一種注漿錨桿及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及礦山支護工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種注漿錨桿及其使用方法，更具體地涉及一種對破碎煤巖體進行注漿加固和支護用的鉆錨一體化注漿錨桿及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]錨桿支護是將錨桿一端錨固于煤巖體內(nèi)，并在煤巖體外部對錨桿施加軸向預(yù)緊力，通過托盤等配套構(gòu)件，約束巷道圍巖的變形離層、碎脹與滑移錯動。錨桿支護作為煤礦巷道安全高效的主要支護方式，在我國煤礦巷道支護中得到大面積推廣應(yīng)用。
[0003]常規(guī)的錨桿支護施工方法是利用錨固劑將錨桿3錨固在巷道圍巖體I內(nèi)，其錨桿安裝狀態(tài)如圖1所示。該錨桿3錨固時首先使用與錨桿3和錨固劑直徑匹配的鉆頭，在錨桿安裝位置打鉆孔2。之后，退出鉆桿和鉆頭，并向鉆孔2內(nèi)裝入錨固劑，將錨桿3和錨固劑推入鉆孔2，同時旋轉(zhuǎn)錨桿3攪拌錨固劑，錨固劑攪拌后固化，在鉆孔2底部一定長度1^2范圍內(nèi)，將錨桿3與孔壁粘結(jié)。擰緊錨桿尾部螺母5，將托盤4壓緊在鉆孔2的孔口圍巖表面上。
[0004]采用常規(guī)工藝進行錨桿支護時，要求巷道的圍巖具有較好的結(jié)構(gòu)完整性，能夠打設(shè)錨桿安裝鉆孔，并在打完鉆孔退出鉆桿后，保留完整的鉆孔結(jié)構(gòu)和形狀。但是，由于煤系地層十分復(fù)雜，不僅存在大量的松軟巖層，地層內(nèi)還存在大量褶曲、斷層等地質(zhì)構(gòu)造。此類圍巖，往往結(jié)構(gòu)完整性較差，形成破碎煤巖體。破碎煤巖體鉆孔后退出鉆桿時孔壁容易對塌，尤其是受到采掘動壓影響時，打設(shè)錨桿安裝鉆孔更困難，嚴重影響錨桿支護的施工質(zhì)量和速度。
[0005]對于軟弱破碎圍巖，錨桿支護施工前，需要采用注漿的方法加固圍巖，提高圍巖結(jié)構(gòu)的完整性。破碎圍巖注漿加固一般采用自鉆式注漿鉆桿，使用自鉆注漿鉆桿對破碎圍巖進行注漿的狀態(tài)如圖2所示。該注漿鉆桿6通過鉆頭30打入破碎圍巖9內(nèi)部之后連接注漿栗，用于向鉆頭打通的破碎圍巖鉆孔8和圍巖裂隙7內(nèi)注漿。
[0006]使用自鉆注漿鉆桿注漿后，破碎圍巖形成完整的傳力結(jié)構(gòu)，能夠顯著提高結(jié)構(gòu)完整性，防止或減少錨桿支護施工時鉆孔孔壁坍塌，為錨桿支護施工創(chuàng)造條件。但使用自鉆注漿鉆桿進行注漿時，注漿鉆桿的鉆孔底端缺少錨固結(jié)構(gòu)，鉆桿打入圍巖后不能施加軸向預(yù)緊力，對圍巖的支護作用小。因此，以往破碎圍巖注漿加固后必須再次重新打孔，進行錨桿支護，大量增加巷道掘進支護工程量，嚴重影響掘進支護的施工速度，而且，注漿鉆桿不能充分發(fā)揮支護作用，造成材料的大量浪費，增加工程成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007](一 )要解決的技術(shù)問題
[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供了一種注漿錨桿及其使用方法，能夠在一次施工中連續(xù)完成鉆進、錨固并注漿，簡化破碎圍巖注漿加固與支護工藝，提高破碎圍巖掘進支護的施工速度。
[0009]( 二)技術(shù)方案
