CN112360501B - 临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤矿巷道支护技术领域，提供了临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统及施工方法。临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统，包括：第一支护装置，所述第一支护装置包括吸盘架、钻管和真空泵；第二支护装置，所述第二支护装置包括锚杆机构、驱动机构、注浆机构和推进机构。本发明可在巷道围岩内快速形成负压，利用大气压力对围岩进行可靠的临时支护，提高了支护效果；实现了锚杆支护装置钻孔、注浆锚固、预紧一体化，结构简单，操作方便，简化施工工序，保证了支护效果，提高支护效率，实现自动化作业。

Description

临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统及施工方法

技术领域

本发明涉及煤矿巷道支护技术领域，特别是涉及一种临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统及施工方法。

背景技术

煤矿巷道现有的临时支护以机械支撑类装置为主，这类装置一般安装在掘进设备上，在巷道掘进之后，覆盖整个新掘的区域，为作业人员遮挡掉落物，这类装置已经被广泛应用，能够在一定程度上解决临时支护的需求。

现有的临时支护都是在围岩发生变形之后起到遮挡和保护的作用，不能对新掘区域在围岩变形之前产生主动、快速的支护力。

锚杆支护可以有效控制围岩变形，已经在国内外煤矿、金属矿山等领域广泛应用。以煤矿巷道支护为例，现有锚杆支护工艺流程为：使用钻杆在煤岩壁上打孔，人工将树脂锚固剂塞进打好的孔内，放入锚杆搅拌，待锚固剂固化后预紧锚杆。

现有锚杆支护施工工艺存在主要问题为：

1)人工将锚固剂塞入钻孔这一步骤难度较高，尤其是在煤岩体较为破碎，钻孔壁凹凸不平时，需要耗费大量时间才能完成锚固剂的安装，降低了支护效率；

2)钻孔、安装锚固剂和预紧需要使用不同的工具完成，拆卸钻杆、不同工具的切换消耗时间较长。

综上，现有锚杆施工工艺耗时长，效率低，工人劳动强度大，自动化实现难度高，已经无法满足煤矿巷道快速支护的需求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明实施例提出一种临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统，以解决现有支护装置支护效果差的问题。

本发明还提供一种临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统的施工方法。

根据本发明第一方面实施例的临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统，包括：

第一支护装置，所述第一支护装置包括吸盘架、钻管和真空泵，所述吸盘架上设有穿孔，所述钻管可转动的穿设在所述穿孔内，所述钻管的第一端与所述真空泵连接，所述钻管的第二端用以与巷道围岩连接；

第二支护装置，所述第二支护装置包括锚杆机构、驱动机构、注浆机构和推进机构，所述锚杆机构包括锚杆，所述锚杆内沿其长度方向设有注浆通道；所述驱动机构与所述锚杆机构连接，用以驱动所述锚杆旋转实现钻孔和预紧；所述注浆机构与所述锚杆连接，用以向所述注浆通道注浆；所述推进机构与所述驱动机构连接，用以推进所述锚杆钻进。

根据本发明的一个实施例，所述穿孔内设有球轴承，所述钻管穿设在球轴承内；

所述吸盘架的第一侧设有密封套，所述密封套套设在所述钻管上，所述密封套的一端通过法兰盘与所述吸盘架的第一侧连接，所述密封套的另一端与套设在所述钻管上的轴套连接。

根据本发明的一个实施例，所述密封套为漏斗状结构，所述密封套上开设有第一开口和第二开口，所述第一开口的直径大于所述第二开口的直径，所述第一开口与所述吸盘架的第二侧固定连接，所述第二开口与所述轴套的侧壁固定连接。

