擴(kuò)孔型錨桿及其施工工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明為擴(kuò)孔型錨桿及其施工工藝，屬于采礦工程的錨桿支護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，為解決采礦工程中錨桿支護(hù)中的技術(shù)問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便的擴(kuò)孔型錨桿及其施工工藝。本發(fā)明包括擴(kuò)孔裝置和錨桿結(jié)構(gòu)；擴(kuò)孔裝置包括裝置主體、切削刀具、壓力推桿、限位銷釘、刀具銷桿。錨桿結(jié)構(gòu)包括裝置錨桿主體、伸展支架、滑動(dòng)壓緊導(dǎo)軌、支架套管、連接體。錨桿安裝結(jié)束后，對(duì)錨桿注入錨固劑。施工工藝主要包括鉆孔，擴(kuò)孔，清孔，錨桿安裝，錨固，施加預(yù)應(yīng)力六個(gè)步驟。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、能滿足采礦工程中錨桿支護(hù)技術(shù)要求，對(duì)采礦工程中錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用都具有重要價(jià)值。
【專利說明】擴(kuò)孔型錨桿及其施工工藝【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于采礦工程的支護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及預(yù)應(yīng)力錨桿加固【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]巖體錨固技術(shù)是充分利用巖體自身的強(qiáng)度與錨桿間的有機(jī)結(jié)合，解決復(fù)雜條件圍巖安全控制最有效的途徑之一。隨著我國采礦工程向深部發(fā)展，特別是高地應(yīng)力、高地溫、高巖溶水壓和強(qiáng)烈的開采擾動(dòng)影響，對(duì)錨桿支護(hù)技術(shù)提出了新的要求。因此，開發(fā)與研究具有更好受力機(jī)理與工作性能的新型錨桿具有重要的意義。 [0003]我國采礦工程中的圍巖比較堅(jiān)硬，通常使用鑿巖機(jī)鉆鑿Φ28~50mm的鉆孔，以水泥砂漿注漿或樹脂藥卷作錨固材料，通過錨桿、錨固材料和孔壁間的結(jié)合產(chǎn)生錨固力，達(dá)到支護(hù)圍巖的目的。如果將邊坡與基坑工程中使用的擴(kuò)孔型錨桿支護(hù)技術(shù)應(yīng)用于采礦工程中，并將擴(kuò)孔型錨固技術(shù)和壓力分散型錨固技術(shù)的優(yōu)勢(shì)有機(jī)結(jié)合，則將大幅提高錨桿的錨固力，錨固力的增大及錨固影向范圍的擴(kuò)大可減少錨桿數(shù)量及鉆孔長度，同時(shí)又節(jié)省鉆孔用時(shí)與材料消耗，減少工程造價(jià)。
[0004]目前，在采礦工程中采用擴(kuò)孔壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)主要存在的問題有:(I)小孔徑硬巖擴(kuò)孔裝置不規(guī)范；礦山擴(kuò)孔主要采用爆炸擴(kuò)孔、水力擴(kuò)孔及壓漿擴(kuò)孔方法，該方法擴(kuò)孔尺寸和形狀不規(guī)范，受力非均勻，無法達(dá)到設(shè)計(jì)的要求；(2)現(xiàn)有壓力分散型錨桿只設(shè)計(jì)一組底部受力組件，因局部應(yīng)力集中導(dǎo)致巖體破壞導(dǎo)致錨固體系失效。
