煤矿巷道锚固装置及其实施方法与流程

本发明涉及煤矿巷道支护技术领域，特别是涉及一种煤矿巷道锚固装置及其实施方法。

背景技术：

锚网支护在煤矿巷道支护中得到较大范围的应用，煤矿巷道围岩主要为沉积岩或煤层，围岩破碎，软岩发育等情况，造成锚杆支护过程中锚固力不足，造成巷道支护效果较差，往往造成巷道严重变形，冒顶等情况，对巷道掘进、煤矿安全生产造成严重影响。针对围岩破碎、软岩发育造成支护效果较差的情况，现场往往采用注浆锚杆或锚索对巷道围岩进行支护，保证巷道支护效果。

目前的注浆锚杆主要结构为锚杆体外表面采用全长标准大螺距螺纹结构，杆体采用中空结构设计，注浆过程中利用中空杆体作为注浆管进行注浆设计，该注浆锚杆应用于煤矿巷道支护施工后，存在以下问题：

(1)中空注浆锚杆直径大，钻孔过程中需要采用大直径钻头进行钻进，与现有的巷道支护施工机具不匹配，需要单独配套施工钻具，且中空注浆锚杆的杆尾采用塑料堵头对杆体末端进行封堵，造成锚杆施工需要钻设更大直径的钻孔。

(2)煤矿巷道锚杆支护过程中，需要对巷道围岩及时有效进行支护，并提供较高的预应力，保证支护效果，中空注浆锚杆架设后，虽然形成了全长锚固，螺母预紧后，无法形成有效的预应力，造成巷道支护效果较差。

(3)随着煤矿采深的增加，地应力越来越大。全螺纹的结构设计，造成螺母不能有效预紧，导致支护效果差。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种煤矿巷道锚固装置及其实施方法，以解决现有锚固装置无法施加预应力，支护效果差，施工困难的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种煤矿巷道锚固装置，包括锚固剂和锚杆，所述锚固剂用以将所述锚杆与锚孔胶粘连接，所述锚杆套设胶塞，所述胶塞安装在所述锚孔的端口处，所述胶塞设有注浆孔，所述注浆孔的中轴线与所述锚杆的中轴线平行，所述注浆孔内设有注浆管，所述注浆管设于所述锚杆与所述锚孔之间，所述锚杆的端部连接锚杆托盘和锚杆螺母。

其中，所述注浆管的出浆口设于所述锚杆与所述锚孔之间，所述注浆管的进浆口与注浆泵连接。

其中，所述注浆管的进浆口设有注浆管接头。

其中，所述锚杆托盘设有与所述注浆管安装适配的穿孔。

其中，所述胶塞呈柱状结构，所述胶塞的第一端安装在所述锚孔内，所述胶塞的第二端卡设在所述锚孔外侧。

其中，所述胶塞的直径沿第一端向第二端的方向逐渐变大，所述胶塞的第一端的直径与所述锚孔的内径相同。

其中，所述锚杆螺母与所述锚杆托盘之间设有锚杆垫圈。

本发明还提供一种如以上任一项所述的煤矿巷道锚固装置的实施方法，包括如下步骤：

在巷道围岩钻设锚孔，将锚固剂放置锚孔底部，安装锚杆并搅拌；

将胶塞套设在锚杆上并卡设在锚孔端口处，注浆管穿过胶塞上的注浆孔并放置在锚杆与锚孔之间；

在锚杆的端部安装锚杆托盘和锚杆螺母进行锚固，注浆管与注浆泵连接，向锚孔内注浆。

其中，所述锚固剂为树脂药卷，用以使安装在所述锚孔内的所述锚杆的端部与所述锚孔胶粘连接。

其中，所述注浆管向锚孔内注浆至浆液在围岩裂隙和锚孔内充填形成注浆体。

(三)有益效果

本发明提供的一种煤矿巷道锚固装置及其实施方法，用以对煤矿破碎煤岩体巷道或软岩巷道锚杆支护，可有效避免使用普通的中空注浆锚杆需要更大的钻孔，需要更换钻头、钻具等问题，有效解决了中空注浆锚杆采用全长标准大螺距螺纹结构，现场施工过程中不能有效的施加预紧力，且螺母预紧过程中，容易造成松脱，不能充分发挥锚杆支护的效果，造成巷道支护效果较差等问题；结构简单，不需要对现场巷道施工的钻具进行变更，胶塞采用橡胶浇筑而成，根据锚杆施工的工艺特征对胶塞的倔强系数进行调整，更好的适应锚杆的情况，采用胶塞封孔后，对围岩进行注浆，该锚杆施工减少了对巷道掘进的影响，注浆后，通过二次预紧，保证了围岩的支护效果，大大提高了施工效率，降低了施工成本，保证了破碎煤岩体巷道或软岩巷道的支护效果。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例胶塞的结构示意图；

图3为本发明实施例锚杆托盘的结构示意图。

图中，1：巷道围岩；2：锚固剂；3：锚杆；4：注浆体；5：围岩裂隙；6：胶塞；7：注浆管；8：注浆管接头；9：锚杆托盘；10：锚杆螺母；11：注浆孔；12：套孔；13：穿孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。