根据本发明的一个实施例，所述吸盘架的与第一侧相背的第二侧设有同圆心不同直径的至少两个环状海绵，相邻两个所述环状海绵之间的所述吸盘架上设有抽气口。

根据本发明的一个实施例，所述钻管的第一端设有接头套，所述真空泵通过连接管与所述接头套连接；

所述钻管内设有单向阀。

根据本发明的一个实施例，所述锚杆的第一端设有钻头，所述钻头设有与所述注浆通道连通的出浆孔；

所述锚杆的第二端沿所述锚杆的打孔方向依次设有限位块、预紧螺母、调心球垫和托盘，所述锚杆的第二端设有与所述预紧螺母螺接适配的螺纹；

所述限位块设有与所述注浆通道连通的注浆通孔。

根据本发明的一个实施例，所述驱动机构包括驱动器，所述驱动器的输出端与所述预紧螺母连接，用以驱动所述预紧螺母正转或反转。

根据本发明的一个实施例，所述推进机构包括基座和推进钻臂，所述推进钻臂设置在所述基座上，所述推进钻臂的输出端与所述驱动机构连接，用以沿打孔方向推进所述锚杆。

根据本发明的一个实施例，所述基座上设有沿打孔方向设置的导轨，所述驱动机构可滑动的设置在所述导轨上。

根据本发明第二方面实施例的一种如上所述的临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统的施工方法，包括如下步骤：

对巷道围岩表面喷涂密封料，并将所述吸盘架贴附在密封料上，使所述钻管与巷道围岩连接，所述真空泵抽真空作业至设定压差；

采用所述驱动机构驱动所述锚杆沿第一方向转动，并通过所述推进机构推进所述锚杆钻进至预设深度；

通过所述注浆机构由所述注浆通道向钻孔内注浆至预设锚固长度；

通过所述驱动机构驱动所述锚杆机构中的预紧螺母沿第二方向转动并预紧。

本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

本发明实施例提供一种临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统，通过设置吸盘架，使吸盘架能够可靠的吸附于巷道围岩表面，并通过真空泵作用于钻管实现对巷道围岩的吸真空作用，能够一次性快速完成钻孔、封孔、负压抽气三道工序，操作简单，设备可靠，可在巷道围岩内快速形成负压，利用大气压力对围岩进行可靠的临时支护，提高了支护效果；

本发明实施例提供一种临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统，通过在锚杆内设置注浆通道，驱动机构驱动锚杆旋转，同时，推进机构推进锚杆钻进，实现对围岩的钻孔和锚杆的预紧，注浆机构通过注浆通道向钻孔内注浆，实现锚杆的锚固效果，进而实现了锚杆支护装置钻孔、注浆锚固、预紧一体化，结构简单，操作方便，简化施工工序，保证了支护效果，提高支护效率，实现自动化作业。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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他的附图。

图1为本发明实施例临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统中第一支护装置的剖视图；

图2为本发明实施例临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统中第一支护装置圆形吸盘架的俯视图；

图3为本发明实施例临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统中第一支护装置矩形吸盘架的俯视图；

图4为本发明实施例临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统中第二支护装置的结构示意图；

图5为本发明实施例临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统中第二支护装置中锚杆机构的结构示意图；

图6为本发明实施例临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统中第二支护装置钻孔过程中锚杆机构的结构示意图；

图7为本发明实施例临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统中第二支护装置注浆过程中锚杆机构的结构示意图；

图8为本发明实施临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统中第二支护装置预紧过程中锚杆机构的结构示意图；

图9为本发明实施例临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统在巷道内的一种支护效果示意图；

图10为本发明实施例临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统在巷道内的另一种支护效果示意图。

附图标记：

01、吸盘架；02、环状海绵；03、抽气口；04、球轴承；05、密封套；06、轴套；07、法兰盘；08、密封圈；09、接头套；010、钻管；011、真空泵；012、单向阀；1、基座；2、驱动器；3、注浆泵；4、锚杆；5、钻头；6、限位块；7、预紧螺母；8、调心球垫；9、托盘；10、围岩；11、导轨；12、推进钻臂；13、钻孔；14、注浆通道；15、注浆通孔；16、出浆孔；17、巷道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1至图10所示，本发明实施例提供一种临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统，包括：

第一支护装置，第一支护装置包括吸盘架01、钻管010和真空泵011，吸盘架01上设有穿孔，钻管010可转动的穿设在穿孔内，钻管010的第一端与真空泵011连接，钻管010的第二端用以与巷道17内的围岩10连接；