[0005]因此，提高錨桿的錨固效果，完善其受力狀態(tài)，可以達(dá)到節(jié)省工程造價(jià)的目的。因此，在此背景下促成了擴(kuò)孔型錨桿及其施工工藝的研發(fā)。主要內(nèi)容包括:研發(fā)了新型錨桿的擴(kuò)孔裝置、構(gòu)建了分散型多承載體系、研發(fā)了施工工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便的擴(kuò)孔型錨桿及施工工藝。
[0007]本發(fā)明解決技術(shù)問題采用的技術(shù)方案包括如下幾個(gè)方面:
[0008]擴(kuò)孔型錨桿及其施工工藝，包括擴(kuò)孔裝置和錨桿結(jié)構(gòu)；
[0009]擴(kuò)孔裝置包括裝置主體、切削刀具、壓力推桿、限位銷釘、刀具銷桿。其主要技術(shù)特點(diǎn)為，當(dāng)鉆孔成孔后，將回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)的鉆桿與裝置主體連接，通過鉆機(jī)的推力作用推動(dòng)壓力推桿，壓力推桿推動(dòng)切削刀具在鉆孔中張開，刀具張開與孔壁接觸，在鉆桿的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)對(duì)孔壁巖石進(jìn)行切削，隨著壓力推桿對(duì)切削刀具的推動(dòng)，切削刀具的張開角度不斷增大，最終在鉆孔中形成擴(kuò)大體。擴(kuò)孔結(jié)束后，刀具退回。
[0010]錨桿結(jié)構(gòu)包括裝置錨桿主體、伸展支架、滑動(dòng)壓緊導(dǎo)軌、支架套管、連接體。其特點(diǎn)為，當(dāng)鉆孔和擴(kuò)孔后，將擴(kuò)孔壓力分散型錨桿安裝于孔中，通過旋轉(zhuǎn)錨桿，由連接體與錨桿主體的螺紋連接推動(dòng)支架套管，支架套管相互接近，最后將伸展支架張開于擴(kuò)孔中。錨桿安裝結(jié)束后，對(duì)錨桿注入錨固劑。支架與錨固劑形成錨固體，在受外力作用，支架套管將沿著滑動(dòng)壓緊導(dǎo)軌發(fā)生滑動(dòng)，使得錨固體受力隨著支架套管滑動(dòng)位移的增加而增大，通過滑動(dòng)壓緊導(dǎo)軌可方便的調(diào)整錨桿整體受力分布。
[0011 ] 擴(kuò)孔型錨桿及其施工工藝包括鉆孔，擴(kuò)孔，清孔，錨桿安裝，錨固、施加預(yù)應(yīng)力六個(gè)
主要步驟。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
[0013]圖1切削刀具閉合狀態(tài)示意圖
[0014]圖2切削刀具完全張開狀態(tài)示意圖
[0015]圖3伸展支架閉合狀態(tài)示意圖
[0016]圖4伸展支架完全張開狀態(tài)示意圖
[0017]圖中①裝置主體；②切削刀具；③壓力推桿；④限位銷釘；⑤刀具銷桿；?錨桿主體⑦伸展支架滑動(dòng)壓緊導(dǎo)軌；⑨支架套管；⑩連接體。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本發(fā)明提供了擴(kuò)孔型錨桿及其施工工藝，下面通過【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。擴(kuò)孔裝置結(jié)構(gòu):
[0019]裝置主體:切削刀具和推桿的安裝主體，其管外徑為Φ40πιπι，管內(nèi)徑為Φ24πιπι，長度為400_ ；
[0020]切削刀具:安裝在裝置主體上，隨鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)巖石進(jìn)行切削，其兩翼完全展開長度為100_:
[0021]壓力推桿:通過壓力作用，推動(dòng)切削刀具張開，最大推進(jìn)距離為70mm ；
[0022]限位銷釘:限制壓力推桿的推進(jìn)距離；
[0023]刀具銷桿:切削刀具運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，同時(shí)通過其來實(shí)現(xiàn)切削刀具的裝卸。
[0024]錨桿結(jié)構(gòu):
