CN112360506A - 一种钻注一体化锚杆施工装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及煤矿巷道支护技术领域，提供了一种钻注一体化锚杆施工装置及施工方法。本发明实施例提供的钻注一体化锚杆施工装置，包括：轴套，轴套的侧壁上开设有两个位于不同高度的通道，两个通道分别用于注入钻孔过程中所需要的水、锚固材料和空气；旋转轴，旋转轴可旋转地设置于轴套内，且旋转轴的顶部设置有用于连接锚杆的接口槽，旋转轴的底部设置有用于安装驱动器的驱动器接口；其中，两个通道分别与旋转轴的内部连通，以将水、锚固材料和空气通过旋转轴并经由接口槽送入到锚杆中。本发明实施例提供的锚杆施工装置，简化了锚杆支护作业工艺的复杂程度，提高了锚杆的施工效率。

Description

一种钻注一体化锚杆施工装置及施工方法

技术领域

本发明涉及煤矿巷道支护技术领域，尤其涉及一种钻注一体化锚杆施工装置及施工方法。

背景技术

目前，我国煤矿巷道成巷速度慢，机械化、自动化水平较低，严重制约了煤矿产能的提升。影响成巷速度的主要因素为锚杆支护工艺复杂，施工速度慢。煤矿巷道锚杆支护施工工艺包括：钻孔、人工送入锚固剂、安装锚杆并搅拌锚固剂和预紧锚杆，整个施工工期耗时长，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。因此，如何通过一体化装置来综合实现锚杆钻孔、锚固与预紧锚杆，避免人工安装锚固剂和切换施工机具造成的支护效率低下，简化支护作业工艺，已成为提高锚杆支护效率，实现巷道高效快速掘进的有效途径。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明实施例提供了一种钻注一体化锚杆施工装置及施工方法。

根据本发明的一个方面，本发明实施例提供的钻注一体化锚杆施工装置包括：轴套，所述轴套的侧壁上开设有两个位于不同高度的通道，两个所述通道分别用于注入钻孔和锚注过程中所需要的水、锚固材料和空气；旋转轴，所述旋转轴可旋转地设置于所述轴套内，且所述旋转轴的顶部形成有用于连接锚杆的接口槽，所述旋转轴的底部设置有用于安装驱动器的驱动器接口；其中，两个所述通道分别与所述旋转轴的内部连通，以将水、锚固材料和空气通过所述旋转轴并经由所述接口槽送入到所述锚杆中。

根据本发明的一个实施例，所述旋转轴上开设有与所述通道相对应的环形槽，每个所述环形槽分别与其中一个所述通道相连通。

根据本发明的一个实施例，所述旋转轴的内部形成有两个通路，每个所述通路的第一端与所述接口槽连通；每个所述通路的第二端分别与所述环形槽连通。

根据本发明的一个实施例，两个所述通道中任意一个通道注入水，并且两个所述通道分别注入不同组分的锚固材料。

根据本发明的一个实施例，还包括多个密封圈，所述密封圈的内圈套接在所述旋转轴上，所述密封圈的外圈与所述轴套的内壁相抵，并且所述密封圈设置在两个所述通道之间。

根据本发明的一个实施例，还包括上轴承和下轴承，其中，所述上轴承设置在所述旋转轴与所述轴套的顶部形成的间隙中，所述下轴承设置在所述旋转轴与所述轴套的底部形成的间隙中，以使所述旋转轴能够在所述轴套内旋转。

根据本发明的一个实施例，两个所述通道包括第一通道和第二通道，所述第一通道位于所述上轴承和所述第二通道之间，所述密封圈还设置在所述上轴承与所述第一通道之间，以及所述下轴承与所述第二通道之间。

根据本发明的一个实施例，还包括固定底座，所述固定底座与所述轴套固定连接，用于固定所述轴套。

根据本发明的另一个方面，本发明实施例提供的施工方法，包括：驱动器逆时针旋转带动旋转轴旋转，进而带动锚杆旋转实现钻孔；同时开启两个通道，分别注入不同组分的锚固材料，将所述锚固材料通过所述旋转轴内部的两个通路传送至锚杆内进行混合，再传送至所述锚杆与孔的环形间隙中进行锚注；关闭两个所述通道并驱动所述驱动器顺时针旋转，带动所述锚杆上的预紧螺母转动，进而对所述锚杆进行预紧。