第二支护装置，第二支护装置包括锚杆机构、驱动机构、注浆机构和推进机构，锚杆机构包括锚杆4，锚杆4内沿其长度方向设有注浆通道14；驱动机构与锚杆机构连接，用以驱动锚杆4旋转实现钻孔和预紧；注浆机构与锚杆4连接，用以向注浆通道14注浆；推进机构与驱动机构连接，用以推进锚杆4钻进。可以理解的，第一支护装置包括吸盘架01、钻管010和真空泵011，吸盘架01上设有穿孔，钻管010可转动的穿设在穿孔内，实现钻管010与吸盘架01转动连接，便于钻管010对巷道17内的围岩10的钻孔作业。钻管010的第一端与真空泵011连接，钻管010的第二端用以与巷道17内的围岩10连接，真空泵011通过钻管010对巷道17内的围岩10进行负压抽气操作，巷道17内的围岩10内快速形成负压，利用大气压力对围岩10进行可靠的临时支护，提高了支护效果。

进一步地，锚杆机构包括锚杆4，锚杆4内沿其长度方向设有注浆通道14，注浆通道14优选圆柱状，用以使浆液由锚杆4的尾端流入顶端，并注入完成的钻孔13内，实现锚固作用。驱动机构的输出端与锚杆4的尾端连接，用以驱动锚杆4沿不同方向旋转，分别实现钻孔动作和预紧动作。注浆机构与锚杆4的尾端连接，当锚杆4完成钻孔作业后，注浆机构向注浆通道14注浆，最终流入钻孔13内，实现锚固。推进机构的驱动端与锚杆4的尾端连接，在锚杆4旋转钻孔的同时，推进机构沿打孔方向推进锚杆4，使锚杆4钻进，完成钻孔深度。通过第二支护装置实现对巷道17围岩10的永久支护，提高支护效果。

在本发明的一个实施例中，穿孔内设有球轴承04，钻管010穿设在球轴承04内；通过设置球轴承04使钻管010既可产生轴向旋转，又可相对于吸盘架01摆动，调整钻进方向与吸盘架01的夹角。具体的，吸盘架01为圆形盘结构，吸盘架01中心设置有穿孔，球轴承04设置于穿孔内，钻管010穿过球轴承04的中心，钻管010与球轴承04的内球固定连接，其固定方式可以为螺纹连接，也可以采用过盈配合的方式进行连接，当然，上述两种连接方式仅仅为钻管010与球轴承04的内球连接方式中的两种可选方案，其他可实现钻管010与球轴承04的内球固定连接的任意连接方式均在本发明实施例的保护范围内。需要说明的，吸盘架01也可采用矩形盘结构。

吸盘架01的第一侧设有密封套05，密封套05套设在所述钻管010上，密封套05的一端通过法兰盘07与吸盘架01的第一侧连接，密封套05的另一端与套设在钻管010上的轴套06连接。密封套05能够对钻管010与吸盘架01连接位置起到密封作用，密封套05能够跟随钻管010摆动，便于调节钻进方向。密封套05优选柔性材质。轴套06内径与钻管010外径相同，轴套06套接在钻管010外部，钻管010可与吸盘架01产生相对转动。

进一步地，吸盘架01的第一侧通过螺栓连接有法兰盘07，法兰盘07与密封套05共轴线，法兰盘07与吸盘架01的侧壁夹紧密封套05靠近吸盘架01一端的边缘，使密封套05靠近吸盘架01的一端形成密封。通过法兰盘07进行连接具有密封效果好、更牢固、安装方便的效果。

其中，密封套05背离吸盘架01的一端通过粘接和/或密封卡箍与轴套06密封连接，其中，粘接的密封连接形式为，在密封套05背离吸盘架01一端的内壁或轴套06的外壁上涂覆胶水，使密封套05背离吸盘架01一端与轴套06贴合，待胶水凝固后可实现密封套05与轴套06的密封连接。密封卡箍的设置方式为，将密封卡箍套设在密封套05背离吸盘架01一端的外侧，收紧密封卡箍即可实现密封套05与轴套06的密封连接。粘接与密封卡箍两种密封连接方式均可单独使用，也可同时使用，同时使用时密封效果和牢固性更好，当然，并不局限于所列举的两种密封连接方式，还可以根据需要，采用其他适宜的密封连接方式。