[0025]錨桿主體:伸展支架、支架套管、滑動(dòng)壓緊導(dǎo)軌和連接體的安裝主體，其設(shè)計(jì)直徑為 Φ16mm:
[0026]支架套管:連接錨桿主體和伸展支架構(gòu)件；
[0027]伸展支架:安裝于架套管上，隨支架套管在錨桿主體上的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)伸展，其完全張開的長度為不大于IOOmm ；
[0028]滑動(dòng)壓緊導(dǎo)軌:安裝于錨桿主體上，通過支架套管在其上的滑動(dòng)對(duì)多盤錨桿進(jìn)行位移協(xié)調(diào)，達(dá)到調(diào)節(jié)錨固體受力分布的目的，其坡度角根據(jù)受力條件進(jìn)行設(shè)計(jì)；
[0029]連接體:通過螺紋與錨桿主體進(jìn)行連接，作用為通過與主體的連接推動(dòng)支架套管運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)伸展支架的張開。
[0030]施工工藝:
[0031](I)鉆孔:采用礦用氣動(dòng)型鑿巖機(jī)進(jìn)行鉆孔；
[0032](2)擴(kuò)孔:①擴(kuò)孔裝置安裝:將切削刀具安裝到裝置主體中，通過刀具銷桿進(jìn)行限位，然后將壓力推桿與裝置主體進(jìn)行連接，同時(shí)用限位銷釘進(jìn)行限位；②鉆桿安裝:將鉆桿與裝置主體進(jìn)行機(jī)械連接，同時(shí)將鉆桿安裝在錨桿鉆機(jī)上；③擴(kuò)孔:錨桿鉆機(jī)擴(kuò)孔時(shí)，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和推進(jìn)機(jī)構(gòu)通過鉆桿向擴(kuò)孔裝置施加作用力。以推進(jìn)機(jī)構(gòu)的軸向推力作用推動(dòng)壓力推桿，壓力推桿推動(dòng)切削刀具在鉆孔中張開，切削刀具在軸向壓力作用下張開與孔壁接觸，又在回轉(zhuǎn)扭矩作用下切削破碎巖石，隨著壓力推桿對(duì)切削刀具的不斷推動(dòng)，切削刀具的張開角度也不斷增大，最終在鉆孔中形成擴(kuò)大體。
[0033](3)清孔:擴(kuò)孔結(jié)束后，以高壓風(fēng)及水管吹洗擴(kuò)孔體和排出巖碴。
[0034](4)錨桿安裝:①支架安裝:將滑動(dòng)壓緊導(dǎo)軌、支架套管與錨桿主體連接，將連接體與錨桿主體連接，將伸展支架與支架套管進(jìn)行連接；②錨桿安裝:將擴(kuò)孔壓力分散型錨桿安裝于孔中，通過旋轉(zhuǎn)錨桿，由連接體與錨桿主體的螺紋連接推動(dòng)支架套管，支架套管相互接近，最后將伸展支架張開。
[0035](5)錨固:錨桿安裝結(jié)束后，注入錨固劑對(duì)錨桿進(jìn)行錨固。
[0036](6)施加預(yù)應(yīng)力:通過錨桿托盤對(duì)錨桿施加預(yù)應(yīng)力。
【權(quán)利要求】
1.本發(fā)明提供了擴(kuò)孔型錨桿及其施工工藝。其主要結(jié)構(gòu)為:擴(kuò)孔裝置結(jié)構(gòu):切削刀具和推桿的安裝主體；切削刀具:安裝在裝置主體上，隨鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)巖石進(jìn)行切削；壓力推桿:通過壓力作用，推動(dòng)切削刀具張開；限位銷釘:限制壓力推桿的推進(jìn)距離；刀具銷桿:切削刀具運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，同時(shí)通過其來實(shí)現(xiàn)切削刀具的裝卸。