优选的，锚杆3与中心通路在同一轴线上，以此保证注浆料的有效排出。

优选的，高压快速接头4用于连接注浆料，并且，高压快速接头4安装于不锈钢套筒内，以此减少腐蚀和误操作。

同时，锚杆3与锚杆套筒7的接触面上设有第一密封圈23，以此避免注浆料在注入环节发生泄漏，保证其严密性。

再者，本实施例自锁中空注浆锚固装置1中，单孔适配器2还包括外壳14和第一轴承11；第一轴承11设置于第一轴5两端；并且外壳14与第一轴承11外侧固定连接。

采用外壳14、轴承、轴的连接方式，使得第一轴5有效固定于外壳14，有利于自锁中空注浆锚固装置1的整体运行。

优选的，外壳14为不锈钢外壳14。

优选的，第一轴承11通过固定销8与外壳14连接，进一步保证自锁中空注浆锚固装置1的稳定性。

此外，本实施例自锁中空注浆锚固装置1中，第一轴5为阶梯轴。

采用阶梯轴具有很好的定位效果，能够进一步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。

再者，本实施例自锁中空注浆锚固装置1中，第一轴5的外端口均设置有密封组件；密封组件包括铜制密封圈13和耐磨橡胶密封圈12。

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。

密封组件的组合方式为：两端为铜制密封圈13，中间为耐磨橡胶密封圈12。需要说明的是，铜制密封圈13需要紧紧抵接第一轴承11，以保证其密封的良好。

铜制密封圈13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12具有极佳的耐磨性和适应性。

再者，本实施例自锁中空注浆锚固装置1中，锚杆3还包括逆止阀18；逆止阀18设置于内腔16的尾部；逆止阀18处于靠近注浆通路15的一侧；逆止阀18与注浆通路15相联通。

采用这样的构成，使用逆止阀18，使注浆料始终向着内腔16及围岩方向排出，不会因停止注浆或其他原因而造成注浆料的倒流，造成内腔16及钻孔内注浆不均匀，导致锚固强度低的问题，有力的保证了锚杆3锚固的效果。

再者，本实施例自锁中空注浆锚固装置1中，逆止阀18为弹簧式逆止阀18；逆止阀18包括钢珠19和弹性组件20；钢珠19与弹性组件20连接；并且钢珠19朝向注浆通路15的排出方向。

采用这样的构成，弹簧式逆止阀18结构简单且易于实现，体积较小、重量较轻，能够有效地防止注浆料的倒流，为锚杆3锚固提供有利条件；同时，弹簧式逆止阀18成本小，安装便捷，有利于大规模生产应用。

在实际工作中，注浆料以水泥浆为例：连通水泥浆与单孔适配器2注浆通路15，在向杆体6的内腔16注入水泥浆过程中，由于内腔16设有逆止阀18，水泥浆首先冲击逆止阀18的钢珠19并使钢珠19移动后，水泥浆注入锚杆3的杆体6并通过排浆口17溢出到围岩的钻孔，待空口见浆，说明注浆完成，停止注浆，逆止阀18的钢珠19下移堵住注浆通路15以防止水泥浆的倒流，实现中空注浆锚杆3的杆体6和围岩完全锚固。

并且，本实施例自锁中空注浆锚固装置1中，还包括涨楔锁头21；涨楔锁头21设置于锚杆3的首端；涨楔锁头21的外表面设有向外的锯型齿22；锯型齿22与岩壁抵接。

采用这样的构成，在锚杆机的作用下，锚杆套筒7带动锚杆3旋转，在扭力不足以使销钉9扭断的前提下，逐步使涨楔锁头21撑开，使涨楔锁头21紧贴钻孔并锁住钻孔。

同时，锯型齿可以在涨楔锁头21撑开后，使其外表面与岩壁有效固定，进一步保证保证注浆锚固操作的顺利进行。

上述构成中，涨楔锁头21包括涨楔26和锁头27；涨楔26与锚杆3的首端连接；锁头27位于涨楔26的外表面。

优选的，锁头27与涨楔26为滑动连接。

采用滑动连接的优势在于施工操作简单，锁头27锁住围岩效果显著。

再者，本实施例自锁中空注浆锚固装置1中，涨楔锁头21与锚杆3可拆卸连接。

锚杆3与涨楔锁头21可拆卸连接，有利于针对不同孔径的钻孔，更换不同规格的涨楔锁头21，以保证涨楔锁头21可靠支撑于岩壁，保证锚固工作的顺利进行。

优选的，涨楔锁头21与锚杆3通过丝杆进行连接。

第二方面，本发明提供了一种如上说明的自锁中空注浆锚固装置的施工方法，具体包括如下步骤：

步骤1：在围岩或煤体中钻孔，安装锚杆进入孔中；

步骤2：采用锚杆机抵着锚杆使涨楔锁头紧贴孔底，旋转锚杆，锚杆带动端头丝杆旋转，涨楔锁头打开并锁住孔壁，加大杆体上的扭矩，拧断螺帽上的销钉，螺帽预紧锚杆，形成预应力，完成机械锚固施工；