在本发明的一个实施例中，密封套05为漏斗状结构，密封套05上开设有第一开口和第二开口，第一开口的直径大于第二开口的直径，第一开口与吸盘架的01第二侧固定连接，第二开口与轴套06的侧壁固定连接。可以理解的，将密封套05设置为漏斗形状能够方便密封套05与吸盘架01、轴套06进行连接固定，并且有益于增加连接位置的密封效果，同时也可方便调整钻进方向。也就是说，密封套05开口较大一端与吸盘架01的第二侧固定连接，密封套05开口较小一端与轴套06的侧壁固定连接。

在本发明的一个实施例中，吸盘架01的与第一侧相背的第二侧设有同圆心不同直径的至少两个环状海绵02，相邻两个环状海绵02的吸盘架01上设有抽气口03。可以理解的，通过设置环状海绵02能够用于吸附固定在巷道17围岩10的表面，以便于进行钻孔、封堵和负压抽气操作。该环状海绵02采用密封海绵制作，具有良好的密封性，且可产生弹性变形，以适应巷道17围岩10侧壁的形状。值得说明的，环状海绵02也可以为其他弹性材质的环形结构，并且，该环形结构优选为圆环形，但并不仅仅限于圆环形，例如正方形环、椭圆形环等闭环结构也应当在本发明的保护范围内。

进一步地，最小半径的环状海绵02的内径不小于球轴承04的外圈的外径，环状海绵02设置在吸盘架01第二侧，并固定连接，其固定方式可以为粘接固定。两个环状海绵02之间形成负压吸附腔，吸盘架01上开设有连通负压吸附腔的抽气口03。将环状海绵02与巷道17围岩10侧壁贴合后，通过负压抽气设备由抽气口03向外抽出负压吸附腔内的空气可使吸盘架01吸附固定在巷道17围岩10侧壁上，使负压吸附腔内产生负压后可通过封堵塞封堵抽气口03，也可通过负压抽气设备为负压吸附腔提供持续的负压，也可以通过在抽气口03内设置单向阀012，从而避免吸盘架01脱离煤体侧壁。需要说明的是，在钻孔抽气过程中产生的负压能够使吸盘架01更加贴近煤体侧壁，吸附效果更好。

在本发明的一个实施例中，钻管010的第一端设有接头套09，真空泵011通过连接管与接头套09连接；接头套09可通过卡接、螺纹连接等方式与钻管010固定连接，通过该接头套09可快速连接真空泵011，进一步提高施工效率。

钻管010内设有单向阀012，实现对钻管010的防堵，防止空气通过钻管010进入围岩10内，破坏负压状态，影响支护效果。

在一个实施例中，轴套06内壁上设置有密封圈08，该密封圈08与轴套06共轴线并通过设置在轴套06内壁上的环形凹槽固定，轴套06设在钻管010上时，密封圈08内壁与钻管010侧壁贴合，从而增加轴套06与钻管010连接位置的密封性。

在本发明的一个实施例中，锚杆4的第一端设有钻头5，钻头5设有与注浆通道14连通的出浆孔16；可以理解的，锚杆4的第一端即锚杆4的尾端设有钻头5，钻头5与锚杆4固定连接，保持同步转动。钻头5转动作用于围岩10上，实现钻孔作业。

进一步地，钻头5上设有与注浆通道14连通的出浆孔16，实现注浆通道14与钻孔13的导通。钻头5为空心结构，套设在锚杆4的尾端，且钻头5的内径大于注浆通道14的直径，钻头5的外径大于锚杆4的外径。钻头5的轴线与锚杆4的轴线重合，出浆孔16设置在钻头5的轴线的一侧，浆液在出浆孔16的流动方向为由锚杆4的顶部朝向锚杆4的尾部，也就是说，注浆机构由锚杆4尾端的注入注浆通道14内，并流入钻头5内，由出浆孔16流入钻孔13的底部，浆液由钻孔13的底部向起始部流动，完成锚固。

