一种适合于软弱煤岩的自钻自锚可接长锚杆的制作方法

本实用新型涉及一种新型锚杆，尤其是一种煤矿井下使用的适合于软弱煤岩的自钻自锚可接长锚杆。

背景技术：

锚杆支护是煤层巷道支护的主要方式，能显著改善巷道围岩的应力状态、提高支护效果、降低支护成本、减轻工人劳动强度，为煤炭安全生产提供了有效保障。传统锚杆为配有螺母托盘的螺纹钢钢筋；锚固方法为先用钻杆打出成孔，然后抽出钻杆，依次放入树脂锚固剂、锚杆杆体，用锚杆搅拌树脂锚固剂产生锚固力，然后进行预紧。

传统锚杆本身存在诸多问题，特别是在软弱煤岩体中。叙述如下：①钻孔需额外用钻杆打孔，钻进后必须抽出，然后依次装进树脂锚固剂、锚杆杆体，步骤多，浪费时间；②锚杆杆体为单截刚性杆体，长度不能超过巷道断面最大直径，受巷道尺寸限制，杆体长度往往达不到设计要求；③在软弱煤岩体中，树脂锚固剂对于松散破碎的煤岩体黏附性差，造成黏锚力不足；④软弱煤岩体钻孔收缩变形迅速，易出现树脂锚固剂、杆体无法塞入，造成废孔。这些问题严重制约了锚杆支护技术在软弱煤岩支护中的应用。

现在已研发出多种新型锚杆，包括自钻自锚锚杆和接长锚杆。但现有的这些新型锚杆，自钻自锚锚杆不具备接长功能，或者接长锚杆无自钻自锚功能，或者其锚固方式不适用于软弱煤岩体。亟需一种能够完全克服上述问题的新型锚杆及锚固方法。

技术实现要素：

技术问题：针对上述技术问题，提出一种可实现在软弱煤岩中的自钻自锚，不使用锚固剂，而且能不受限制的接长，兼有可滞后注浆的优点的适合于软弱煤岩的自钻自锚可接长锚杆。

技术方案：为实现上述技术目的，本实用新型的适合于软弱煤岩的自钻自锚可接长锚杆，其特征在于：它包括简易钻头、组合杆体和紧固装置；所述组合杆体头部通过钻头内螺纹与简易钻头相连接，组合杆体包括多支中间杆体、多个连接套筒和尾部杆体，多支中间杆体通过多个连接套筒连接一体，最后一支中间杆体的尾部通过连接套筒连接尾部杆体，所述紧固装置通过螺纹连接在尾部杆体上，所述紧固装置包括顺序设在尾部杆体上的锥形橡皮塞、托盘和螺母。

所述中间杆体头部设有连接外螺纹，尾端设有复合接头，所述复合接头为连接外螺纹和六棱接头构成，所述尾部杆体除了头部设置连接外螺纹，尾部末端设有紧固螺纹；中间杆体和尾部杆体的的表面为普通螺纹钢螺纹，轴向中空设有注浆孔；中间杆体的上下两端连接外螺纹长度为10mm～150mm，六棱接头长度为1080mm，紧固螺纹长度为30mm～150mm,尾部杆体长度为400mm～3500mm。

所述连接套筒内设有与中间杆体相匹配的连接内螺纹，连接套筒长度为40mm～160mm,连接套筒直径为中间杆体直径的105％～130％，所述锥形橡皮塞内侧设有增加与尾部杆体摩擦力的橡皮塞内螺纹。初次钻孔施工的钻头直径超过自钻自锚可接长锚杆杆体直径1mm～10mm。

有益效果：本申请采用了上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

a.利用连接套筒和中间杆体就钻孔的实际深度要求进行组合拓展，可根据现场需要，随时调节杆体总长度从而适配任意深度的钻孔，实际操作的灵活性强，连接处紧密，通过设置在头部的简易钻头实现自钻自锚的功能；

b.钻孔为半自钻成孔方式，把施工钻孔和安装锚杆两个工序合二为一，既缩短了单根锚杆施工的时间，又无需担心因塌孔而造成废孔，节省了施工时间，提高了施工效率；

c.不使用药卷，依靠煤岩粉和钻孔快速收缩变形挤压摩擦杆体形成锚固力，锚固效果好，弥补了因塌孔造成药卷无法塞入和药卷在软弱煤岩体中可锚性差的缺点。

d.施工新型锚杆过程为边钻进，边接长，使得锚杆最终长度不受巷道直径的制约。

附图说明

图1是本实用新型的锚杆装配示意图。

图2是本实用新型的简易钻头构造图。

图3是本实用新型的中间杆体构造图。

图4是本实用新型的连接套筒构造图。

图5是本实用新型的尾部杆体构造图。

图6是本实用新型的锥形橡皮塞构造图。

图7是本实用新型的钻孔示意图。

图中：1-简易钻头，2-中间杆体，3-连接套筒，4-尾部杆体，5-锥形橡皮塞，6-托盘， 7-螺母，8-注浆孔，9-连接外螺纹，10-六棱接头，11-钻头内螺纹，12-连接内螺纹，13-紧固螺纹，14-橡皮塞内螺纹。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

