WO2019119901A1 - 一种中空螺旋锚杆的同步锚及钻锚方法 - Google Patents

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谢正正
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Abstract

一种中空螺旋锚杆的同步锚及钻锚方法，施工机具和材料包括双转动轴钻机（1）、中空螺旋锚杆（4）、可收缩钻头（5）和钻杆（3），施工时钻头（5）连接至钻杆（3）头部并放置在中空螺旋锚杆（4）的内部，保持钻头（5）露出，钻杆（3）和锚杆（4）尾部分别嵌入双转动轴钻机（1）的两个转动轴（2）中；当转动轴（2）旋转时钻头（5）展开并钻孔，中空螺旋锚杆（4）同步钻进；钻孔结束后，钻头（5）收缩，钻杆（3）和钻头（5）直接抽出，中空螺旋锚杆（4）依靠外壁的螺旋自然锚固；然后对锚杆（4）预紧，实现钻锚同步。

Description

一种中空螺旋锚杆的同步锚及钻锚方法 技术领域

本发明涉及一种中空螺旋锚杆的同步锚及钻锚方法，尤其适用于矿山和岩土工程中使用的中空螺旋锚杆的同步锚及钻锚方法。

背景技术

锚杆支护是一种经济、有效的煤岩体加固技术，能显著提高煤岩石体的承载性能和稳定性，在矿山和岩土工程中得到广泛应用。传统锚杆施工方法为：用带钻头钻杆打出成孔，清孔，抽出钻杆，然后依次放入树脂锚固剂、锚杆杆体，用锚杆搅拌树脂锚固剂产生锚固力，然后进行预紧。

传统锚杆的施工方法存在诸多问题，特别是在软弱煤岩体中。叙述如下：①需用带钻头钻杆打孔，成孔后钻杆抽出，然后依次装进树脂锚固剂、锚杆杆体，步骤繁琐，浪费时间；②在软弱岩体中，树脂锚固剂的可锚性差，易造成锚固力不足；③软弱煤岩体中的钻孔收缩变形迅速，易出现卡钻、钻孔堵塞，形成废孔。而现有的自钻锚杆需要一次性钻头，杆体强度要求高，价格昂贵；自锚锚杆施工只是替换了树脂锚固剂，施工工艺未能大幅简化。这些问题严重制约了锚杆支护技术在软弱煤岩体中的应用。

发明内容

技术问题：针对上述技，提出一种结构简单，使用方便，钻进效果好，便于风或水输入的中空螺旋锚杆的同步锚及钻锚方法。

技术方案：本发明的中空螺旋锚杆的同步锚，包括锚钻装置，动力装置和紧固装置；其中，锚钻装置包括钻杆和中空螺旋锚杆，中空螺旋锚杆尾部设有外螺旋，钻杆设置在中空螺旋锚杆内，钻杆头部设有可收缩钻头，钻杆和中空螺旋锚杆通过动力装置相连接，所述动力装置包括双转动轴钻机，双转动轴钻机中设有与钻杆和中空螺旋锚杆匹配的双转动轴，所述紧固装置包括通过中空螺旋锚杆尾部杆体外螺旋自锚固的安装托盘和螺母。

所述的中空螺旋锚杆中部贯通，外壁设有螺旋。

所述钻杆和中空螺旋锚杆尾部为六棱或粗螺纹结构，与双转动轴相匹配，所述的双转动轴的两个转轴独立调速。

所述的钻杆为中空钻杆，可输风或水，钻杆的直径为中空螺旋锚杆内径的0.25-0.85倍，长度大于中空螺旋锚杆。

一种中空螺旋锚杆的同步钻锚方法，其步骤如下：

a.将钻杆装入中空螺旋锚杆内部，将钻杆和中空螺旋锚杆的尾部依次嵌入双转动轴钻机中的双转动轴上，将可收缩钻头连接至钻杆头部，可收缩钻头露出锚杆杆体，并保持可收缩钻头处于收缩状态；

b.双转动轴的两个转轴同时旋转，分别带动带动钻杆和中空螺旋锚杆旋转，此时可收缩钻头伸展，将钻杆和中空螺旋锚杆朝向岩面钻进，可收缩钻头破岩成孔，中空螺旋锚杆同时随着可收缩钻头向岩体中推进，钻进产生的岩粉从中空螺旋锚杆、钻杆、钻孔之间的空隙排出；

c.钻进完成后，双转动轴停止旋转，可收缩钻头收缩，将中空螺旋锚杆、与双转动轴分离，利用双转动轴将钻杆、可伸缩钻头一同从中空螺旋锚杆内直接抽出，将中空螺旋锚杆保留在岩石中；

d.中空螺旋锚杆通过自身尾部上设置的杆体外螺旋自锚固，直接安装托盘、螺母进行预紧，安装完成。

双转动轴的两个转轴分别带动钻杆和中空螺旋锚杆向相同的方向旋转，需要破岩成孔的钻杆钻速高，功率大，中空螺旋锚杆仅需部分破岩，转速低；钻杆和中空螺旋锚杆旋转方向一样便于排粉。