根据本发明的一个实施例，在开始执行所述钻孔步骤时，开启其中一个通道并注入水，将水通过所述旋转轴内部的一个通路传送至接口槽内，以为钻孔作业提供钻头冷却和出渣用水，然后关闭水源并同时开启两个所述通道。

本发明实施例提供的钻注一体化锚杆施工装置，通过在旋转轴上设置接口连接锚杆和驱动器，在驱动器驱动下，旋转轴旋转带动锚杆和预紧螺母旋转，进而实现钻孔和预紧；通过在轴套的侧壁开设通道与旋转轴的内部连通，以将锚固材料传送至锚杆与所钻孔的环形间隙中，进行锚注，避免了人工安装锚固剂和切换工具，简化了锚杆支护作业工艺的复杂程度，显著地提高了锚杆的支护效率，实现了巷道高效快速支护。

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为本发明实施例提供的钻注一体化锚杆施工装置的主视图；

图2为图1中所示实施例的剖面示意图。

附图标记说明：

1-接口槽；2-旋转轴；3-上轴承；4-轴套；5-通路；6-环形槽；7-第一通道；8-第二通道；9-下轴承；10-驱动器接口；11-密封圈；12-固定底座。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，或一体地连接；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，可以是两个元件内部的连通。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中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。

现参照图1和图2，对本发明提供的实施例进行描述。应当理解的是，以下所述仅是本发明的示意性实施方式，并不对本发明构成任何特别限定。

图1为本发明实施例提供的钻注一体化锚杆施工装置的主视图，图2为图1中所示实施例的剖面示意图。如图1和图2所示，在本发明的一个实施例中，钻注一体化锚杆施工装置包括旋转轴2和轴套4。

具体来说，轴套4的侧壁上开设有两个位于不同高度的通道，两个通道分别用于注入钻孔和锚固过程中所需要的水、锚固材料和空气。旋转轴2可旋转地设置于轴套4内，且旋转轴2的顶部形成有用于连接锚杆的接口槽1，旋转轴2的底部设置有用于安装驱动器的驱动器接口10。其中，两个通道分别与旋转轴2的内部连通，以将水、锚固材料和空气通过旋转轴2并经由接口槽1送入到锚杆中。

具体地，本发明实施例提供的钻注一体化锚杆施工装置包括轴套4，轴套4的侧壁上开设有两个分别位于不同高度的通道，即第一通道7和第二通道8。两个通道中的任一个均可注入水，为钻注一体化锚杆施工装置钻孔时提供钻头冷却用水和出渣用水。在钻孔后，关闭水源，两个通道中分别注入不同组分的锚固材料，以将锚杆锚固在所钻的孔内。之后，两个通道还需同时注入水和空气，以冲刷两个通道，避免锚固材料在装置内部结晶凝结。

在本发明的一个实施例中，旋转轴2与轴套4同轴设置，且旋转轴2可旋转地设置于轴套4内。具体地，旋转轴2可在轴套4内顺时针或逆时针旋转。旋转轴2的顶部形成有接口槽1，用于连接锚杆；底部设置有驱动器接口10，用于安装驱动器。在驱动器的驱动下，旋转轴2在轴套4内旋转，进而带动锚杆旋转，以实现锚杆钻孔。在锚注后，驱动器反方向旋转，旋转轴2在轴套4中旋转，带动锚杆反方向旋转，以将锚杆预紧。

进一步地，两个通道分别与旋转轴2的内部连通，以将水、锚固材料和空气通过旋转轴2并经由接口槽1送入到锚杆中，进而实现钻头冷却、出渣以及锚注。

本发明实施例提供的钻注一体化锚杆施工装置，通过在旋转轴上设置接口连接锚杆和驱动器，在驱动器驱动下，旋转轴旋转带动锚杆旋转，进而实现钻孔和预紧；通过在轴套的侧壁开设通道与旋转轴的内部连通，以将锚固材料传送至锚杆与所钻孔的环形间隙中，进行锚注，避免了人工安装锚固剂和切换工具，简化了锚杆支护作业工艺的复杂程度，显著地提高了锚杆的支护效率，实现了巷道高效快速支护。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，旋转轴2上开设有与通道相对应的环形槽6，每个环形槽6分别与其中一个通道相连通。具体地，在旋转轴2的侧壁上分别开设有与第一通道7和第二通道8相对应的环形槽6，两个环形槽6分别与第一通道7和第二通道8连通，以将钻孔和锚固过程中所需要的水、锚固材料和空气传送至旋转轴2的环形槽6中。

