CN219119161U - 一种长短刀片组合式小孔径锚索锚固孔扩孔机具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种长短刀片组合式小孔径锚索锚固孔扩孔机具，包括推杆、推杆复位弹簧、推杆延长杆、长刀片和短刀片；扩孔机具壳体上设置有长刀槽和短刀槽；所述的长刀片、短刀片的尾部分别通过第一销轴、第二销轴固定在扩孔机具壳体上，并收缩在长刀槽、短刀槽内；所述的长刀槽和短刀槽尾端平齐，且第一销轴设置在比第二销轴更靠近扩孔机具钻杆安装螺纹的位置处；所述推杆的头部为楔形，紧贴在长刀片和短刀片的头部设置，推杆复位弹簧套在推杆上，推杆的尾端联接有所述的推杆延长杆。本实用新型依靠长短刀片展开角度的不同，实现在钻孔内的变角度扩孔，在确保扩孔长度的同时能够增大扩孔孔径，可达到更好的扩孔效果。

Description

一种长短刀片组合式小孔径锚索锚固孔扩孔机具

技术领域

本实用新型涉及隧道工程领域，具体涉及一种长短刀片组合式小孔径锚索锚固孔扩孔机具。

背景技术

小孔径锚索采用单根钢绞线，安装孔径多为24～32mm，锚固方式采用树脂锚固剂或水泥锚固，用普通单体锚杆机即可完成钻孔、安装，少数情况下采用风枪钻孔，在安装后可立即施加预紧力，及时承载，对围岩起到主动约束和加固作用，具有与传统被动支护无法比拟的优势。但是，对于低强度围岩而言，常常存在小孔径锚索锚固力低、难以施加高预紧力的突出问题，严重影响其支护效果。

扩孔锚固是解决低强度围岩隧道小孔径锚索(杆)锚固难题的一个创新方向，通过特制扩孔机具扩大锚索(杆)锚固段钻孔直径，使锚固段钻孔围岩能够对锚索(杆)提供稳定的着力点，进而提高锚索(杆)锚固力的一种方法。

扩孔锚固优势的发挥依赖于以下三点，一是扩孔锚固段钻孔直径明显大于正常锚固段钻孔直径，锚固剂与扩孔段围岩的接触面积越大，相应的锚固力就越大，二是扩孔锚固段的长度越长，锚固剂与扩孔段围岩的接触面积也越大，则锚固力增大越明显，三是扩孔段孔壁与正常钻孔段孔壁的夹角越大，扩孔段围岩沿钻孔轴向所能提供的端承力越大，对锚固力的贡献也越大。

申请号为201520220428.7的中国专利“一种锚杆孔孔底倒楔形扩孔装置”公开了一种锚杆孔孔底倒楔形扩孔装置，其中采用了装有单刀片的单翼倒楔形扩孔装置，在扩孔过程中，随着钻杆的转动和推力作用，刀片被推杆推起，不断向扩孔装置外展开，削切孔周岩石，实施扩孔。由于采用单个刀片进行扩孔，在推杆行程一定的情况下，刀片所能张开的角度以及扩孔的形状均是固定的，难以实现不同角度扩孔，而且无法做到在增加扩孔长度的同时能够增大扩孔孔径，以达到更好的扩孔效果。此外，现有扩孔装置仅能在刀片附近形成扩孔效果，无法实现沿小孔径锚索(杆)锚固孔深度方向不同位置处的扩孔，由此决定了小孔径锚索(杆)采用现有扩孔机具时的锚固力提升效果仍较为有限。若扩孔机具能实现沿小孔径锚索(杆)锚固孔沿深度方向不同位置处的扩孔，则会成倍提升现有小孔径锚索扩孔锚固时的锚固力。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供一种长短刀片组合式小孔径锚索锚固孔扩孔机具，以实现刀片在钻孔内的不同角度扩孔，在确保扩孔长度的同时能够增大扩孔孔径，并成倍提高低强度围岩隧道小孔径锚索的锚固力，以最大限度发挥扩孔锚固的优势，有效解决极软岩隧道锁脚锚索锚固力低、难以施加高预紧力的突出问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种长短刀片组合式小孔径锚索锚固孔扩孔机具，包括扩孔机具壳体和安装在扩孔机具壳体上的推杆、推杆复位弹簧、推杆延长杆、长刀片和短刀片；扩孔机具壳体上设置有长刀槽和短刀槽；所述的长刀片、短刀片的尾部分别通过第一销轴、第二销轴固定在扩孔机具壳体上，并收缩在长刀槽、短刀槽内；所述的长刀槽和短刀槽尾端平齐，且第一销轴设置在比第二销轴更靠近扩孔机具钻杆安装螺纹的位置处；所述推杆的头部为楔形，紧贴在长刀片和短刀片的头部设置，推杆复位弹簧套在推杆上，推杆的尾端联接有所述的推杆延长杆。

