[发明专利]减少锚杆支护滑移失稳的栽植锚杆方法

说明书

技术领域

本发明属于巷道支护技术领域，尤其涉及减少锚杆支护滑移失稳的栽植锚杆方法。

背景技术

锚杆用于井下巷道支护具有结构简单、施工方便、适应性强等特点。由此近年来锚杆支护已经成为巷道支护的主要方式，但是在锚杆支护的工程应用中锚杆的失效形式主要是支护过程中锚固过程中遇到孔壁上粘附的煤灰或破碎松软的围岩等时锚杆与孔壁之间的滑移失稳。

鉴于锚杆滑移失稳问题，一些学者尝试采用锚杆孔扩孔方式来解决此类问题，但现有扩孔器材多为刀具部分被动张开切割岩石导致扩孔性能差，并且存在所扩孔不稳定，刀具回收难等问题。因此，提出一种使用方便，扩孔性能稳定的扩孔钻杆成为一个新方向。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种减少锚杆支护滑移失稳的栽植锚杆方法，其利用机械螺纹传动原理实现将锚杆孔孔壁或孔底进行扩孔并使所扩孔呈倒圆锥形槽，再进行栽植并注入锚固剂填充作业，可以实现刀具的主动伸出与回收。能够实现在巷道锚固支护过程中对锚杆锚固力的提高，从而能提高锚杆锚固性，克服锚杆滑移失稳现象，最终实现矿井安全高效支护，提高矿井安全生产水平。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：减少锚杆支护滑移失稳的栽植锚杆方法，包括以下步骤，

（1）、使用钻机连接普通钻杆在巷道壁划定位置后进行钻锚杆孔；

（2）、卸下普通钻杆，换上扩孔钻杆与钻机连接，对锚杆孔的底部进行扩孔作业，扩孔作业结束后，退出扩孔钻杆；

（3）、清理锚杆孔内的煤屑和岩屑；

（4）、将锚杆插入到锚杆孔内，向锚杆孔内注入锚固剂；

（5）、锚固剂凝固后，在锚杆上套上垫板并拧上螺母使垫板压紧巷道壁。

扩孔钻杆包括扩孔刀具、套管、推拉杆、钻机连接轴和推拉驱动套筒，推拉杆同轴向设置在套管内，假定套管和推拉杆均沿前后方向水平设置，扩孔刀具后端连接在推拉杆前端，套管前侧中心对称开设有两条均沿套管轴向方向开设的长孔，套管前端设置有用于驱动扩孔刀具伸出长孔径向张开的顶压结构，套管后端同轴向固定连接有内径大于套管的内螺纹管，推拉驱动套筒同轴向伸入并螺纹连接在内螺纹管内，推拉驱动套筒的后端设置有手柄，推拉杆后端依次穿过内螺纹管和推拉驱动套筒后与钻机连接轴前端同轴向固定连接，钻机连接轴外圆周设置有外螺纹结构；推拉杆上设置有位于内螺纹管内并与推拉驱动套筒前端顶压配合的驱动导块，驱动导块的最大回转半径大于推拉驱动套筒的内径且小于内螺纹管的内径，套管内壁固定设置有至少两个均套设在推拉杆外的导套，推拉杆的外径与导套的内径相等。

顶压结构包括挡板和顶锥，挡板固定设置在套管的前端，顶锥后端部与挡板前侧面固定连接，扩孔刀具包括分别沿径向方向对应于一条长孔的第一扩孔刀片和第二扩孔刀片，第一扩孔刀片和第二扩孔刀片的后端通过销轴铰接在推拉杆前端，顶锥呈前粗后尖的锥形结构，第一扩孔刀片和第二扩孔刀片构成剪刀形状，顶锥后部伸入到第一扩孔刀片和第二扩孔刀片之间，销轴上套设有扭簧，扭簧的两个簧臂分别顶压第一扩孔刀片和第二扩孔刀片，在扭簧的作用下，顶锥分别与第一扩孔刀片和第二扩孔刀片压接配合，第一扩孔刀片和第二扩孔刀片的外侧沿长度方向均设置有阶梯状的金刚石刀齿，第一扩孔刀片和第二扩孔刀片的厚度均长孔的宽度适配。

其中一个导套设置在长孔后侧，另一个导套设置在内螺纹管前侧。

推拉驱动套筒内壁和推拉杆外壁之间设置有可更换的轴套。

步骤（2）具体为：先把钻机连接轴与钻机的动力输出轴螺纹连接，然后将套管推入事先打好的锚杆孔内，拨动手柄转动，带动推拉驱动套筒旋转并沿内螺纹管向前移动，推拉驱动套筒推动驱动导块向前进，驱动导块带动推拉杆前移，推拉杆前端铰接的第一扩孔刀片和第二扩孔刀片向前移动，由于套管不动，随着第一扩孔刀片和第二扩孔刀片向前移动，套管前端的顶锥将第一扩孔刀片和第二扩孔刀片顶开并伸出两个长孔伸出，第一扩孔刀片和第二扩孔刀片切入岩层；然后开动钻机，通过钻机连接轴高速旋转，钻机连接轴带动推拉杆旋转，推拉杆上的第一扩孔刀片和第二扩孔刀片随之旋转并带动套管旋转，第一扩孔刀片和第二扩孔刀片上的金刚石刀齿将钻孔底部扩至一个圆锥形槽；停止钻机，反方向转动手柄，将第一扩孔刀片和第二扩孔刀片在扭簧的作用下沿长孔缩回到套管内，最后拔出套管即可完成扩孔作业的工作。

步骤（2）具体为：在岩层过硬情况下，可先将推拉杆压到阻力较大时便开动钻机扩孔，然后停止钻机，接着再转动手柄使第一扩孔刀片和第二扩孔刀片继续张开，重复此过程两到三次即可实现扩孔。