[发明专利]一种局部内置围岩自锁固托盘及使用方法

说明书

本发明涉及矿业工程围岩支护技术领域，提供了一种局部内置围岩自锁固托盘及使用方法，包括局部扩孔钻头、内置围岩自锁固托盘、套管、磨平齿，所述的局部扩孔钻头为变径钻头，所述的托盘为变径托盘，所述的托盘与所述的局部扩孔钻头形成的扩孔区可无缝紧实对接；使用方法是，在钻孔到最后一节钻杆时，依次在最后一节钻杆上套上所述的局部扩孔钻头、套管，钻进到指定位置后，直到磨平齿磨平不平整的围岩表面时停钻，最后安装托盘与锚索，本发明的方法，托盘不需要安装额外的锚具，通过多级变径受力性能好，整体承载力强，托盘支护系统稳定可靠不受支架等反复支撑而被损坏的影响，适应性强，钻孔与扩孔一体化成形，具备方便快捷的特点。

技术领域

本发明涉及矿业工程围岩支护技术领域，具体是涉及一种局部内置围岩自锁固托盘及使用方法。

背景技术

锚索支护技术广泛应用于巷道围岩控制、边坡加固等，是实现围岩等工程稳定的关键手段，锚索强度高、刚度大、锚固范围广、运输方便、使用快捷，锚固效果好。

传统锚固安装方法中的锚具与托盘是相互独立的，锚索通过锚具使工作阻力传递给托盘，托盘再使该力传递给围岩从而起到锚固作用，可见锚索锚固性能的实现受到锚具的限制，必须有效联合使用才能实现锚固效果，传统的安装方法容易出现如下问题：（1）锚索工作阻力传递过程容易出现锚具与托盘受力不协调，导致锚具损坏或者托盘损坏，当围岩不协调变形时锚具与托盘连接处锚索受到强大的剪切力，容易使得锚索异常剪切破断；（2）对于较大的锚索托盘，较小的锚具造成托盘受力极其不均衡，或者说锚具不能很好的传递锚索的工作阻力给托盘，此时一般的方法是增加比大托盘要小1倍左右的1~3片小托盘垫片，这样会影响安装效率且叠加的托盘之间是独立的，抗剪切能力弱，锚索通过托盘的区域受到异常剪切力，降低锚索的极限性能，叠加的托盘越多，外凸围岩部分越明显，显著降低巷道空间的使用断面，影响设备移动；（3）锚索倾斜布置时，尽管目前有万向锚具，但是在长时间的受力不协调作用下依旧会导致锚具和托盘异常受力失效；（4）锚具在外界长期腐蚀环境下及外置锚具在机械外力作用下锚具容易损坏，锚具的损坏诱发支护系统失效，从而引发严重安全事故；（5）围岩表面不平整会加剧托盘与锚具应力集中且受力极不平衡而失效，支护效果远达不到设计要求。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种局部内置围岩自锁固托盘，包括局部扩孔钻头、局部内置围岩自锁固托盘、套管和磨平齿；

所述局部扩孔钻头为多级变径钻头，分别为第一阶无齿圆盘、第二阶有齿圆台和第三阶有齿圆台，所述第一阶无齿圆盘上布置有磨平齿用孔，所述局部扩孔钻头内部设置有钻杆通道孔，所述钻杆通道孔为正多边形，且与钻杆的截面形状一致；

所述局部内置围岩自锁固托盘为多级变径托盘，分别是托盘第一阶外置部分、托盘第二阶内置圆台和托盘第三阶内置圆台；

所述局部内置围岩自锁固托盘的锚索通道孔中心轴线与局部内置围岩自锁固托盘的下底面夹角为45°~90°；

所述局部内置围岩自锁固托盘的第二阶内置圆台和第三阶内置圆台与所述局部扩孔钻头形成的扩孔区无缝紧实对接。

作为本发明的进一步方案，所述局部扩孔钻头的第一阶无齿圆盘厚度为1cm~3cm，；所述围岩表面完整时，所述第一阶无齿圆盘的半径 R₁取值为3cm~10cm，所述围岩表面不完整导致局部内置围岩自锁固托盘与围岩接触异常影响锚固效果时，所述第一阶无齿圆盘的半径 R₁取值等于所述局部内置围岩自锁固托盘第一阶外置部分的宽度的一半 r₁。