CN114033426A - 一种自钻式单双液注浆加固装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自钻式单双液注浆加固装置及使用方法,属于煤岩体注浆支护技术领域。所述加固装置包括:自钻式中空管体和注浆接头,所述注浆接头包括套筒、导液器和进液管。中空管体前端连接有钻头,既具备锚杆的特性,又能够代替钻杆,钻至设计深度后无需退杆,管体尾端与注浆接头连接后直接注浆,解决了围岩破碎情况下退钻杆时可能出现的塌孔问题,避免了塌孔处反复通孔,或在附近多次重新钻孔后对围岩的扰动,减少人力物力的投入,保证原有设计能够正常施行;根据现场情况,可选择单液或双液注浆,注入的部分浆液会渗入到围岩裂隙中,提高了锚固质量。该方法可通过人工操纵机器以及全自动化的方式来实现,符合矿山智能自动化的发展趋势。
Description
技术领域
本发明属于煤岩体注浆支护技术领域,具体涉及一种自钻式单双液注浆加固装置及使用方法。
背景技术
在煤矿、金属矿山、隧道以及其他岩土工程中,对于受开挖、临近巷道掘进、工作面推进等采动影响以及受地质构造影响导致的围岩自身较破碎的情况,传统锚固技术的缺点主要有以下几各方面:1)在普通锚杆的安装过程中,需退出钻杆后,再使用锚杆推锚固剂至孔底,若周围煤岩体地质条件较差,在退钻杆时可能会出现塌孔现象,导致推锚固剂时,锚固剂会在塌孔处破裂,容易出现锚固质量不达标的情况,需要将塌孔处重新打通,或在附近重新多次钻孔后再安装锚杆,甚至多次钻孔后也无法成功安装锚杆,不仅人力物力的投入大大增加,对原本较松散破碎围岩的完整性和强度也产生了进一步的破坏,且原有设计形式无法得到保证;2)传统锚杆安装过程较繁琐,支护推进速度较慢,而随着巷道掘进技术的日益发展,掘进工作面的推进速度日益加快,若仍采用传统锚固方式,则可能出现采掘接序紧张的问题;3)普通中空注浆锚杆所注浆液的凝固时间较长,对于围岩结构较破碎的巷道也会出现采掘接序紧张的问题。因此,实际工程迫切需要一种能够实现钻、锚以及单双液注浆功能于一体的装置及简便、高效的施工工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够实现快速注浆锚固的一种自钻式单双液注浆加固装置及使用方法。
为实现上述目的,本发明是通过如下技术方案实现的:
一种自钻式单双液注浆加固装置,其特征在于,包括:注浆接头和自钻式中空管体;所述注浆接头包括套筒、导液器和进液管;
A所述套筒侧面有两个沿径向分布且贯穿套筒的通孔一和通孔二;
B所述导液器外侧有两环向凹槽,套筒套设于导液器外侧,使两环向凹槽处形成两条独立的环向进液通道,所述独立的环向进液通道分别与通孔一和通孔二相连通,沿导液器中轴线的两侧各有一条竖向盲孔,所述两条竖向盲孔孔底各有一条与环向进液通道相连通的水平盲孔,导液器上方及下方均有高于套筒的凸起,所述上方凸起为与中空管体相连接的出液口且两条竖向盲孔共用一个出液口,所述下方凸起为连接块;
C所述进液管包含两个进液管,分别为三通进液管一和四通进液管二,所述三通进液管一包括直通管一和支管一,所述四通进液管二包括直通管二、支管二和支管三,直通管一和直通管二的一端分别通过通孔一和通孔二与对应的环向进液通道相连通,另一端均连接注液管,支管一和支管二均连接高压风管,支管三连接高压水管,两进液管的直通管连接有注液管的一端和支管上连接有高压风和高压水管的一端均设有单向止逆阀,所述单向止逆阀包括止逆弹簧和止逆钢球,所述止逆钢球均位于靠近管口位置处;
D所述自钻式中空管体的端部与钻头连接,所述钻头的轴向和径向均有出浆孔,所述出浆孔与自钻式中空管体内部通道相连通,所述自钻式中空管体的尾端设置有止浆塞、托盘和螺母,管体尾部设置有堵浆螺帽。