锚杆4的第二端沿锚杆4的打孔方向依次设有限位块6、预紧螺母7、调心球垫8和托盘9，锚杆4的第二端设有与预紧螺母7螺接适配的螺纹；可以理解的，锚杆4的第二端即锚杆4的尾端设有限位块6、预紧螺母7、调心球垫8和托盘9，且限位块6、预紧螺母7、调心球垫8和托盘9沿锚杆4的打孔方向依次设置，并均与锚杆4同轴线。

具体的，托盘9套设在锚杆4上，调心球垫8套装在锚杆4上，并与托盘9适配。预紧螺母7与锚杆4第二端的螺纹螺接适配，并作为旋转动力的传递件，也就是说，驱动机构作用于预紧螺母7，预紧螺母7带动锚杆4转动实现钻孔，驱动机构驱动预紧螺母7自转，对调心球垫8产生压力，调心球垫8作用于托盘9，托盘9与围岩10壁适配，实现锚杆4的预紧。

其中，限位块6设置在锚杆4的第二端的端部，且限位块6的垂直于锚杆4轴线方向的尺寸大于预紧螺母7的内径，小于预紧螺母7的外径，也就是说，限位块6起到对预紧螺母7向锚杆4的第二端转动的限位作用，防止预紧螺母7脱离锚杆4。值得说明的，当驱动机构驱动预紧螺母7沿背向锚杆4打孔方向的方向移动时，限位块6对预紧螺母7起到限位作用，防止预紧螺母7脱离锚杆4，此时，锚杆4与预紧螺母7一起转动，实现钻孔13；当驱动机构驱动预紧螺母7沿打孔方向移动时，预紧螺母7相对锚杆4转动，对调心球垫8和托盘9产生压力，实现预紧。

限位块6设有与注浆通道14连通的注浆通孔15，可以理解的，限位块6设置在锚杆4的尾端端侧，且保持同轴线。限位块6设有注浆通孔15，注浆通孔15与注浆通道14同轴线且连通，使得注浆机构通过注浆通孔15与注浆通道14连通，保证在不影响注浆的前提下实现对预紧螺母7的限位作用。

在本发明的一个实施例中，驱动机构包括驱动器2，驱动器2的输出端与预紧螺母7连接，用以驱动预紧螺母7正转或反转。可以理解的，驱动机构包括驱动器2，驱动器2作为钻孔13作业和预紧作业的动力输出部件。驱动器2的输出端与预紧螺母7连接，通过调整驱动器2的输出端的转动方向，实现对预紧螺母7正装或反转的驱动。

具体的，驱动器2的输出端驱动预紧螺母7反转，即逆时针转动，预紧螺母7沿背离打孔方向的方向移动，在限位块6的作用下，使预紧螺母7无法再沿背离打孔方向的方向移动，此时，锚杆4与预紧螺母7同步逆时针转动，完成钻孔13作业；驱动器2的输出端驱动预紧螺母7正转，即顺时针转动，预紧螺母7沿打孔方向移动，此时，预紧螺母7相对锚杆4转动，对调心球垫8和托盘9产生压力，托盘9与围岩10的侧壁作用，实现预紧。

在本发明的一个实施例中，驱动器2为电机、气缸、液压缸或内燃机。可以理解的，驱动器2作为驱动预紧螺母7旋转的动力输出部件，优选电机。

在本发明的一个实施例中，注浆机构包括注浆泵3，注浆泵3的输浆口与注浆通道14连接。可以理解的，注浆泵3用以将锚固剂输入注浆通道14内，进而注入钻孔13内，实现锚固。具体的，注浆泵3固定安装在驱动器2的输出端，预紧螺母7可滑动的镶嵌在注浆泵3的输出端，注浆泵3与驱动器2的输出端同步转动。

在本发明的一个实施例中，推进机构包括基座1和推进钻臂12，推进钻臂12设置在基座1上，推进钻臂12的输出端与驱动机构连接，用以沿打孔方向推进锚杆4。可以理解的，推进机构包括基座1和推进钻臂12，基座1为竖直设置的支撑板，基座1的一端与围岩10侧壁接触，围岩10侧壁支撑基座1。推进钻臂12固定安装在基座1的竖直侧面上，且推进钻臂12的输出端与驱动器2，也就是说，推进钻臂12的输出端沿打孔方向推进驱动器2，注浆泵3和锚杆4均与驱动器2同步移动。推进钻臂12为锚杆4的钻孔13作业输出钻进动力。