在本发明的一个实施例中，旋转轴2的内部形成有两个通路5，每个通路5的第一端与接口槽1连通；每个通路5的第二端分别与环形槽6连通。

具体地，旋转轴2的内部形成有两个通路5，可选地，在本发明的一个实施例中，两个通路5均为L型，但不仅限于此形状。两个通路5的第一端均与接口槽1连通，两个通路5的第二端分别与环形槽6连通，以将钻孔和锚固过程中需要的水、锚固材料和空气由第一通道7和第二通道8传送至接口槽1中，进而传送至锚杆的内部。需要说明的是，锚杆为中空杆。另外，第一通道7和第二通道8分别用于注入不同组分的锚固材料，如第一通道7注入A组分锚固材料，第二通道8注入B组分锚固材料，然后两种组分的锚固材料在锚杆中充分混合，再进入锚杆与钻孔形成的环形间隙中凝固，实现锚固。此处应当理解的是，第一通道7和第二通道8中所注入的A组分锚固材料和B组分锚固材料均为常规锚注施工领域中的常规材料，本发明并不涉及对这些材料的改进，因此本发明并未在此进行举例说明。

参照图2，在本发明的一个实施例中，钻注一体化锚杆施工装置还包括多个密封圈11，密封圈11的内圈套接在旋转轴2上，密封圈11的外圈与轴套4的内壁相抵，并且密封圈11设置在如上所述的两个通道之间。

具体地，为避免A组分的锚固材料和B组分的锚固材料在钻注一体化锚杆施工装置内部接触发生反应而导致装置堵塞，在第一通道7的上方、第一通道7和第二通道8之间以及第二通道8的下方均设置有密封圈11。为保证密封效果，密封圈11的数量可根据具体工况而定。在本发明的一个实施例中，可选地，在第一通道7和第二通道8之间设置有3个密封圈11，以保证A组分和B组分的锚固材料不会产生接触。

继续参照图2，在本发明的一个实施例中，钻注一体化锚杆施工装置还包括上轴承3和下轴承9，上轴承3设置在旋转轴2与轴套4的顶部形成的间隙中，下轴承9设置在旋转轴2与轴套4的底部形成的间隙中，以使旋转轴2能够在轴套4内旋转。

具体地，在本发明的一个实施例中，可选地，上轴承3和下轴承9为锥形轴承。进一步地，第一通道7位于上轴承3和第二通道8之间，为了防止锚固材料腐蚀轴承，在本发明的一个实施例中，密封圈11还设置在上轴承3与第一通道7之间以及下轴承9与第二通道8之间。同理，密封圈11的具体数量可根据所采用的密封圈11的密封性能具体决定。

在本发明的一个实施例中，钻注一体化锚杆施工装置还包括固定底座12，固定底座12与轴套4固定连接，用于固定轴套4。

本发明实施例提供的钻注一体化锚杆施工装置，通过集成传统的钻孔、人工上锚固剂、预紧锚杆三个工艺环节于一体，简化了巷道支护的工艺流程，同时把传统工艺中的钻孔机具、预紧机具等多种施工机具简化为一种多功能装置，显著提高了锚杆支护的施工效率，同时降低了工人的劳动强度。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种利用钻注一体化锚杆施工装置施工的方法，包括以下步骤：

驱动器逆时针旋转带动旋转轴2旋转，进而带动锚杆旋转实现钻孔；

同时开启两个通道，分别注入不同组分的锚固材料，将锚固材料通过旋转轴2内部的两个通路5传送至锚杆内进行混合，再传送至锚杆与孔的环形间隙中进行锚注；

关闭两个通道并驱动驱动器顺时针旋转，带动锚杆上的预紧螺母转动，进而对锚杆进行预紧。

进一步地，在一个实施例中，该方法还可以包括以下步骤：

在执行钻孔步骤之后，开启其中一个通道并注入水，将水通过旋转轴2内部的一个通路5传送至接口槽1内，以为钻孔作业提供钻头冷却和出渣用水，然后关闭水源并同时开启两个通道。