所述套筒与导液器的连接方式为螺接、焊接或过盈装配的任意一种。
所述导液器下方凸起为三方、四方、六方、多棱柱的任意一种,所述导液器上方凸起为设有内螺纹的空心圆柱体结构。
所述导液器的环向通道为全部圆环或部分圆环。
所述两直通管另一端连接的注液管可注入同种浆液或不同浆液。
所述自钻式中空管体的端部通过内螺纹或外螺纹,与带有外螺纹或内螺纹的钻头相螺接,中空管体的尾部设置有外螺纹,其余部分设置有间距较大的螺旋突起或管体外表光滑的空心圆柱体结构。
采用所述的一种自钻式单双液注浆加固装置的使用方法,包括以下步骤:
S1:将自钻式中空管体尾端与钻进装置通过钻杆连接套相连接,然后将管体移至煤岩壁要钻孔的位置,开启钻进装置进行钻孔,钻至设计深度后,注入高压风清理孔底,并卸下钻进装置。
S2:将注浆接头的上方凸起与中空管体尾端相螺接,然后将直通管一和直通管二的另一端与注液管相连接,注入同种浆液或不同浆液,并通过控制两种浆液的比例,先注入缓凝浆液,再注入速凝浆液进行全长、加长或端头注浆加固;当注入的浆液量达到全长、加长或端头加固的要求后,停止注浆并及时撤下注浆接头,待加固部分达到设计强度后,施加预紧力,并安装托盘和螺母。
S3:撤下注浆接头,并及时连接高压水管和高压风管,先注入高压水,对剩余浆液进行稀释的同时冲走残余浆液,再注入高压风,吹走残余浆液及内部积水。
所述步骤S2:当围岩地质条件较好时,进行端头注浆加固;当围岩地质条件较差时,进行全长或加长注浆加固。当所注浆液较为稀稠,或进行全长注浆加固时,需在注浆前将止浆塞从管体尾端旋至钻孔孔口处并在注浆结束后于管体尾部旋紧堵浆螺帽;当所注浆液较粘稠,可在钻孔内进行端头及加长加固时,则无需安装止浆塞和堵浆螺帽。
本发明的有益效果:
(1)相比较传统的锚固方式,使用自钻式中空管体钻至设计深度后,可直接进行注浆锚固,且需要的锚固时间更短,可以有效缓解采掘接续紧张的问题,效率高;
(2)端部连接有钻头的自钻式中空管体代替钻杆,完成钻孔后无需退杆,解决了在破碎围岩条件下退杆时可能发生的塌孔问题,避免了在塌孔处反复通孔,或在附近重新多次钻孔后对围岩的扰动,减少了人力物力的投入,保证了原有设计形式能够正常施行;
(3)注浆锚固过程中,注入钻孔内的部分浆液会渗入到围岩裂隙中,使中空管体具有注浆锚杆的效果,可避免残留在煤岩体裂隙内的气体和液体对钻孔内锚固剂的腐蚀。
(4)所注浆液充满钻孔与管体之间的空隙,解决了传统锚固方式中容易出现的锚固不充分的问题,从而达到理想化的锚固效果。
附图说明
图1为本发明实例提供的一种自钻式单双液注浆加固装置正视结构图;
图2为本发明实例提供的一种注浆接头剖面图;
图3为本发明实例提供的一种注浆接头套筒剖面图;
图4为本发明实例提供的一种注浆接头导液器正视结构图;
图5为本发明实例提供的一种注浆接头导液器剖面图;
图6为本发明实例提供的一种注浆接头A进液管剖面图;
图7为本发明实例提供的一种注浆接头B进液管剖面图;
图8为本发明实例提供的一种自钻式中空管体正视结构图。
图1-图8中:1、套筒,2、导液器,3、进液管,4、通孔一,5、通孔二,6、环向进液通道,7、竖向盲孔,8、水平盲孔,9、出液口,10、连接块,11、进液管一,12、进液管二,13、直通管一,14、支管一,15、直通管二,16、支管二,17、支管三,18、止逆弹簧,19、止逆钢球,20、自钻式中空管体,21、钻头,22、出浆口,23、止浆塞,24、托盘,25、螺母,26、堵浆螺帽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明,但不构成对本发明的任何限制。