[0010]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種注漿錨桿及其使用方法。
[0011]—種注漿錨桿，包括同軸設(shè)置的錨桿本體、楔體和鉆頭，所述楔體的一端插入所述錨桿本體，另一端連接所述鉆頭；所述錨桿本體、楔體和鉆頭上貫通有注漿通道；
[0012]所述錨桿本體向所述鉆頭切削的同方向旋轉(zhuǎn)時，所述錨桿本體與所述楔體和鉆頭的相對位置固定，所述錨桿本體帶動所述楔體和鉆頭同步轉(zhuǎn)動；
[0013]所述錨桿本體向所述鉆頭切削的反方向旋轉(zhuǎn)時，所述鉆頭與楔體靜止不動，所述錨桿本體沿軸向向靠近所述鉆頭的一側(cè)移動。
[0014]進一步的，前述錨桿本體包括桿體、托盤、調(diào)心球形墊圈和桿尾螺母，所述桿體的一端由外向內(nèi)依次套設(shè)有所述桿尾螺母、調(diào)心球形墊圈和托盤，另一端插設(shè)所述楔體，所述桿體內(nèi)沿其軸向設(shè)有所述注漿通道。
[0015]進一步的，前述桿尾螺母與所述桿體尾部螺紋配合固定，并且通過剪切銷對桿尾螺母沿軸向進行初始定位。
[0016]進一步的，前述桿體內(nèi)的注漿通道包括光孔段和設(shè)置于光孔段兩端的螺紋段，所述楔體包括依次沿軸向連接的旋轉(zhuǎn)控制段、連接段和擴張段；所述旋轉(zhuǎn)控制段外表面上沿其軸向設(shè)有滾針槽，所述滾針槽內(nèi)設(shè)有滾針；所述連接段的外壁上設(shè)有與所述螺紋段上的內(nèi)螺紋相匹配的外螺紋；所述擴張段為圓錐體結(jié)構(gòu)；所述楔體由旋轉(zhuǎn)控制段插入所述桿體，并且使所述旋轉(zhuǎn)控制段設(shè)置于所述光孔段內(nèi)，形成超越離合器傳動結(jié)構(gòu)；所述連接段與所述螺紋段配合。
[0017]進一步的，前述滾針槽的數(shù)量為2-4個，且沿所述旋轉(zhuǎn)控制段的圓周方向均勻設(shè)置。
[0018]進一步的，前述桿體插設(shè)所述楔體的一端還安裝有漲殼，所述漲殼套設(shè)于所述楔體上，所述漲殼與所述擴張段配合，并對所述桿體和楔體的相對移動距離進行限位。
[0019]進一步的，前述漲殼由兩片半圓形管狀牙片組成，所述牙片的外壁上沿周向設(shè)有環(huán)狀牙槽，所述牙片的內(nèi)壁與所述楔體擴張段的錐度相同；所述牙片分別通過彈簧卡固定于所述楔體上。
[0020]進一步的，前述桿體上還套設(shè)有封孔膠塞，所述封孔膠塞套裝于所述托盤內(nèi)側(cè)，所述封孔膠塞與所述桿體通過螺紋配合。
[0021 ] 進一步的，前述桿體在安裝桿尾螺母一端的注漿通道內(nèi)設(shè)有逆止閥。
[0022]—種注漿錨桿的使用方法，包括如下步驟:
[0023]S1、鉆孔:使錨桿鉆機向所述鉆頭切削的同方向旋轉(zhuǎn)，超越離合器傳動結(jié)構(gòu)鎖緊，楔體與桿體同步轉(zhuǎn)動；楔體帶動鉆頭切割煤巖體；
[0024]S2、錨固:所述桿體前端鉆入所述煤巖體后，使桿體向所述鉆頭切削的反方向旋轉(zhuǎn)，超越離合器傳動結(jié)構(gòu)松開，楔體停止轉(zhuǎn)動，鉆頭停止鉆進；連接段由初始位置旋入桿體靠近鉆頭一端的螺紋孔內(nèi)；桿體向孔內(nèi)移動，并沿鉆孔軸向推進漲殼；楔體前端擴張段逐漸縮入漲殼內(nèi)，漲殼徑向膨脹，直至漲殼被楔體擴張段擠緊在孔壁上；
[0025]S3、預(yù)緊:漲殼壓緊孔壁完成錨固后，桿體與楔體被漲殼卡緊并停止轉(zhuǎn)動，使桿尾螺母繼續(xù)向所述鉆頭切削的反方向旋轉(zhuǎn)，桿尾螺母剪斷剪切銷，并沿桿尾螺紋旋進，推動調(diào)心球形墊圈，使托盤壓緊圍巖表面，完成注漿錨桿預(yù)緊；
