CN207583408U - 一种用于破碎围岩巷道的可控注浆加固装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于破碎围岩巷道的可控注浆加固装置，包括注浆锚杆、固定式止浆塞、可移式止浆塞、自动伸长式堵孔装置；所述的注浆锚杆中部、前部侧壁上设有局部注浆孔，注浆锚杆表面设有螺纹；注浆锚杆中部局部注浆孔处外表面上设有固定式止浆塞、可移式止浆塞、自动伸长式堵孔装置，可移式止浆塞与自动伸长式堵孔装置连接，可移式止浆塞与固定式止浆塞相对设置；所述的自动伸长式堵孔装置能够预设压力，当注浆压力达到预设压力时能够沿锚杆轴线自动伸长。本实用新型能根据围岩破碎情况进行自动调整控制注浆范围，对破碎围岩支护效果好、注浆量少，能大大减少注浆成本，保证破碎围岩巷道长期稳定。

Description

一种用于破碎围岩巷道的可控注浆加固装置

技术领域

本实用新型属于煤矿巷道工程变形巷道围岩控制技术领域，特别是涉及一种用于破碎围岩巷道的可控注浆加固装置。

背景技术

近年来，由于地壳浅部煤层赋存条件较好的矿产资源的逐渐减少，必然使得人类着眼于赋存条件较为复杂的煤层矿产开采，这类煤层开采往往面临高地应力、大构造带、高瓦斯压力等极为棘手的综合性难题。复杂条件下破碎煤岩体巷道的掘进与维护由于其特殊性原因（近距离上下煤层开采、再生顶板破碎、保留煤柱留设较小等）普遍存在围岩稳定性差、支护难度大、安全性差等问题。锚杆、锚索是一种主动支护形式，但其锚固的岩体为一些极为破碎或松散的岩体，围岩的可锚性较差。常常表现在支护后，围岩与锚杆共同变形或者滑移，支护效果不明显，在支护后的一段时间内必须通过返修扩帮、拉底等作业才能满足进一步的生产要求。此外，由于围岩破碎，锚固在巷道围岩壁上的锚杆托盘和螺母受力之后，常常也会陷入破碎岩体中，导致锚杆发生扭曲，受力不均，因此，当煤矿井下在此类破碎煤岩体中开掘巷道时就放弃了锚杆作为主动支护。

遇到此类破碎煤岩体巷道时，煤矿井下使用更多考虑的支护方式还是以金属支架作为被动支护为主，然而，使用金属支架等被动支护方式，仅依靠支护本身的强度，很难承受高地应力和蠕变的作用，在受到各种应力扰动后，如“网兜”等非常明显的变形现象在巷道内随处可见，难以满足支护和生产要求。为了寻求更好的支护方式，有些煤矿遇到此类破碎巷道尝试了中空全长注浆锚杆和金属支架支护，支护效果得到了改善，但是从经济效益问题和支护效果来看，利用这种支护方式，无法控制注浆范围，注浆非常量大，施工成本和劳动强度都会相应地加大。而在实际生产时，往往不需要进行全长注浆支护，即控制局部阶段式注浆范围的支护方式效果显著。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种能根据围岩破碎情况进行自动调整控制注浆范围，对破碎围岩支护效果好、注浆量和生产成本低的用于破碎围岩巷道的可控注浆加固装置，它能够充分发挥注浆锚杆和U型钢支架的主动和被动支护作用，达到“内外”耦合对破碎围岩共同支护，保证支护结构和破碎围岩长期稳定。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案是：一种用于破碎围岩巷道的可控注浆加固装置，包括注浆锚杆、固定式止浆塞、可移式止浆塞、自动伸长式堵孔装置；所述的注浆锚杆中部、前部侧壁上设有局部注浆孔，注浆锚杆表面设有螺纹；注浆锚杆中部局部注浆孔处外表面上设有固定式止浆塞、可移式止浆塞、自动伸长式堵孔装置，可移式止浆塞与自动伸长式堵孔装置连接，可移式止浆塞与固定式止浆塞相对设置；所述的自动伸长式堵孔装置能够预设压力，当注浆压力达到预设压力时能够沿锚杆轴线自动伸长。

上述的用于破碎围岩巷道的可控注浆加固装置中，还包括U型钢支架、托盘、螺母及锚杆端部堵浆塞，所述的U型钢支架、托盘、螺母及锚杆端部堵浆塞设置在注浆锚杆的尾端，托盘位于U型钢支架和螺母之间，锚杆端部堵浆塞堵住注浆锚杆的尾端的锚杆孔，螺母靠近锚杆端部堵浆塞设置。

上述的用于破碎围岩巷道的可控注浆加固装置中，所述的可移式止浆塞包括连接套筒及弹性阻浆装置；所述的弹性阻浆装置为中空的锥台形结构，其小端与连接套筒连接；连接套筒内孔内设有螺纹；可移式止浆塞的连接套筒与注浆锚杆螺接，弹性阻浆装置朝后设置。