步骤3：打开高压快速接头，通过锚杆对围岩进行注浆，使得锚杆的杆体与孔壁粘合，形成全长锚固。

事实上，本发明实施例中的逆止阀除了弹簧式结构外，根据锚固锚杆的需要及所处的地理环境，还可以是其它结构，例如对夹式逆止阀等，只要能起到防止注浆料倒流的效果，均属于本发明的保护范围。

此外，锚杆上排浆口的数量及规格不做具体限定，只要有利于注浆料的排出，便于锚杆的锚固，可以是一个或多个，均可。

再者，涨楔锁头表面的锯型齿，不限于锯型齿式结构，也可以是其他结构，例如圆锥式结构等，只要能进一步使涨楔锁头与岩壁相固定，便于注浆及锚固的操作即可。

综上所述，无论是逆止阀的结构、排浆口的数量及规格，或者涨楔锁头表面的锯型齿选择，均不作具体的限定，只要是属于“通过锚杆机、单孔适配器和具有内腔的锚杆相连接达到注浆、预紧锚杆的一体化施工的构思”，均在本发明的保护范围之内。

本发明提供的自锁中空注浆锚固装置和施工方法，通过钻孔注浆和预紧锚杆的一体化施工作业，以此在一定程度上解决现有锚杆支护施工步骤繁杂的问题，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 (7)

1.一种自锁中空注浆锚固装置，其特征在于，包括：

依次连接的单孔适配器、锚杆套筒和锚杆；

所述锚杆的杆体具有中空的内腔；

所述单孔适配器包括高压快速接头、第一轴以及与所述内腔连通的注浆通路；

所述第一轴包括第一径向孔和第一轴向中心孔；

所述第一径向孔和所述第一轴向中心孔相连通；

所述高压快速接头插接于所述第一径向孔中；

所述注浆通路为所述高压快速接头、所述第一径向孔和所述第一轴向中心孔组成的中心通路；

所述锚杆的所述杆体的首端设置有与所述内腔相连通的排浆口；

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；

还包括涨楔锁头；

所述涨楔锁头包括涨楔和锁头，所述涨楔通过丝杆与锚杆的首端可拆卸的连接；所述锁头位于所述涨楔的外表面，所述锁头与所述涨楔为滑动连接；

所述锁头的外表面设有向外的锯型齿；

所述锯型齿与岩壁抵接；

在围岩或煤体中钻孔，安装锚杆进入孔中，使涨楔锁头紧贴孔底，旋转所述锚杆，所述涨楔锁头打开并锁住孔壁，加大所述杆体上的扭矩，拧断螺帽上的销钉，所述螺帽预紧所述锚杆，形成预应力，完成机械锚固施工；通过所述单孔适配器的所述注浆通路对所述锚杆的内腔进行注浆，然后注浆料通过所述排浆口溢出到围岩或煤体的所述钻孔之中，使所述锚杆的所述杆体与孔壁粘合，形成全长锚固。

2.根据权利要求1所述的自锁中空注浆锚固装置，其特征在于，

所述单孔适配器还包括外壳和第一轴承；

所述第一轴承设置于所述第一轴两端；并且

所述外壳与所述第一轴承外侧固定连接。

3.根据权利要求2所述的自锁中空注浆锚固装置，其特征在于，

所述第一轴为阶梯轴。

4.根据权利要求3所述的自锁中空注浆锚固装置，其特征在于，

所述第一轴的外端口均设置有密封组件；

所述密封组件包括铜制密封圈和耐磨橡胶密封圈。

5.根据权利要求4所述的自锁中空注浆锚固装置，其特征在于，

所述锚杆还包括逆止阀；

所述逆止阀设置于所述内腔的尾部；

所述逆止阀与所述注浆通路相联通。

6.根据权利要求5所述的自锁中空注浆锚固装置，其特征在于，

所述逆止阀为弹簧式逆止阀；

所述逆止阀包括钢珠和弹性组件；

所述钢珠与所述弹性组件连接；并且

所述钢珠朝向所述注浆通路的排出方向。

7.一种如权利要求6所述的自锁中空注浆锚固装置的施工方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤1：在围岩或煤体中钻孔，安装锚杆进入孔中；

步骤2：采用锚杆机抵着所述锚杆使涨楔锁头紧贴孔底，旋转所述锚杆，所述锚杆带动端头丝杆旋转，所述涨楔锁头打开并锁住孔壁，加大所述杆体上的扭矩，拧断螺帽上的销钉，所述螺帽预紧所述锚杆，形成预应力，完成机械锚固施工；

步骤3：打开高压快速接头，通过所述锚杆对围岩进行注浆，使得所述锚杆的所述杆体与孔壁粘合，形成全长锚固。

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