所述可收缩钻头在旋转时处于展开状态，非旋转时处于收缩状态，且处于收缩状态时，可收缩钻头直径小于中空螺旋锚杆的内径，可在螺旋锚杆内部移动，展开时可收缩钻头直径小于中空螺旋锚杆的螺旋外径。

可收缩钻头的伸展与收缩通过操作员控制，或通过钻孔离心力控制伸展与收缩。

有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)施工钻孔和安装锚杆两个工序同时进行，缩短了单根锚杆施工的时间，节省了施工时间，提高了支护效率，使支护更加及时；

(2)中空螺旋锚杆不需要自钻成孔，螺旋锚杆的强度要求降低，支护成本低；

(3)中空螺旋锚杆依靠杆体外螺旋与孔壁作用产生锚固力，克服了在软弱岩体中，使用树脂锚固剂可锚性差，易造成锚固力不足的缺陷。

(4)施工时前钻后锚，锚杆锚固完成后钻杆抽出，避免了传统工艺中出现卡钻、钻孔堵塞，形成废孔的情况。

附图说明

图1是本发明中空螺旋锚杆的同步锚的结构示意图。

图中：1-双转动轴钻机，2-双转动轴，3-钻杆，4-中空螺旋锚杆，5-可收缩钻头。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：

如图1所示，本发明的中空螺旋锚杆的同步锚，它包括锚钻装置，动力装置和紧固装置；其中，锚钻装置包括钻杆3和中空螺旋锚杆4，钻杆3为中空钻杆，可输风或水，钻杆3的直径为中空螺旋锚杆4内径的0.25-0.85倍，长度大于中空螺旋锚杆4，中空螺旋锚杆4中部贯通，外壁设有螺旋，中空螺旋锚杆4尾部设有外螺旋，钻杆3设置在中空螺旋锚杆4内，钻杆3头部设有可收缩钻头5，钻杆3和中空螺旋锚杆4通过动力装置相连接，所述动力装置包括双转动轴钻机1，双转动轴钻机1中设有与钻杆3和中空螺旋锚杆4匹配的双转动轴2，所述钻杆3和中空螺旋锚杆4尾部为六棱或粗螺纹结构，与双转动轴2相匹配，所述的双转动轴2的两个转轴独立调速，所述紧固装置包括通过中空螺旋锚杆4尾部杆体外螺旋自锚固的安装托盘和螺母。

一种中空螺旋锚杆的同步钻锚方法，其特征是步骤如下：

a.将钻杆3装入中空螺旋锚杆4内部，将钻杆3和中空螺旋锚杆4的尾部依次嵌入双转动轴钻机1中的双转动轴2上，将可收缩钻头5连接至钻杆3头部，可收缩钻头5露出锚杆杆体，并保持可收缩钻头5处于收缩状态；

b.双转动轴2的两个转轴同时旋转，双转动轴2的两个转轴分别带动钻杆3和中空螺旋锚杆4向相同的方向旋转，需要破岩成孔的钻杆3钻速高，功率大，中空螺旋锚杆4仅需部分破岩，转速低；钻杆3和中空螺旋锚杆4旋转方向一样便于排粉，此时可收缩钻头5伸展，将钻杆3和中空螺旋锚杆4朝向岩面钻进，可收缩钻头5破岩成孔，中空螺旋锚杆4同时随着可收缩钻头5向岩体中推进，钻进产生的岩粉从中空螺旋锚杆4、钻杆3、钻孔之间的空隙排出；

c.钻进完成后，双转动轴2停止旋转，可收缩钻头5收缩，将中空螺旋锚杆4、与双转动轴2分离，利用双转动轴2将钻杆3、可伸缩钻头5一同从中空螺旋锚杆4内直接抽出，将中空螺旋锚杆4保留在岩石中；

d.中空螺旋锚杆4通过自身尾部上设置的杆体外螺旋自锚固，直接安装托盘、螺母进行预紧，安装完成。

可收缩钻头5的伸展与收缩通过操作员控制，或通过钻孔离心力控制伸展与收缩，可收缩钻头5在旋转时处于展开状态，非旋转时处于收缩状态，且处于收缩状态时，可收缩钻头 5直径小于中空螺旋锚杆4的内径，可在螺旋锚杆4内部移动，展开时可收缩钻头5直径小于中空螺旋锚杆4的螺旋外径。