在本发明的一个实施例中，基座1上设有沿打孔方向设置的导轨11，驱动机构可滑动的设置在导轨11上。可以理解的，导轨11沿打孔方向设置在基座1的竖直侧面上，且导轨11与推进钻臂12同侧设置。驱动器2可滑动的设置导轨11上，在推进钻臂12的推进作用下，靠近围岩10滑动。在推进钻臂12推进的过程中，导轨11对锚杆4起到支撑和导向的作用。

本发明实施例的还提供一种临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统的施工方法，包括如下步骤：

对巷道17围岩10表面喷涂密封料，并将吸盘架01贴附在密封料上，使钻管010与巷道17围岩10连接，真空泵011抽真空作业至设定压差；

采用驱动机构驱动锚杆4沿第一方向转动，并通过推进机构推进锚杆4钻进至预设深度；

通过注浆机构由注浆通道14向钻孔13内注浆至预设锚固长度；

通过驱动机构驱动锚杆机构中的预紧螺母7沿第二方向转动并预紧。

本发明实施例的一种临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统的施工方法，具体包括如下步骤：

喷涂密封，在巷道17围岩10的侧壁表面喷涂密封料形成密封面，使喷涂范围覆盖整个巷道17围岩10的端面，可以在密封面预留抽气孔或完全密封；

临时支护，通过吸盘架01上的抽气口03进行抽气，使环状海绵02密封吸附在围岩10侧壁的密封面上，若密封面预留抽气孔，如图9所示，调整钻管010对准抽气孔，真空泵011直接抽气吸真空作用，使围岩10内快速形成负压，利用大气压力对围岩10进行可靠的临时支护；若密封面未预留抽气孔，如图10所示，通过钻管010钻取抽气孔后，真空泵011直接抽气吸真空作用，使围岩10内快速形成负压，利用大气压力对围岩10进行可靠的临时支护；此过程中，在浅部围岩10形成压差P，其中，0＜P≤0.1MPa，形成主动的临时支护作用，真空泵011在此过程中持续抽气，至整个施工作业结束，也可以，当P＝0.1Mpa时，真空泵011与钻管010断开连接，利用钻管010中的单向阀012维持压差，至整个施工作业结束；

围岩10钻孔13，根据实际需要在围岩10侧壁上选择待钻孔13位置，将基板设置在围岩10侧壁对应位置，使锚杆4与待钻孔13位置对应；开启驱动器2逆时针反转，带动注浆泵3和预紧螺母7反转，在限位块6的作用下，预紧螺母7带动锚杆4反转，此时，预紧螺母7与锚杆4相对静止；推进钻臂12的输出端推进驱动器2，使得锚杆4钻进，钻头5与围岩10接触并钻孔13作用，当钻孔13深度满足施工要求时，驱动器2停止工作，完成钻孔13作业；

注浆锚固，开启注浆泵3，锚固剂由注浆泵3的输出端依次经过限位块6的注浆通孔15、注浆通道14和出浆孔16进入钻孔13内，并由钻孔13的底部向起始部流动，当满足锚固长度后，注浆泵3停止工作，完成注浆锚固作业；

支护预紧；开启驱动器2顺时针正转，带动注浆泵3和预紧螺母7正转，由于锚杆4锚固在钻孔13内，与围岩10固定连接，预紧螺母7沿打孔方向移动，并不断挤压调心球垫8、托盘9和围岩10，当预紧力满足施工要求时，驱动器2停止工作，完成预紧作业，至此完成永久支护。

本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

本发明实施例提供一种临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统，通过设置吸盘架01，使吸盘架01能够可靠的吸附于巷道17围岩10表面，并通过真空泵011作用于钻管010实现对巷道17围岩10的吸真空作用，能够一次性快速完成钻孔13、封孔、负压抽气三道工序，操作简单，设备可靠，使用该设备可以在巷道17围岩10内快速形成负压，利用大气压力对围岩10进行可靠的临时支护，提高了支护效果；