上述长短刀片组合式小孔径锚索锚固孔扩孔机具中，长刀片比短刀片长4～8cm，第一销轴与第二销轴沿扩孔机具壳体长度方向错开相应的距离。

上述长短刀片组合式小孔径锚索锚固孔扩孔机具中，扩孔机具壳体的头部内壁设置有与钻杆连接用的钻杆安装螺纹。

上述长短刀片组合式小孔径锚索锚固孔扩孔机具中，长刀片和短刀片外侧设置有多齿状的刀刃。

上述长短刀片组合式小孔径锚索锚固孔扩孔机具中，推杆的中部设置有推杆凸体，推杆复位弹簧安装在推杆凸体和推杆的头部之间。

上述长短刀片组合式小孔径锚索锚固孔扩孔机具中，扩孔机具壳体的尾部安装有中空的壳体帽，对推杆的前后移动位置进行限位。

上述长短刀片组合式小孔径锚索锚固孔扩孔机具中，推杆延长杆的前后端均设置有联接螺纹。

上述长短刀片组合式小孔径锚索锚固孔扩孔机具中，所述推杆和推杆延长杆通过推杆连接套筒活动联接。

上述长短刀片组合式小孔径锚索锚固孔扩孔机具中，推杆延长杆的尾端设置有安装延长杆的推杆帽。

本实用新型通过长短刀片相组合，依靠长短刀片展开角度的不同，实现在钻孔内的变角度扩孔，在确保扩孔长度的同时能够增大扩孔孔径，可达到更好的扩孔锚固效果。同时扩孔机具采用了可变长度的推杆，通过增加或减少推杆延长杆的数量，可在钻孔不同深度处形成多个扩孔段，由此可通过设置多个扩孔锚固段，实现小孔径锚索扩孔锚固时锚固力的成倍提升。

附图说明

图1为本实用新型实施例中刀片处于完全闭合状态时的扩孔机具侧视示意图；

图2为本实用新型实施例中推杆在极限行程状态下的刀片展开示意图；

图3为本实用新型实施例中扩孔机具壳体侧视示意图；

图4为本实用新型实施例中扩孔机具壳体俯视示意图；

图5为本实用新型实施例中壳体帽侧视示意图；

图6为本实用新型实施例中长刀片和短刀片闭合状态下的侧视示意图；

图7为本实用新型实施例中推杆复位弹簧与推杆侧视示意图；

图8为本实用新型实施例中长短刀片组合一次扩孔效果示意图；

图9为本实用新型实施例中长短刀片组合二次扩孔效果示意图；

图10为本实用新型实施例中长短刀片组合三次扩孔效果示意图；

附图标记：1-扩孔机具壳体；2-长刀片；3-短刀片；4-第一销轴；5-第二销轴；6-推杆；7-推杆复位弹簧；8-壳体帽；9-推杆连接套筒；10-推杆延长杆；11-推杆帽；12-钻杆安装螺纹；13-第一销轴孔；14-第二销轴孔；15-长刀槽；16-短刀槽；17-壳体帽安装螺纹；18-推杆凸体；19-壳体帽螺纹；20-钻孔；21-长刀片扩孔边界；22-短刀片扩孔边界。

具体实施方式

如图1-图4所示，本实用新型提供的一种刀片对称布置的小孔径锚索锚固孔扩孔机具，包括扩孔机具壳体1和安装在扩孔机具壳体1上的推杆6、推杆复位弹簧7、推杆延长杆10、长刀片2和短刀片3。其中推杆6的前端为楔形，紧贴在长刀片2和短刀片3的头部设置，推杆复位弹簧7套在推杆6上，推杆6的尾端联接有所述的推杆延长杆10。