实施例1
如图1-图8所示,一种自钻式单双液注浆加固装置,包括:注浆接头和自钻式中空管体;所述注浆接头包括套筒1、导液器2和进液管3;
A所述套筒1侧面有两个沿径向分布且贯穿套筒的通孔一4和通孔二5;
B所述导液器2外侧有两环向凹槽,套筒1套设于导液器2外侧,连接方式为螺接、焊接或过盈装配的任意一种,使两环向凹槽处形成两条独立的全部圆环或部分圆环的环向进液通道6,所述独立的环向进液通道6分别与通孔一4和通孔二5相连通,沿导液器2中轴线的两侧各有一条竖向盲孔7,所述两条竖向盲孔7孔底各有一条与环向进液通道6相连通的水平盲孔8,导液器2上方及下方均有高于套筒1的凸起,所述上方凸起为与中空管体相连接的出液口9,所述出液口9为设有内螺纹的空心圆柱体结构且两条竖向盲孔7共用一个出液口9,所述下方凸起为连接块10,所述连接块10为四方、六方和圆柱结构的任意一种;
C所述进液管3包含两个进液管,分别为三通进液管一11和四通进液管二12,所述三通进液管一11包括直通管一13和支管一14,所述四通进液管二12包括直通管二15、支管二16和支管三17,直通管一13和直通管二15的一端分别通过通孔一4和通孔二5与对应的环向进液通道6相连通,另一端均连接注液管,且注液管可注入同种浆液或不同浆液,支管一14和支管二16均连接高压风管,支管三17连接高压水管,两进液管的直通管连接有注液管的一端和支管上连接有高压风和高压水管的一端均设有单向止逆阀,所述止逆阀包括止逆弹簧17和止逆钢球18,所述止逆钢球18均位于靠近管口位置处;
D所述自钻式中空管体20的端部通过内螺纹或外螺纹,与带有外螺纹或内螺纹的钻头21相螺接,中空管体的尾部设置有外螺纹,其余部分为设置有间距较大的螺旋突起或管体外表光滑的空心圆柱体结构,所述钻头21的轴向和径向均有出浆孔22,所述出浆孔22与自钻式中空管体20内部通道相连通,所述自钻式中空管体21的另一端设置有止浆塞23、托盘24和螺母25,管体尾部设置有堵浆螺帽26。
实施例2
采用所述的一种自钻式单双液注浆加固装置的使用方法,包括以下步骤:
S1:将自钻式中空管体尾端与钻进装置通过钻杆连接套相连接,然后将管体移至煤岩壁要钻孔的位置,开启钻进装置进行钻孔,钻至设计深度后,注入高压风清理孔底,并卸下钻进装置。
S2:先将止浆塞从管体尾端旋至钻孔孔口处,再将注浆接头的上方凸起与中空管体尾端相螺接,直通管一连接双液注浆的A液注液管,直通管二连接双液注浆的B液注液管,通过控制两种浆液的比例,先注入缓凝浆液,再注入速凝浆液进行全长加固。当注入的浆液量达到全长加固要求后,停止注浆并及时撤下注浆接头,同时将堵浆螺帽在管体尾部旋紧。待加固部分达到设计强度后,施加预紧力,并安装托盘和螺母。
S3:撤下注浆接头,并及时连接高压水管和高压风管,先注入高压水,对剩余浆液进行稀释的同时冲走残余浆液,再注入高压风,吹走残余浆液及内部积水。
施工方法中所述的注浆过程中:当围岩地质条件较好时,进行端头注浆加固;当围岩地质条件较差时,进行全长或加长注浆加固。
实施例3
连接同种浆液注液管进行全长注浆加固,其他步骤与实施例2相同。
实施例4
注液管所注浆液为化学浆AB液并进行加长加固,此时,可不安装止浆塞,其他步骤与实施例2相同。
实施例5
注液管所注浆液为化学浆AB液并进行端头加固,此时,可不安装止浆塞,其他步骤与实施例2相同。
Claims (8)
1.一种自钻式单双液注浆加固装置,其特征在于,包括:注浆接头和自钻式中空管体;所述注浆接头包括套筒、导液器和进液管;
A所述套筒侧面有两个沿径向分布且贯穿套筒的通孔一和通孔二;
