一种顶板加固注浆设备及注浆方法与流程

本发明属于矿山巷道支护技术领域，具体涉及一种顶板加固注浆设备及注浆方法。

背景技术：

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，为解决锚杆滑移失稳问题，现有技术中多采用锚杆孔扩孔方式来解决此类问题，如现有技术cn109779662a中公开了一种软煤岩巷道锚杆孔底部扩孔充填支护的方法，在锚固孔的底部扩孔，然后进行注浆，注浆之后再重新打普通锚杆孔进行锚固，扩孔注浆凝固后相当于改变锚杆孔周围围岩性质，增加锚杆锚固性能。但是其需要在注浆之后再重新打普通锚杆孔进行锚固，增加了工程量和操作成本，并增加了浆液的使用量。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种结构简单、使用方便的顶板加固注浆设备及注浆方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种顶板加固注浆设备，包括漏斗状注浆刀头、内套管和外套管，内套管、外套管均为顶端开口，内套管位于外套管的内部，且内套管顶端与外套管顶端通过圆环形钢板固定连接；内套管的内壁粘结有内气囊，内气囊的两侧设置有安装孔；漏斗状注浆刀头包括斗体底部和注浆管，斗体底部粘结在内气囊内壁上，注浆管从安装孔内穿出并延伸到内气囊外壁外侧，外套管上与安装孔相对应的位置设有可供注浆管穿过的通孔；所述外套管上端的外侧粘结有外气囊；外套管的底部开设有透气小孔，透气小孔上覆盖有透气挡布，且透气挡布粘贴在外套管底部外壁上。

优选的，所述内气囊为圆筒状；所述外气囊为圆环状。

优选的，所述圆环形钢板上开设有通气孔。

优选的，内气囊通过内气囊通气管道与气阀连接，外气囊通过外气囊通气管道与气阀连接。

本发明中内气囊的设置，使得在内气囊充完气后可以使漏斗状注浆刀头的顶部缩回到外套管内；内气囊放完气后，在注浆时，在浆液压力下又可以使漏斗状注浆刀头的顶部伸出到外套管外部。

优选的，所述外套管的底部由波浪形板材制成，透气小孔设置在波浪形板材凹向外套管顶端的位置。

在需要改善顶板岩体性能时，先在围岩内部进行钻锚固孔，然后采用现有方法对锚固孔孔底进行扩孔处理，再采用本发明的顶板加固注浆设备进行注浆。

一种顶板加固注浆的方法，包括以下步骤：

（1）在需要顶板加固的位置向围岩内部进行钻锚固孔，对钻好的锚固孔进行孔底扩孔处理，得到孔底扩孔后的锚固孔；

（2）向内气囊中充气，使漏斗状注浆刀头回缩至外套管内，将注浆设备深入到指定区域时，向外气囊中注气，保证整个设备在工作过程中的稳定性且保证浆液不会流出，同时将内气囊内的气体排出；

（3）通过高压泵站向内套管内注入高压浆液，通过浆液的压力使注浆刀头顶部通过安装孔伸出外套管外部，浆液通过注浆刀头均匀注射至充填区域，且高压浆液保证注浆刀头顶部完全外伸，充填区域内的气体由外套管底部的透气小孔排出，保证浆液完全充填整个充填区；

（4）当浆液将整个充填区充满后，由于透气挡布（透气挡布可根据现场需要选择合适的材料，也可使用多层）阻止浆液通过，导致充填压力猛增，此时即可结束充填工作；

（5）充填完成后，待浆液初凝后向内气囊注气使注浆刀头回收，排出外气囊内的气体，将整个设备抽离充填区，注浆工作完成。

本发明产生的有益效果是：采用本发明的顶板加固注浆设备可将浆液均匀注射至充填区域，结构简单操作方便；并且注浆之后无需再重新打普通锚杆孔，降低了工程量、浆液的使用量和操作成本。