上述的用于破碎围岩巷道的可控注浆加固装置中，还包括锚网，所述的锚网置于U型钢支架与巷道表面之间。

上述的用于破碎围岩巷道的可控注浆加固装置中，所述的自动伸长式堵孔装置包括外筒、内筒内筒置于外筒内，内筒与外筒同轴，内筒的外侧壁和外筒的内侧壁上设有反扣装置；外筒后端的内螺纹与可移式止浆塞连接套筒的外螺纹连接。

上述的用于破碎围岩巷道的可控注浆加固装置中，所述的外筒前端设有止停板Ⅰ，内筒后端处设有止停板Ⅱ，止停板Ⅰ内孔的直径大于内筒的外径；止停板Ⅱ的外径大于止停板Ⅰ内孔的直径，小于外筒内径；内筒内壁上设有堵浆软塞。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1. 本实用新型的注浆锚杆的前部和中部设有局部注浆孔，为局部分段式注浆结构，自动伸长式堵孔装置可以根据围岩不同破碎程度自动调节控制注浆范围，在破碎围岩内能形成具有不同厚度的应力承载拱。

2. 本实用新型在破碎巷道内使用注浆锚杆与U型钢支架、锚网共同支护破碎围岩，注浆后的注浆锚杆被分成两段，承载拱和承载拱到注浆锚杆锚固端耦合部位为第一段，能控制其前方岩层；而承载拱后方锚杆和U型钢支架耦合支护为第二段，能控制承载拱后方破碎岩层，两段之间相互协调实现主动支护与被动支护相耦合，即形成了破碎煤岩体巷道周边“内外承载结构”的支护系统。

3. 本实用新型利用可移式止浆塞既实现了全长注浆锚杆的支护功能，也能大大减小注浆用量，并且支护效果明显改善，有效减小工人施工时间，经济效益显著。

4. 本实用新型的注浆锚杆尾端托盘和螺母安装在U型钢支架表面上，锚杆受力均匀，减小锚杆发生扭曲变形概率，托盘和螺母不会陷入破碎围岩表面，保证了锚杆的支护作用，提高了支护结构的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的使用时的结构示意图。

图2为本实用新型的U型钢支架与注浆锚杆固定端连接结构图。

图3为本实用新型的注浆锚杆的结构示意图。

图4为本实用新型的可移动式止浆塞的结构图。

图5为本实用新型的自动伸长式堵孔装置伸长状态下的结构示意图。

其中：1-U型钢支架，2-U型钢卡缆，3-锚网，4-注浆锚杆，5，固定式止浆塞，6-可移式止浆塞，7-自动伸长式堵孔装置，8-托盘，9-螺母，10-锚杆端部堵浆塞，11-注浆系统，12-锚杆安装孔，13-局部注浆孔，14-锚杆螺纹，61-弹性可缩阻浆装置，62-连接套筒,71-外筒，72-内筒，73-反扣装置，74-内螺纹，75-堵浆软塞。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。

如图1-3所示，本实用新型包括U型钢支架1、锚网3、注浆锚杆4、固定式止浆塞5、可移式止浆塞6、自动伸长式堵孔装置7、托盘8、螺母9、锚杆端部堵浆塞10和注浆系统11。所述的锚网3布置在巷道表面，位于U型钢支架1和巷道表面之间。所述的U型钢支架1，架腿连接处、顶梁连接处和架间处有锚杆安装孔12，通过锚杆安装孔套在注浆锚杆4尾端，其后部依次设有托盘8和螺母9，通过螺母9固定。所述的注浆锚杆4尾端锚杆孔处设有锚杆端部堵浆塞10，用于注浆完成后防止砂浆从注浆锚杆4回流。注浆锚杆4的中部和前部设有局部注浆孔13，注浆锚杆4表面有螺纹14。注浆锚杆4的中部的局部注浆孔13安装有固定式止浆塞5、可移式止浆塞6及自动伸长式堵孔装置7，固定式止浆塞5、可移式止浆塞6相对设置，可移式止浆塞6位于固定式止浆塞5的前方，可移式止浆塞6前端与自动伸长式堵孔装置7后端连接。

如图3-4所示，所述的可移式止浆塞6包括弹性阻浆装置61及连接套筒62，所述的弹性阻浆装置61为中空的锥台形结构，其小端与连接套筒62的一端连接，连接套筒62内孔侧壁上与外圆柱面上均设有螺纹，内孔侧壁上的螺纹与注浆锚杆4螺接，可在注浆锚杆4杆体表面依靠螺纹14前后移动。连接套筒62外圆柱面上的螺纹与自动伸长式堵孔装置7连接。