图1至图2中，扩孔机具由钻杆连接段、刀片安装段、推杆复位弹簧安装段三部分组成。在钻杆连接段，扩孔机具壳体1头部内壁设置有与钻杆连接用的钻杆安装螺纹12；在刀片安装段，扩孔机具壳体上设置有第一销轴孔13、第二销轴孔14，可供第一销轴4和第二销轴5穿过，刀片通过第一销轴4和第二销轴5安装在扩孔机具壳体1内部。推杆连接套筒9内壁设置有母螺纹，用于推杆延长杆10的安装；所述推杆延长杆10两端均设置有公螺纹，可与推杆连接套筒9和推杆帽11进行连接；所述推杆帽设置11有母螺纹，可安装在推杆6尾端或推杆延长杆10的尾部，可用于新延长杆的安装。

图3和图4中，扩孔机具壳体1上设置有长刀槽15和短刀槽16，长刀槽15的长度为175mm，宽度为9mm，所述的短刀槽16的长度为115mm，宽度为9mm。长刀槽15和短刀槽16分别位于扩孔机具壳体1上、下边缘，可确保长刀片2和短刀片3收纳在刀槽内，并方便长刀片2和短刀片3伸出；长刀槽15和短刀槽16尾端平齐，长刀片2、短刀片3平时收缩在长刀槽15和短刀槽16内，且刀片的头部平齐，并能够同时被推杆推开。所述第一销轴和长刀槽用于安装长刀片，所述第二销轴和短刀槽用于安装短刀片；扩孔机具壳体1由高强度耐磨无缝钢管制作，长350-400mm，外径30mm，内径15mm；第一销轴4和第二销轴5的直径也均为6mm。其中长刀片比短刀片长4～8cm，第一销轴与第二销轴沿扩孔机具壳体长度方向错开相应的距离。

图5至图7中，在推杆复位弹簧安装段，扩孔机具壳体内壁直径大于钻杆连接段、刀片安装段的壳体内径，用于放置推杆复位弹簧7，该段机具壳体的端部设置有与壳体帽连接用的壳体帽安装螺纹17；其中推杆6在前端呈锥形，在中部设置有凸体18，在尾端设置有连接螺纹，将推杆帽11和推杆连接套筒9进行连接；推杆复位弹簧7套装在推杆6前端和凸体18之间，将推杆6插入扩孔机具壳体1。其中壳体帽8设置有与扩孔机具壳体连接用的壳体帽螺纹19，在其穿过推杆6尾端后，与扩孔机具壳体1端部通过螺纹进行连接，实现对推杆复位弹簧7的限位。壳体帽8外径为30mm，内径为15mm，长度为15mm，与扩孔机具壳体连接用的壳体帽螺纹19的长度为15mm。

推杆6总长度为308mm，在推动刀片伸出时的有效行程为90mm，推杆6楔形前端的楔角为60-70°，推杆6杆体直径为14mm，推杆上凸体18的宽度为9mm，高度为5mm。所述的推杆复位弹簧7的外径为25mm，线径为2.5mm，长度为15cm，在封装至扩孔机具壳体内时已处于压缩状态，确保垂直向上扩孔时，在未对推杆施加推力的情况下，刀片不被推杆推开，同时还能够满足推杆6推动刀片伸出所需的有效行程。

如图6所示，长刀片2的长度为170mm，厚度为8mm，宽度为14mm，所述的短刀片3的长度为110mm，厚度为8mm，宽度为14mm，刀片上均设置有刀齿，刀齿深5mm，便于切削岩石。刀槽16的长度为115mm，宽度为9mm，

实施时，将扩孔机具壳体1与钻杆进行连接，启动钻机，在钻机推力和转动作用下，推杆6同时顶开长刀片2和短刀片3，长刀片2和短刀片3从扩孔机具壳体1中伸出，开始削切孔周岩石，实施扩孔；由于长刀片2与短刀片3长度不同，在推杆推力作用下，长刀片2与短刀片3绕各自销轴转动的角度不同，因此各自的扩孔效果也不同，其中长刀片2的扩孔长度较长，但刀片张开的角度较小，其扩孔孔径相对较小，短刀片3的扩孔长度较短，但刀片张开的角度较大，其扩孔孔径相对较大。因此，当采用长短刀片组合时，最终形成的扩孔效果是长刀片2与短刀片3各自扩孔效果的叠加，在确保扩孔长度的同时还能够增大扩孔孔径。钻孔结束后，钻机的钻杆推力被撤去，在推杆复位弹簧7作用下推杆6回复原位，刀片完全回到扩孔机具壳体1内，最终将扩孔机具从钻孔中退出。