附图说明

图1为本发明的顶板加固注浆设备中内气囊充气后的结构示意图；

图2为本发明的顶板加固注浆设备中内气囊放气后的结构示意图；

图3为图1的a-a部视示意图；

图4为图2的b-b部视示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于此。

实施例1

如图1－4所示，一种顶板加固注浆设备，包括漏斗状注浆刀头5、内套管8和外套管10，内套管8、外套管10均为顶端开口，内套管8位于外套管10的内部，且内套管8顶端与外套管10顶端通过圆环形钢板11焊接固定；内套管8的内壁粘结有内气囊6，内气囊6的两侧均设置有安装孔13；漏斗状注浆刀5头包括斗体底部501和注浆管502，斗体底部501粘结在内气囊6内壁上，注浆管502从安装孔13内穿出并延伸到内气囊外壁外侧，外套管10上与安装孔13相对应的位置设有可供注浆管502穿过的通孔12；所述外套管10上端的外侧粘结有外气囊4；外套管10的底部开设有若干个透气小孔7，外套管10的底部由波浪形板材制成，透气小孔7设置在玻浪形板材凹向外套管顶端的位置。透气小孔7上覆盖有透气挡布14（图1中未画出），且透气挡布14粘贴在外套管底部外壁上。

所述内气囊6为圆筒状；所述外气囊4为圆环状。所述圆环形钢板11上开设有通气孔9。内气囊6通过内气囊通气管道3与气阀1连接，外气囊4通过外气囊通气管道2与气阀1连接。

一种顶板加固注浆的方法，包括以下步骤：

（1）在需要顶板加固的位置向围岩内部进行钻锚固孔，对钻好的锚固孔进行孔底扩孔处理，得到孔底扩孔后的锚固孔；

（2）向内气囊中充气，使注浆刀头回缩至外套管内，将注浆设备深入到指定区域时，向外气囊中注气，保证整个设备在工作过程中的稳定性且保证浆液不会流出，同时将内气囊内的气体排出；

（3）通过高压泵站向内套管内注入高压浆液，通过浆液的压力使注浆刀头顶部通过安装孔伸出外套管外部，浆液通过注浆刀头均匀注射至充填区域，且高压浆液保证刀头顶部完全外伸，充填区域内的气体由外套管底部的透气小孔排出，保证浆液完全充填整个充填区；

（4）当浆液将整个充填区充满后，由于挡布阻止浆液通过，导致充填压力猛增，此时即可结束充填工作；

（5）充填完成后，停留3至5分钟待浆液初凝后向内气囊注气使注浆刀头回收，排出外气囊内的气体，将整个设备抽离充填区，注浆工作完成。注浆完成挡布失效，只需将粘连的纱布取下更换即可。

采用本发明的顶板加固注浆设备可将浆液均匀注射至充填区域，结构简单操作方便；并且注浆之后无需再重新打普通锚杆孔，降低了工程量和操作成本。后续采用锚杆进行锚固可有效改善顶板岩体的强度、稳定性及其他力学性能，改善高危顶板作业环境下的工作条件。

以上所述，仅为本发明最佳实施方式，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种顶板加固注浆设备及注浆方法。注浆设备包括漏斗状注浆刀头、内套管和外套管，内套管、外套管均为顶端开口，内套管位于外套管的内部，且内套管顶端与外套管顶端通过圆环形钢板固定连接；内套管的内壁粘结有内气囊，内气囊的两侧设置有安装孔；漏斗状注浆刀头包括斗体底部和注浆管，斗体底部粘结在内气囊内壁上，注浆管从安装孔内穿出并延伸到内气囊外壁外侧，外套管上与安装孔相对应的位置设有可供注浆管穿过的通孔；所述外套管上端的外侧粘结有外气囊；外套管的底部开设有透气小孔，透气小孔上覆盖有透气挡布，且透气挡布粘贴在外套管底部外壁上。本发明结构简单操作方便，并且注浆之后无需再重新打普通锚杆孔，降低了工程量。

技术研发人员：南华;南龙飞;吉永辉;高康睿;刘娜
受保护的技术使用者：哈密豫新能源产业研究院有限责任公司
技术研发日：2019.07.08
技术公布日：2019.09.10