B所述导液器外侧有两环向凹槽,套筒套设于导液器外侧,使两环向凹槽处形成两条独立的环向进液通道,所述独立的环向进液通道分别与通孔一和通孔二相连通,沿导液器中轴线的两侧各有一条竖向盲孔,所述两条竖向盲孔孔底各有一条分别与两环向进液通道相连通的水平盲孔,导液器上方及下方均有高于套筒的凸起,所述上方凸起为与中空管体相连接的出液口且两条竖向盲孔共用一个出液口,所述下方凸起为连接块;
C所述进液管包含两个进液管,分别为三通进液管一和四通进液管二,所述三通进液管一包括直通管一和支管一,所述四通进液管二包括直通管二、支管二和支管三,直通管一和直通管二的一端分别通过通孔一和通孔二与对应的环向进液通道相连通,另一端均连接注液管,支管一和支管二均连接高压风管,支管三连接高压水管;两进液管的直通管连接有注液管的一端和支管上连接有高压风和高压水管的一端均设有单向止逆阀,所述单向止逆阀包括止逆弹簧和止逆钢球,所述止逆钢球均位于靠近管口位置处;
D所述自钻式中空管体的端部与钻头连接,所述钻头的轴向和径向均有出浆孔,所述出浆孔与自钻式中空管体内部通道相连通,所述自钻式中空管体的尾端设置有止浆塞、托盘和螺母,管体尾部设置有堵浆螺帽。
2.根据权利要求1所述一种自钻式单双液注浆加固装置,其特征在于:所述套筒与导液器的连接方式为螺接、焊接或过盈装配的任意一种。
3.根据权利要求1所述一种自钻式单双液注浆加固装置,其特征在于:所述导液器下方凸起为三方、四方、六方、多棱柱的任意一种,所述导液器上方凸起为设有内螺纹的空心圆柱体结构。
4.根据权利要求1所述一种自钻式单双液注浆加固装置,其特征在于:所述导液器的环向通道为全部圆环或部分圆环。
5.根据权利要求1所述一种自钻式单双液注浆加固装置,其特征在于:所述两直通管另一端连接的注液管可注入同种浆液或不同浆液。
6.根据权利要求1所述一种自钻式单双液注浆加固装置,其特征在于:所述自钻式中空管体的端部通过内螺纹或外螺纹,与带有外螺纹或内螺纹的钻头相螺接,中空管体的尾端设置有外螺纹,其余部分为设置有间距较大的螺旋突起或管体外表光滑的空心圆柱体结构。
7.一种权利要求1所述的自钻式单双液注浆加固装置的使用方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:将自钻式中空管体尾端与钻进装置通过钻杆连接套相连接,然后将管体移至煤岩壁要钻孔的位置,开启钻进装置进行钻孔,钻至设计深度后,注入高压风清理孔底,并卸下钻进装置;
S2:将注浆接头的上方凸起与中空管体尾端相螺接,然后将直通管一和直通管二的另一端与注液管相连接,注入同种浆液或不同浆液,并通过控制两种浆液的比例,先注入缓凝浆液,再注入速凝浆液进行全长、加长或端头注浆加固;当注入的浆液量达到全长、加长或端头加固的要求后,停止注浆并及时撤下注浆接头,待加固部分达到设计强度后,施加预紧力,并安装托盘和螺母;
S3:撤下注浆接头,并及时连接高压水管和高压风管,先注入高压水,对剩余浆液进行稀释的同时冲走残余浆液,再注入高压风,吹走残余浆液及内部积水。
8.根据权利要求7所述的自钻式单双液注浆加固装置的使用方法,其特征在于,所述步骤S2包括:
当围岩地质条件较好时,进行端头注浆加固;当围岩地质条件较差时,进行全长或加长注浆加固;当所注浆液较为稀稠,或进行全长注浆加固时,需在注浆前将止浆塞从管体尾端旋至钻孔孔口处并在注浆结束后于管体尾部旋紧堵浆螺帽;当所注浆液较粘稠,可在钻孔内进行端头及加长加固时,则无需安装止浆塞和堵浆螺帽。
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