如图5所示，自动伸长式堵孔装置包括外筒71、内筒72，内筒72置于外筒71内，且与外筒71同轴，内筒72的外侧壁和外筒71的内侧壁上设有反扣装置73；反扣装置73能够预设压力，当压力达到预设压力时，内筒72就会脱扣向外伸出，堵住注浆锚杆4上部注浆孔13，控制注浆范围。外筒后端设有内螺纹76，内螺纹74采用的是细牙螺纹，用于与可移式止浆塞连接套筒62的外圆柱面上的螺纹连接。自动伸长式堵孔装置7的外筒71前端设有止停板Ⅰ711，内筒72后端处设有止停板Ⅱ721，止停板Ⅰ711内孔的直径大于内筒的外径；止停板Ⅱ721的外径大于止停板Ⅰ711内孔的直径，，小于外筒71的内径。内筒72内壁上设有堵浆软塞75。

本实用新型用于破碎围岩巷道的可控注浆施工方法，包括如下步骤：

（1）将锚网3铺在新掘进的巷道表面，架好U型刚支架1，并将架腿、顶梁通过U型钢卡缆2安装固定；

（2）确定需要的注浆锚杆4的数量，然后通过架好的U型钢支架上1留设的锚杆安装孔12，利用锚杆钻机打锚杆孔；

（3）将一个可移式止浆塞6安装在注浆锚杆4局部注浆孔13前部，将一个固定式止浆塞5安装在阶段式中空锚杆4局部注浆孔13后方，可移式止浆塞6与固定式止浆塞5相对安装，二者相距长度即为承载拱的厚度；根据所支护巷道围岩破碎情况，自动调整控制注浆承载拱厚度，其调整方法如下：

先预设好第一层注浆承载拱最小厚度（即可移式止浆塞6与固定式止浆塞5之间的最小距离）。如果围岩较为稳定，控制注浆压力达到自动伸长式堵孔装置7的反扣装置73的预设压力，自动伸长式堵孔装置7的内筒72会伸出，并堵住其前方的注浆孔13，控制注浆范围，当达到控制范围时，减小注浆压力，使之小于反扣装置的预设压力，反扣装置73扣死内筒72，此时注浆形成单层注浆承载拱。

如果围岩较为破碎，控制注浆压力达不到可自动伸长式堵孔装置7反扣装置73的预设压力，自动伸长式堵孔装置7内筒72不会伸出，可移式止浆塞6与自动伸长式堵孔装置7前方和后方的注浆孔13会同时注浆，破碎围岩会形成双层注浆承载拱，加强支护作用；

（4）将锚固剂和安装好可移式止浆塞6的注浆锚杆4锚固于锚杆钻孔中，然后安装好托盘8和螺母9；

（5）将注浆泵与注浆锚杆4连接注浆，达到预计的注浆压力后，停止注浆，在锚杆端部安装堵浆塞10，完成支护工作。

Claims (6)

1.一种用于破碎围岩巷道的可控注浆加固装置，包括注浆锚杆、固定式止浆塞、可移式止浆塞、自动伸长式堵孔装置；所述的注浆锚杆中部、前部侧壁上设有局部注浆孔，注浆锚杆表面设有螺纹；注浆锚杆中部局部注浆孔处外表面上设有固定式止浆塞、可移式止浆塞、自动伸长式堵孔装置，可移式止浆塞与自动伸长式堵孔装置连接，可移式止浆塞与固定式止浆塞相对设置；所述的自动伸长式堵孔装置能够预设压力，当注浆压力达到预设压力时能够沿锚杆轴线自动伸长。

2.根据权利要求1所述的用于破碎围岩巷道的可控注浆加固装置，其特征是：还包括U型钢支架、托盘、螺母及锚杆端部堵浆塞，所述的U型钢支架、托盘、螺母及锚杆端部堵浆塞设置在注浆锚杆的尾端，托盘位于U型钢支架和螺母之间，锚杆端部堵浆塞堵住注浆锚杆的尾端的锚杆孔，螺母靠近锚杆端部堵浆塞设置。

3.根据权利要求1所述的用于破碎围岩巷道的可控注浆加固装置，其特征是：所述的可移式止浆塞包括连接套筒及弹性阻浆装置；所述的弹性阻浆装置为中空的锥台形结构，其小端与连接套筒连接；连接套筒内孔内设有螺纹；可移式止浆塞的连接套筒与注浆锚杆螺接，弹性阻浆装置朝后设置。

4.根据权利要求1所述的破碎围岩巷道的可控注浆加固装置，其特征是：还包括锚网，所述的锚网置于U型钢支架与巷道表面之间。

5.根据权利要求2所述的破碎围岩巷道的可控注浆加固装置，其特征是：所述的自动伸长式堵孔装置包括外筒、内筒内筒置于外筒内，内筒与外筒同轴，内筒的外侧壁和外筒的内侧壁上设有反扣装置；外筒后端的内螺纹与可移式止浆塞连接套筒的外圆柱面上的螺纹连接。

6.根据权利要求5所述的用于破碎围岩巷道的可控注浆加固装置，其特征是：所述的外筒前端设有止停板Ⅰ，内筒后端处设有止停板Ⅱ，止停板Ⅰ内孔的直径大于内筒的外径；止停板Ⅱ的外径大于止停板Ⅰ内孔的直径，小于外筒内径；内筒内壁上设有堵浆软塞。