[0026]S4、封孔:注漿錨桿預(yù)緊時，封孔膠塞在托盤和調(diào)心球形墊圈的推動下，沿桿體擠入孔口內(nèi)，封孔膠塞內(nèi)部箍緊桿體，外部壓緊孔口段孔壁；
[0027]S5、注漿:注漿錨桿封孔后，在桿體遠離鉆頭的一端安裝注漿管接頭，并將注漿管接頭與注漿系統(tǒng)連接，開動注漿栗向鉆孔內(nèi)注漿；注漿完成后，逆止閥自動關(guān)閉，封堵注漿通道。
[0028](三)有益效果
[0029]本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有以下有益效果:
[0030]本發(fā)明提供的一種注漿錨桿，錨桿本體、楔體和鉆頭上貫通有注漿通道，使其具有注漿的功能；錨桿本體向鉆頭切削的同方向旋轉(zhuǎn)時，錨桿本體與楔體和鉆頭的相對位置固定，錨桿本體帶動楔體和鉆頭同步轉(zhuǎn)動，使其具有鉆孔功能；錨桿本體向鉆頭切削的反方向旋轉(zhuǎn)時，鉆頭與楔體靜止不動，銷桿本體沿軸向向靠近鉆頭的一側(cè)移動，推動漲殼沿楔體擴張段軸向滑移，并沿鉆孔徑向膨脹壓緊孔壁，使其具有錨固的功能，因此使該注漿錨桿同時具有鉆孔、錨固和注漿的功能。
[0031]本發(fā)明提供的一種注漿錨桿的使用方法，可以在一次施工中連續(xù)完成鉆孔、錨固并預(yù)緊的基礎(chǔ)上，通過注漿通道對松散圍巖進行注漿加固，能夠簡化破碎圍巖注漿加固與支護工藝，提高破碎圍巖掘進支護的施工速度。
[0032]本發(fā)明提供的一種注漿錨桿，實現(xiàn)巷道破碎圍巖一次鉆進、錨固，并對錨桿施加預(yù)緊力后，進行圍巖注漿加固和錨桿全長錨固。解決了巷道破碎圍巖注漿加固與錨桿支護的多次施工問題，可顯著提高施工效率，降低工程成本。
【附圖說明】
[0033]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的錨桿安裝示意圖；
[0034]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的自鉆注漿鉆桿示意圖；
[0035]圖3為本發(fā)明注漿錨桿的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖4為本發(fā)明中的桿體內(nèi)注漿通道內(nèi)壁的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖5為本發(fā)明中的楔體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖6為本發(fā)明中的漲殼結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖7為本發(fā)明中的漲殼的端面圖；
[0040]圖8為本發(fā)明注漿錨桿楔體與桿體旋合后的示意圖；
[0041]圖9為本發(fā)明注漿錨桿鉆進時的示意圖；
[0042]圖10為本發(fā)明注漿錨桿錨固后錨固端的示意圖；
[0043]圖11為本發(fā)明注漿錨桿錨固、預(yù)緊并封孔后的示意圖。
[0044]其中，1:圍巖；2:鉆孔；3:錨桿；4:托盤；5:現(xiàn)有技術(shù)的桿尾螺母；6:現(xiàn)有技術(shù)的注漿鉆桿；7:圍巖裂隙；8:破碎圍巖內(nèi)鉆孔；9:破碎圍巖；10:楔體；11:漲殼；12:彈簧卡；13:滾針;14:桿體;15:封孔膠塞；16:調(diào)心球形墊圈;17:桿尾螺母；18:剪切銷；19:逆止閥