如图1-3所示，本发明实施例提供一种煤矿巷道锚固装置，包括锚固剂2和锚杆3，锚固剂2用以将锚杆3与锚孔胶粘连接，锚杆3套设胶塞6，胶塞6安装在锚孔的端口处，胶塞6设有注浆孔11，注浆孔11的中轴线与锚杆3的中轴线平行，注浆孔11内设有注浆管7，注浆管7设于锚杆3与锚孔之间，锚杆3的端部连接锚杆托盘9和锚杆螺母10。

进一步的，巷道岩层1为煤矿破碎煤岩体巷道或软岩巷道的侧壁，巷道岩层1内自然存在围岩裂隙5。锚孔设置在巷道岩层1内，用以安装锚杆3。锚固剂2设置在锚孔底部，用以使安装在锚孔内的锚杆3的端部与锚孔胶粘连接，锚固剂2粘连在锚杆3的外壁上，进而产生预紧力，如图1所示，锚固剂2仅将插入锚孔内的锚杆3的部分与锚孔胶粘连接。在一个例子中，锚固剂2选用树脂药卷。

其中，锚杆3上套设有胶塞6，胶塞6呈柱状结构，其中心位置设有套孔12，方便胶塞6套装在锚杆3端部，套孔12的直径与锚杆3的外径相同，保证密封配合。胶塞6的第一端安装在锚孔内，第二端卡设在锚孔外侧，胶塞6的直径沿第一端向第二端的方向逐渐变大，起到密封锚孔的作用。

进一步的，位于套孔12一侧的胶塞6内设有注浆孔11，注浆孔11的个数可根据锚孔的深度和巷道围岩1内围岩裂隙5的具体情况设定。注浆孔11的中轴线与锚杆3的中轴线平行，使浆液向锚孔内流动通畅。

其中，注浆孔11内设有注浆管7，注浆管7的出浆口裸露在注浆孔11外侧或者根据需要伸入锚孔内一端长度。注浆管7的出浆口设于锚杆3与锚孔之间，用以向围岩裂隙5和锚孔内注浆，以形成注浆体4，提高巷道围岩1的整体结构强度，防止锚固过程中松脱，提高支护效果。注浆管7的进浆口设有注浆管接头8，并与注浆泵连接，保证连接强度。

进一步的，锚杆3裸露在锚孔外侧的端部设有螺纹，并连接锚杆托盘9和锚杆螺母10，实现对锚杆3产生预紧力并锚固，锚杆螺母10与锚杆托盘9之间设有锚杆垫圈，提高拧紧力，防止松动。具体的，锚杆3仅裸露在锚孔外侧的端部设有螺纹，锚杆托盘9与巷道围岩1贴合，锚杆螺母10与锚杆3端部的螺纹螺接，在锚固剂2胶粘连接的作用下，锚杆螺母10拧紧，实现二次预紧，注浆体4的作用，提高了锚固效果。

其中，锚杆托盘9上设有与注浆管7安装适配的穿孔13，防止对注浆管7的压迫，影响注浆效果。

本发明实施例还提供一种如以上所述的煤矿巷道锚固装置的实施方法，包括如下步骤：

在巷道围岩钻设锚孔，将锚固剂放置锚孔底部，安装锚杆并搅拌，使锚固剂将将插入锚孔内的锚杆的部分与锚孔胶粘连接，产生一定的预紧力；

将胶塞套设在锚杆上，使锚杆与胶塞的套孔密封连接，防止注浆过程中浆液遗漏；

将胶塞的第一端安装在锚孔内，第二端裸露在锚孔外侧，保证胶塞密封卡设在锚孔端口处，使锚孔密封；

注浆管穿过胶塞上的注浆孔，保证注浆管的出浆口露在注浆孔的外侧，并放置在锚杆与锚孔之间，用以向围岩裂隙和锚孔内注浆；

在锚杆的端部安装锚杆托盘和锚杆螺母进行初步锚固，注浆管的进浆口穿过锚杆托盘上的穿孔，再通过注浆管接头与注浆泵连接，保证注浆管与注浆泵的连接强度；

开启注浆泵向锚孔内注浆，根据围岩情况，待浆液初凝后，浆液在围岩裂隙和锚孔内充填形成注浆体，巷道围岩形成整体，结构强度增强，关闭注浆泵停止注浆，对锚杆进行二次预紧，拧紧锚杆螺母，施加高预紧力，达到高预紧力注浆锚固的效果，保证锚杆的支护效果。

本发明提供的一种煤矿巷道锚固装置及其实施方法并不仅仅局限于在煤矿巷道施工中的应用，应用于隧道等其他工程中也在本申请的保护范围之内。

本发明提供的一种煤矿巷道锚固装置及其实施方法，用以对煤矿破碎煤岩体巷道或软岩巷道锚杆支护，可有效避免使用普通的中空注浆锚杆需要更大的钻孔，需要更换钻头、钻具等问题，有效解决了中空注浆锚杆采用全长标准大螺距螺纹结构，现场施工过程中不能有效的施加预紧力，且螺母预紧过程中，容易造成松脱，不能充分发挥锚杆支护的效果，造成巷道支护效果较差等问题；结构简单，不需要对现场巷道施工的钻具进行变更，胶塞采用橡胶浇筑而成，根据锚杆施工的工艺特征对胶塞的倔强系数进行调整，更好的适应锚杆的情况，采用胶塞封孔后，对围岩进行注浆，该锚杆施工减少了对巷道掘进的影响，注浆后，通过二次预紧，保证了围岩的支护效果，大大提高了施工效率，降低了施工成本，保证了破碎煤岩体巷道或软岩巷道的支护效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。