自钻自锚可接长锚杆的机械结构叙述如下：

如图1所示，本实用新型的适合于软弱煤岩的自钻自锚可接长锚杆，包括简易钻头1、组合杆体和紧固装置，组合杆体包括多支中间杆体2、多个连接套筒3和尾部杆体4，多支中间杆体2通过多个连接套筒3连接一体，最后一支中间杆体2的尾部通过连接套筒3连接尾部杆体4，图1所示为使用一截中间杆体2的情况。所述紧固装置通过螺纹连接在尾部杆体4 上，所述紧固装置包括顺序设在尾部杆体4上的锥形橡皮塞5、托盘6和螺母7。

图2是简易钻头1构造图，简易钻头1内设有连接内螺纹12；

如图3和图5所示，所述中间杆体2头部设有连接外螺纹9，尾端设有复合接头，所述复合接头为连接外螺纹9和六棱接头10构成，所述尾部杆体4除了头部设置连接外螺纹9，尾部末端设有紧固螺纹13；中间杆体2和尾部杆体4的表面为普通螺纹钢螺纹，轴向中空设有注浆孔8；中间杆体2的上下两端连接外螺纹9的长度为10mm～150mm，六棱接头10的长度为10mm～80mm，紧固螺纹13长度为30mm～150mm,尾部杆体4的长度为400mm～3500mm。

如图4所示，所述连接套筒3内有与中间杆体2相匹配的连接内螺纹12。连接套筒3长度为40mm～160mm,连接套筒3直径为中间杆体2直径的105％～130％。

如图6所示，所述锥形橡皮塞5内侧设有增加与尾部杆体4摩擦力的橡皮塞内螺纹14。

为方便控制组装后锚杆总长度，同时不至于因为每段杆体太短造成频繁接长，每段杆体长度在400mm～1600mm；为保证连接效果，同时避免接长部分太长浪费材料和时间，中间杆体的上下两端连接外螺纹长度为15mm～100mm，六棱接头长度为10mm～35mm，连接套筒长度为50mm～150mm,紧固螺纹长度为30mm～150mm。

简易钻头1外直径比锚杆杆体直径大3～8mm，所述简易钻头1设有与杆体相连的开口，开口周围设有多个凸起且向中心倾斜的尖刀，尖刀的顶部距钻头中心3mm～5mm，简易钻头1 侧面设有用于将钻进产生的粉末排出钻头位置螺旋凹槽，凹槽的宽度为5mm～8mm，凹槽的深度为3mm～5mm。所述简易钻头1侧面在凹槽间隙处设有多个阻爪，所述阻爪包括槽腔、圆轴、高强阻隔板和强力弹簧，所述槽腔为高强阻隔板转动提供一个空间，槽腔底部一侧通过圆轴与高强阻隔板活动连接，高强阻隔板与槽腔底部之间设有强力弹簧，高强阻隔板利用强力弹簧弹起并通过圆轴可在槽腔里转动。初次钻孔施工的钻头直径超过自钻自锚可接长锚杆杆体直径1mm～10mm。

一种自钻自锚可接长锚杆的锚固方法，包括如下步骤：

a.先在设计钻孔处用普通钻杆施工至设计钻孔长度的1/4～3/4处，然后抽出钻杆，此时钻孔会出现部分塌孔；

b.根据设计钻孔的长度选择需要的中间杆体2和连接套筒3的数量，利用连接套筒3将中间杆体2及尾部杆体4组装在一起构成锚杆杆体。组装和钻进过程如下：在首支中间杆体 2前端安装简易钻头1，头部送入钻孔，后端安装至钻孔设备上后，进行钻进。钻进过程中，利用连接套筒3和中间杆体2进行接长，使用尾部杆体4进行最后一次接长，每次接长后，将新组合成的杆体最末端安装至钻孔设备上，进行钻进。直至完成钻进全部的钻孔长度；由于中间杆体2和连接套筒3构成的锚杆杆体杆体表面设有的普通螺纹钢螺纹，不具备排粉功能，钻进过程中不排煤或岩粉，钻孔的锚杆自钻段和杆体之间存在大量煤岩粉，通过摩擦使得杆体端部产生端锚力，钻孔浅部的1/4～3/4段由于软弱煤岩体钻孔具有快速塌孔收缩变形的性质，挤压杆体产生锚固力；

c.当尾部杆体4外露长度剩余30mm～150mm时，关闭钻孔设备，将钻孔设备与尾部杆体4分离后在尾部杆体4尾部的紧固螺纹13依次套上锥形橡皮塞5，托盘6，螺母7，并旋紧螺母7进行预紧，完成一次安装；

d.施工1小时～2小时后，钻孔塌孔收缩变形更加充分，锚固力更大，用扳手对螺母5 进行旋紧完成二次预紧，同时可防周围其它自钻自锚可接长锚杆施工时造成该自钻自锚可接长锚杆的预应力松弛；

e.施工12小时～24小时后，井下工作人员通过测力扳手检查自钻自锚可接长锚杆的预紧力，如预紧力不能满足要求时再次对自钻自锚可接长锚杆进行预紧，实现预紧力的维持。