具体地，旋转轴2的驱动器接口10连接驱动器，接口槽1连接锚杆，驱动驱动器逆时针旋转带动旋转轴2旋转，进而带动锚杆逆时针旋转钻进。此时，开启第一通道7或者第二通道8，注入水，水由第一通道7或第二通道8进入旋转轴2内部的通路5中，进而通过接口槽1进入至锚杆内孔中，为锚杆钻孔提供钻头冷却和出渣用水。

锚杆钻孔完成后，关闭水源。同时开启第一通道7和第二通道8，并分别注入不同组分的锚固材料。例如：A组分的锚固材料注入第一通道7中，B组分的锚固材料注入第二通道8中，两种锚固材料通过通路5和接口槽1进入锚杆的内部，在锚杆内孔中充分混合后进入锚杆和钻孔所形成的环形间隙中凝固实现锚固，当锚固材料的流量达到锚注工艺的预设值后关闭第一通道7和第二通道8。

然后，驱动器顺时针旋转，旋转轴2带动锚杆顺时针旋转，进而带动锚杆尾部的预紧螺母顺时针旋转，实现对锚杆施加预紧力。

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。

Claims (10)

1.一种钻注一体化锚杆施工装置，其特征在于，包括：

轴套，所述轴套的侧壁上开设有两个位于不同高度的通道，两个所述通道分别用于注入钻孔和锚注过程中所需要的水、锚固材料和空气；

旋转轴，所述旋转轴可旋转地设置于所述轴套内，且所述旋转轴的顶部设置有用于连接锚杆的接口槽，所述旋转轴的底部设置有用于安装驱动器的驱动器接口；

其中，两个所述通道分别与所述旋转轴的内部连通，以将水、锚固材料和空气通过所述旋转轴并经由所述接口槽送入到所述锚杆中。

2.根据权利要求1所述的钻注一体化锚杆施工装置，其特征在于，所述旋转轴上开设有与所述通道相对应的环形槽，每个所述环形槽分别与其中一个所述通道相连通。

3.根据权利要求2所述的钻注一体化锚杆施工装置，其特征在于，所述旋转轴的内部形成有两个通路，每个所述通路的第一端与所述接口槽连通；每个所述通路的第二端分别与所述环形槽连通。

4.根据权利要求1所述的钻注一体化锚杆施工装置，其特征在于，两个所述通道中任意一个通道注入水，并且两个所述通道分别注入不同组分的锚固材料。

5.根据权利要求1所述的钻注一体化锚杆施工装置，其特征在于，还包括多个密封圈，所述密封圈的内圈套接在所述旋转轴上，所述密封圈的外圈与所述轴套的内壁相抵，并且所述密封圈设置在两个所述通道之间。

6.根据权利要求5所述的钻注一体化锚杆施工装置，其特征在于，还包括上轴承和下轴承，其中，所述上轴承设置在所述旋转轴与所述轴套的顶部形成的间隙中，所述下轴承设置在所述旋转轴与所述轴套的底部形成的间隙中，以使所述旋转轴能够在所述轴套内旋转。

7.根据权利要求6所述的钻注一体化锚杆施工装置，其特征在于，两个所述通道包括第一通道和第二通道，所述第一通道位于所述上轴承和所述第二通道之间，所述密封圈还设置在所述上轴承与所述第一通道之间，以及所述下轴承与所述第二通道之间。

8.根据权利要求1所述的钻注一体化锚杆施工装置，其特征在于，还包括固定底座，所述固定底座与所述轴套固定连接，用于固定所述轴套。

9.一种利用权利要求1-8中任一项所述的钻注一体化锚杆施工装置施工的方法，其特征在于，包括：

驱动器逆时针旋转带动旋转轴旋转，进而带动锚杆旋转实现钻孔；

同时开启两个通道，分别注入不同组分的锚固材料，将所述锚固材料通过所述旋转轴内部的两个通路传送至锚杆内进行混合，再传送至所述锚杆与孔的环形间隙中进行锚固；

关闭两个所述通道并驱动所述驱动器顺时针旋转，带动所述锚杆上的预紧螺母转动，对所述锚杆进行预紧。

10.根据权利要求9所述的施工方法，其特征在于，还包括：

在开始执行所述钻孔，开启其中一个通道并注入水，将水通过所述旋转轴内部的一个通路传送至接口槽内，以为钻孔作业提供钻头冷却和出渣用水，然后关闭水源并同时开启两个所述通道。

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