本发明实施例提供一种临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统，通过在锚杆4内设置注浆通道14，驱动机构驱动锚杆4旋转，同时，推进机构推进锚杆4钻进，实现对围岩10的钻孔13和锚杆4的预紧，注浆机构通过注浆通道14向钻孔13内注浆，实现锚杆4的锚固效果，进而实现了锚杆4支护装置钻孔13、注浆锚固、预紧一体化，结构简单，操作方便，简化施工工序，保证了支护效果，提高支护效率，实现自动化作业。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例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，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统，其特征在于，包括：

第一支护装置，所述第一支护装置包括吸盘架、钻管和真空泵，所述吸盘架上设有穿孔，所述钻管可转动的穿设在所述穿孔内，所述钻管的第一端与所述真空泵连接，所述钻管的第二端用以与巷道围岩连接，所述钻管内设有单向阀；

第二支护装置，所述第二支护装置包括锚杆机构、驱动机构、注浆机构和推进机构，所述锚杆机构包括锚杆，所述锚杆内沿其长度方向设有注浆通道；所述驱动机构与所述锚杆机构连接，用以驱动所述锚杆旋转实现钻孔和预紧；所述注浆机构与所述锚杆连接，用以向所述注浆通道注浆；所述推进机构与所述驱动机构连接，用以推进所述锚杆钻进。

2.根据权利要求1所述的临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统，其特征在于，所述穿孔内设有球轴承，所述钻管穿设在球轴承内；

所述吸盘架的第一侧设有密封套，所述密封套套设在所述钻管上，所述密封套的一端通过法兰盘与所述吸盘架的第一侧连接，所述密封套的另一端与套设在所述钻管上的轴套连接。

3.根据权利要求2所述的临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统，其特征在于，所述密封套为漏斗状结构，所述密封套上开设有第一开口和第二开口，所述第一开口的直径大于所述第二开口的直径，所述第一开口与所述吸盘架的第二侧固定连接，所述第二开口与所述轴套的侧壁固定连接。

4.根据权利要求2所述的临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统，其特征在于，所述吸盘架的与第一侧相背的第二侧设有同圆心不同直径的至少两个环状海绵，相邻两个所述环状海绵之间的所述吸盘架上设有抽气口。

5.根据权利要求1所述的临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统，其特征在于，所述钻管的第一端设有接头套，所述真空泵通过连接管与所述接头套连接。

6.根据权利要求1所述的临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统，其特征在于，所述锚杆的第一端设有钻头，所述钻头设有与所述注浆通道连通的出浆孔；

所述锚杆的第二端沿所述锚杆的打孔方向依次设有限位块、预紧螺母、调心球垫和托盘，所述锚杆的第二端设有与所述预紧螺母螺接适配的螺纹；

所述限位块设有与所述注浆通道连通的注浆通孔。

7.根据权利要求6所述的临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统，其特征在于，所述驱动机构包括驱动器，所述驱动器的输出端与所述预紧螺母连接，用以驱动所述预紧螺母正转或反转。

8.根据权利要求1所述的临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统，其特征在于，所述推进机构包括基座和推进钻臂，所述推进钻臂设置在所述基座上，所述推进钻臂的输出端与所述驱动机构连接，用以沿打孔方向推进所述锚杆。

9.根据权利要求8所述的临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统，其特征在于，所述基座上设有沿打孔方向设置的导轨，所述驱动机构可滑动的设置在所述导轨上。

10.一种如权利要求1至9任一项所述的临时支护与钻注一体化锚杆复合支护系统的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

对巷道围岩表面喷涂密封料，并将所述吸盘架贴附在密封料上，使所述钻管与巷道围岩连接，所述真空泵抽真空作业至设定压差；

采用所述驱动机构驱动所述锚杆沿第一方向转动，并通过所述推进机构推进所述锚杆钻进至预设深度；

通过所述注浆机构由所述注浆通道向钻孔内注浆至预设锚固长度；

通过所述驱动机构驱动所述锚杆机构中的预紧螺母沿第二方向转动并预紧。

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