如图8-图10所示，扩孔机具采用了可变长度的推杆6，通过增加或减少推杆延长杆10的数量，可在钻孔20不同深度处形成多个相互串联的扩孔段。通过采用长短刀片相组合，依靠长短刀片展开角度的不同，实现在钻孔20内的变角度扩孔，形成由长刀片扩孔边界21和短刀片扩孔边界22组成的组合扩孔效果，在确保扩孔长度的同时能够增大扩孔孔径，以达到更好的扩孔效果；如图2和图6所示，扩孔机具采用了可变长度的推杆6，通过增加或减少推杆延长杆10的数量，可在钻孔不同深度处形成多个扩孔段，由此可通过设置多个扩孔锚固段，实现小孔径锚索扩孔锚固时锚固力的成倍提升。

上述技术方案中，扩孔机具采用长短不一的双刀片，形成的扩孔效果为长刀片与短刀片各自扩孔效果的叠加，在确保扩孔长度的同时还能够增大扩孔孔径。同时由于推杆可进行多段延长，使得同一台设备可完成多个相互串联的扩孔段，由此可通过设置多个扩孔锚固段，实现小孔径锚索扩孔锚固时锚固力的成倍提升。

Claims (9)

1.一种长短刀片组合式小孔径锚索锚固孔扩孔机具，其特征在于：包括扩孔机具壳体(1)和安装在扩孔机具壳体(1)上的推杆(6)、推杆复位弹簧(7)、推杆延长杆(10)、长刀片(2)和短刀片(3)；

扩孔机具壳体(1)上设置有长刀槽(15)和短刀槽(16)；所述的长刀片(2)、短刀片(3)的尾部分别通过第一销轴(4)、第二销轴(5)固定在扩孔机具壳体(1)上，并收缩在长刀槽(15)、短刀槽(16)内；所述的长刀槽(15)和短刀槽(16)尾端平齐，且第一销轴(4)设置在比第二销轴(5)更靠近扩孔机具头部的位置处；

所述推杆(6)的头部为楔形，紧贴在长刀片(2)和短刀片(3)的头部设置，推杆复位弹簧(7)套在推杆(6)上，推杆(6)的尾端联接有所述的推杆延长杆(10)。

2.根据权利要求1所述的长短刀片组合式小孔径锚索锚固孔扩孔机具，其特征在于：长刀片比短刀片长4～8cm，第一销轴与第二销轴沿扩孔机具壳体长度方向错开相应的距离。

3.根据权利要求1所述的长短刀片组合式小孔径锚索锚固孔扩孔机具，其特征在于：扩孔机具壳体(1)的头部内壁设置有与钻杆连接用的钻杆安装螺纹(12)。

4.根据权利要求1所述的长短刀片组合式小孔径锚索锚固孔扩孔机具，其特征在于：长刀片(2)和短刀片(3)外侧设置有多齿状的刀刃。

5.根据权利要求1所述的长短刀片组合式小孔径锚索锚固孔扩孔机具，其特征在于：推杆(6)的中部设置有推杆凸体(18)，推杆复位弹簧(7)安装在推杆凸体(18)和推杆(6)的头部之间。

6.根据权利要求5所述的长短刀片组合式小孔径锚索锚固孔扩孔机具，其特征在于：扩孔机具壳体(1)的尾部安装有中空的壳体帽(8)，对推杆(6)的前后移动位置进行限位。

7.根据权利要求1所述的长短刀片组合式小孔径锚索锚固孔扩孔机具，其特征在于：推杆延长杆(10)的前后端均设置有联接螺纹。

8.根据权利要求1所述的长短刀片组合式小孔径锚索锚固孔扩孔机具，其特征在于：所述推杆(6)和推杆延长杆(10)通过推杆连接套筒(9)活动联接。

9.根据权利要求1所述的长短刀片组合式小孔径锚索锚固孔扩孔机具，其特征在于：推杆延长杆(10)的尾端设置有安装延长杆的推杆帽(11)。

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