Claims (8)

  1. 一种中空螺旋锚杆的同步锚，其特征是：它包括锚钻装置，动力装置和紧固装置；其中，锚钻装置包括钻杆(3)和中空螺旋锚杆(4)，中空螺旋锚杆(4)尾部设有外螺旋，钻杆(3)设置在中空螺旋锚杆(4)内，钻杆(3)头部设有可收缩钻头(5)，钻杆(3)和中空螺旋锚杆(4)通过动力装置相连接，所述动力装置包括双转动轴钻机(1)，双转动轴钻机(1)中设有与钻杆(3)和中空螺旋锚杆(4)匹配的双转动轴(2)，所述紧固装置包括通过中空螺旋锚杆(4)尾部杆体外螺旋自锚固的安装托盘和螺母。
  2. 根据权利要求1所述的中空螺旋锚杆的同步锚，其特征在于：所述的中空螺旋锚杆(4)中部贯通，外壁设有螺旋。
  3. 根据权利要求2所述的中空螺旋锚杆的同步钻锚方法，其特征在于：所述钻杆(3)和中空螺旋锚杆(4)尾部为六棱或粗螺纹结构，与双转动轴(2)相匹配，所述的双转动轴(2)的两个转轴独立调速。
  4. 根据权利要求2所述的中空螺旋锚杆的同步钻锚方法，其特征在于：所述的钻杆(3)为中空钻杆，可输风或水，钻杆(3)的直径为中空螺旋锚杆(4)内径的0.25-0.85倍，长度大于中空螺旋锚杆(4)。
  5. 一种使用权利要求1所述的中空螺旋锚杆的同步锚的中空螺旋锚杆的同步钻锚方法，其特征是步骤如下：
    a.将钻杆(3)装入中空螺旋锚杆(4)内部，将钻杆(3)和中空螺旋锚杆(4)的尾部依次嵌入双转动轴钻机(1)中的双转动轴(2)上，将可收缩钻头(5)连接至钻杆(3)头部，可收缩钻头(5)露出锚杆杆体，并保持可收缩钻头(5)处于收缩状态；
    b.双转动轴(2)的两个转轴同时旋转，分别带动带动钻杆(3)和中空螺旋锚杆(4)旋转，此时可收缩钻头(5)伸展，将钻杆(3)和中空螺旋锚杆(4)朝向岩面钻进，可收缩钻头(5)破岩成孔，中空螺旋锚杆(4)同时随着可收缩钻头(5)向岩体中推进，钻进产生的岩粉从中空螺旋锚杆(4)、钻杆(3)、钻孔之间的空隙排出；
    c.钻进完成后，双转动轴(2)停止旋转，可收缩钻头(5)收缩，将中空螺旋锚杆(4)、与双转动轴(2)分离，利用双转动轴(2)将钻杆(3)、可伸缩钻头(5)一同从中空螺旋锚杆(4)内直接抽出，将中空螺旋锚杆(4)保留在岩石中；
    d.中空螺旋锚杆(4)通过自身尾部上设置的杆体外螺旋自锚固，直接安装托盘、螺母进行预紧，安装完成。
  6. 根据权利要求5所述的中空螺旋锚杆的同步钻锚方法，其特征是：双转动轴(2)的两个转轴分别带动钻杆(3)和中空螺旋锚杆(4)向相同的方向旋转，需要破岩成孔的钻杆(3)钻速高，功率大，中空螺旋锚杆(4)仅需部分破岩，转速低；钻杆(3)和中空螺旋 锚杆(4)旋转方向一样便于排粉。
  7. 根据权利要求5所述的中空螺旋锚杆的同步钻锚方法，其特征是：所述可收缩钻头(5)在旋转时处于展开状态，非旋转时处于收缩状态，且处于收缩状态时，可收缩钻头(5)直径小于中空螺旋锚杆(4)的内径，可在螺旋锚杆(4)内部移动，展开时可收缩钻头(5)直径小于中空螺旋锚杆(4)的螺旋外径。
  8. 根据权利要求5所述的中空螺旋锚杆的同步钻锚方法，其特征是：可收缩钻头(5)的伸展与收缩通过操作员控制，或通过钻孔离心力控制伸展与收缩。
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