[发明专利]提高巷道底板锚杆锚索成孔效率和锚固性能的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及到采矿工程和岩土工程领域，特别是一种提高煤矿巷道底板锚杆锚索成孔效率和锚固性能的装置及其方法。

背景技术

底鼓是高应力软岩巷道中常见的动力现象，底板锚网索支护常因施工难度大、施工效率低而无法实施。目前，煤矿及岩土工程中巷道底板锚杆、锚索主要采用底板锚索钻机和普通钻杆施工。施工中主要存在以下三个方面问题：（1）巷道底板1m左右深度范围内围岩松散破碎，钻进时会很快钻透，但拔出钻杆后，钻孔很快塌实，难以成孔；（2）由于底板浅部围岩裂隙发育，且靠近底板表面1m左右深度范围内围岩松散破碎，钻进过程中，水和岩屑难以返至底板表面而积在钻孔下部，造成施工过程中容易夹钎；（3）由于向下钻孔，底板围岩中有水或钻孔中贮存有拌有岩沫的水浆，造成锚杆、锚索锚固效果差。由于上述三个方面原因，造成底板锚网索施工难度极大、施工效率低下，底板锚网索支护难以大面积推广应用。

发明内容

要解决的技术问题：针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供一种提高巷道底板锚杆锚索成孔效率和锚固性能的装置及方法，解决现有技术用普通钻杆施工中存在的难以成孔、容易夹钎、锚固效果差等技术问题。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

提高巷道底板锚杆锚索成孔效率和锚固性能的装置，包括专用钻杆、连接杆和取杆器；

所述专用钻杆为自钻式中空钢管，其杆体内径大于普通钻杆外径，靠近其杆体底端设有截割齿结构，其杆体中部及顶端部位设置销钉孔；

所述连接杆杆体一端设置销钉孔，另一端连接锚杆（索）钻机连接头；所述连接杆杆体内径大于专用钻杆外径；

所述取杆器包括套管和把手，所述把手与套管一端连接固定，所述套管为中空钢管，且套管内径大于专用钻杆外径，套管上设置销钉孔。

进一步的，在本发明中，所述截割齿结构为安装金刚石的钻头或锯开豁口的结构。

进一步的，在本发明中，所述专用钻杆长度为L₁，连接杆长度为L₂，钻机行程为L，钻机机头距巷道底板的最大距离为H₁、最小距离为H₂，则满足L₁＜H₁，L₁＜2L，L₂＞H₂。

提高煤矿巷道底板锚杆锚索成孔效率和锚固性能的方法，包括顺序执行以下几个步骤：

步骤一：将所述专用钻杆置于连接杆内，专用钻杆中部的销钉孔与连接杆上的销钉孔通过销钉结构固定相连，连接杆另一端的钻机连接头与钻机机头相连，在巷道底板上进行钻孔直至专用钻杆的外露杆体完全进入孔中；

步骤二：去掉步骤一中的销钉结构，将专用钻杆另一端的销钉孔与连接杆上的销钉孔通过销钉结构固定相连，连接杆另一端的钻机连接头与钻机机头相连，继续进行钻孔直至专用钻杆外露杆体完全进入孔中；

步骤三：去掉步骤二中的销钉结构，卸下连接杆，将普通钻杆一端连接至钻机机头、另一端插入专用钻杆中继续钻孔直至孔深达到设计值，普通钻杆6不够长可以接钻杆加长；

步骤四：取出普通钻杆，穿过专用钻杆放入锚固剂，将锚杆或锚索一端插入专用钻杆中、另一端连接至钻机机头，钻机机头下降带动锚杆或锚索搅拌锚固剂直至锚固剂完全凝固；

步骤五：将取杆器的套管套至专用钻杆上，并用销钉固定套管和专用钻杆；握持把手与钻孔方向成反向旋转取出专用钻杆。

在上述方法中，所述销钉结构包括主销钉，所述主销钉包括销钉头和销杆，销杆尾部设有固定孔和短销钉，所述短销钉与固定孔相匹配。用于固定被销钉结构连接的部件。

优选的，在本发明中，在钻机钻进过程中，可适时提升所使用的普通钻杆然后再钻进，如此往复进行。这样有助于防止在钻孔过程中夹钎。

进一步的，在本发明中，所述锚固剂为防水锚固剂，从钻孔中取出专用钻杆后，待锚固剂完全凝固后对锚杆进行预紧或对锚索进行即时张拉；所述锚固剂为普通锚固剂，从钻孔中取出专用钻杆后，待锚固剂完全凝固并等待2天后对锚杆进行预紧或对锚索进行张拉。

有益效果：本发明的提高巷道底板锚杆锚索成孔效率和锚固性能的装置及方法，先后利用专用钻杆进行2次钻孔作业，专用钻杆作业完成后留在孔内，然后将普通钻杆插入专用钻杆内腔继续钻孔直至达到设计深度，取出普通钻杆，穿过专用钻杆放入锚固剂，安装锚杆或锚索，最后利用取杆器取出专用钻杆。

利用本装置和方法进行钻孔及后期安装锚杆或锚索过程中，专用钻杆一直留在孔中，可有效防止塌孔，提高成孔效率；