錨桿結(jié)構(gòu):錨桿主體:伸展支架、支架套管、滑動(dòng)壓緊導(dǎo)軌和連接體的安裝主體；支架套管:連接錨桿主體和伸展支架構(gòu)件；伸展支架:安裝于支架套管上，隨支架套管在錨桿主體上的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)伸展；滑動(dòng)壓緊導(dǎo)軌:安裝于錨桿主體上，通過支架套管在其上的滑動(dòng)，通過調(diào)整變形位移來調(diào)節(jié)錨固體受力分布，其坡度角根據(jù)受力條件進(jìn)行設(shè)計(jì)；連接體:通過螺紋與錨桿主體進(jìn)行連接，作用為通過與主體的連接推動(dòng)支架套管運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)伸展支架的張開。其施工工藝:(I)鉆孔:采用礦用氣動(dòng)型鑿巖機(jī)進(jìn)行鉆孔；(2)擴(kuò)孔:①擴(kuò)孔裝置安裝:將切削刀具安裝到裝置主體中，通過刀具銷桿進(jìn)行限位，然后將壓力推桿與裝置主體進(jìn)行連接，同時(shí)用限位銷釘進(jìn)行限位?’②鉆桿安裝:將鉆桿與裝置主體進(jìn)行機(jī)械連接，同時(shí)將鉆桿安裝在錨桿鉆機(jī)上；③擴(kuò)孔:錨桿鉆機(jī)擴(kuò)孔時(shí)，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和推進(jìn)機(jī)構(gòu)通過鉆桿向擴(kuò)孔裝置施加作用力。依靠推進(jìn)機(jī)構(gòu)推力作用推動(dòng)壓力推桿運(yùn)動(dòng)，壓力推桿推動(dòng)切削刀具在鉆孔中張開，刀具張開與孔壁接觸，切削刀具在軸向壓力作用下接觸孔壁，又在回轉(zhuǎn)扭矩作用下切削破碎巖石，隨著壓力推桿對(duì)切削刀具的不斷推動(dòng)，切削刀具的張開角度也不斷增大，最終在鉆孔中形成擴(kuò)大體；(3)清孔:擴(kuò)孔結(jié)束后，以高壓風(fēng)及水管吹洗擴(kuò)孔體，排出巖碴；(4)錨桿安裝:①支架安裝:將滑動(dòng)壓緊導(dǎo)軌、支架套管與錨桿主體連接，將連接體與錨桿主體連接，將伸展支架與支架套管進(jìn)行連接；②錨桿安裝:將擴(kuò)孔壓力分散型錨桿安裝于孔中，通過旋轉(zhuǎn)錨桿，由連接體與錨桿主體的螺紋連接推動(dòng)支架套管，支架套管相互接近，最終將伸展支架張開；(5)錨固:錨桿安裝結(jié)束后，注入錨固劑對(duì)錨桿進(jìn)行錨固；(6)施加預(yù)應(yīng)力:通過錨桿托盤對(duì)錨桿施加預(yù)應(yīng)力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)孔型錨桿及其施工工藝，其特征在于，所述刀具采用切削方式破巖，在刀具的上下部均鑲嵌合金，下部鑲嵌合金防止壓力推桿的磨損，上部鑲嵌合金防止巖石對(duì)刀具的磨損，此切削刀具適用于硬度f〈12的巖石擴(kuò)孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)孔型錨桿及其施工工藝，其特征在于，所述的小孔徑最小為Φ30mm，擴(kuò)孔與鉆孔之比不大于1:3.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)孔型錨桿及其施工工藝，其特征在于，所述支架與粘結(jié)劑形成錨固體，受軸向推力作用時(shí)，支架套管將沿滑動(dòng)壓緊導(dǎo)軌發(fā)生滑動(dòng)，使得錨固體受力隨著支架套管滑動(dòng)位移的增加而增大，通過滑動(dòng)壓緊導(dǎo)軌可方便的調(diào)整錨桿整體受力分布，且導(dǎo)軌的坡度角設(shè)計(jì)可以根據(jù)受力分布條件進(jìn)行調(diào)節(jié)。
【文檔編號(hào)】E21D20/00GK103758552SQ201410042922
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】孫世國, 宋義敏, 馮少杰, 宋志飛, 金璐, 易亞楠, 史家歡, 趙雪芳, 趙瑞華, 崔琴煥, 王群 申請(qǐng)人:北方工業(yè)大學(xué)