一种用于对岩石进行多孔径钻孔的固定系统及固定方法与流程

本发明属于岩石施工领域，尤其涉及一种用于对岩石进行多孔径钻孔的固定系统及固定方法。

背景技术：

1、在岩土施工领域钻孔过程中，经常会遇到需要一个钻孔两个甚至三个直径的情况。常规做法都是采用先钻一个小直径钻孔，然后在使用大直径钻孔扩孔。这种施工方法需要转换一次钻杆和钻头。对于锚杆支护新型材料螺口钢索的施工来说因为锚杆数量多，反复转换钻杆影响施工效率。

2、在钻孔后，需要对围岩进行锚固，而锚杆支护对围岩的控制作业主要是预应力，而预应力需要高强度的抗拉材料才能实现。传统的锚杆杆体采用热轧钢，热轧钢的强度超过700mpa以后很难达到锚杆检测煤矿安全要求。采用高强度冷拔丝作为锚杆杆体对于实现高预应力非常有利。由于冷拔丝组成的钢绞线用作锚固体的时候现有的做法是采用卡扣式锁具，卡扣式锁具有两个缺点，一是锚固过程需要两道程序，粘结剂搅拌锚固后等待30分钟后进行张拉锁紧，二是锚固段外露长度大于250mm甚至达到340mm。这里的锚固体张拉锁紧很麻烦也有一定危险性，外露长度太长影响巷道使用断面并存着安全隐患。

3、经过改良的采用钢绞线增加螺口端头的做法能够克服上述问题的很多缺陷，但采用钢绞线的螺口锚固体在安装的时候很容易出现在孔口螺口体与孔径不匹配的问题导致安装预应力难以达到预先要求，其原因是螺口段的直径大于钻孔直径，而钻孔直径又不能安装螺口段的直径设置。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于对岩石进行多孔径钻孔的固定系统及固定方法，以解决螺口段直径与钻孔直径不匹配、以及锚杆数量多进而导致反复转换钻杆影响施工效率的问题。

2、本发明采用以下技术方案：一种用于对岩石进行多孔径钻孔的固定系统，包括预扩孔钻杆和再扩孔锚固机构，预扩孔钻杆用于预先进行钻孔，再扩孔锚固机构用于伸入预扩孔钻杆开设的钻孔内，并对靠外沿的钻孔再次扩孔并固定在巷道侧壁上；

3、预扩孔钻杆包括依次同轴设置的钻头、延伸杆、连接套、伸出杆，延伸杆的一端与钻头螺纹连接、且另一端与连接套螺纹连接，连接套的外壁上固定连接有多个刀片，多个刀片绕连接套的外壁均匀设置，伸出杆的一端与连接套的一端螺纹连接、且其另一端用于与钻机连接；

4、其中，多个刀片用于对靠外沿的钻孔再次扩孔。

5、进一步地，再扩孔锚固机构包括：

6、钢绞线，其内端用于伸入预扩孔钻杆开设的钻孔内，

7、连接管，与钢绞线同轴设置，连接管的两端分别为内端和外端，其内端套设在钢绞线的外端，并与钢绞线固定连接，其外端伸出钻孔并固定在巷道侧壁上，连接管的外壁上设置有外螺纹，

8、再扩孔机构，与钢绞线同轴设置，套设在钢绞线上且靠近连接管的内端处，其一端与连接管的内端固定连接，其扩孔的直径≥预扩孔钻杆的钻孔直径，用于对钻孔的外端再次扩孔，进而使得连接管伸入并进行固定。

9、进一步地，再扩孔锚固机构还包括：

10、限位板，贴在岩石外壁上，其上开设有通过孔，通过孔用于连接管的外端穿过，

11、托盘，其开口端贴在限位板的一侧，其中心位置用于连接管的外端穿过，

12、拧紧螺母，与露在托盘外的连接管的外端螺纹连接，进而将再扩孔锚固机构进行固定。

13、进一步地，再扩孔机构包括扩孔管和连接在扩孔管外壁的扩孔片。

14、进一步地，扩孔片设置为多个，多个扩孔片绕扩孔管的外壁均匀设置。

15、进一步地，扩孔片为绕钢绞线轴线螺旋设置的刀片。

16、一种用于对岩石进行多孔径钻孔的固定方法，包括：

17、将钻头、延伸杆、连接套、伸出杆依次连接形成预扩孔钻杆，

18、将预扩孔钻杆的钻头抵在巷道侧壁上，并将伸出杆的另一端与钻机连接，

19、开启电机，使得钻头开设钻孔，待钻孔完毕后，将预扩孔钻杆取出，

20、将再扩孔锚固机构的钢绞线伸入钻孔内，

21、不断转动再扩孔锚固机构使得钢绞线在完全伸入至钻孔内时，再扩孔机构对靠外沿的钻孔再次扩孔，进而使得钻孔外端的孔径变大便于固定，

22、将限位板套在连接管的外端，

23、将托盘套在连接管的外端，

24、将拧紧螺母与露在托盘外的连接管的外端螺纹连接并拧紧，进而对再扩孔锚固机构进行固定即可。

25、本发明的有益效果是：

26、1、本发明通过设置连接套，可以使得小孔径的延伸杆与大孔径的伸出杆相互连接，在前端小孔径钻孔的同时，大孔径的伸出杆在钻孔靠外端位置一定范围同时扩孔，从而实现一次钻孔两个钻孔的直径，以便适应螺口钢索的快速安装需要；

27、2、本发明的钢绞线采用多股冷拉高强度钢丝扭结而成，并在其一端固定连接连接管，而连接管采用压扁的形式与钢绞线固定在一起，使得再扩孔锚固机构的强度比现有技术中只使用钢绞线的方式增加4-5倍，大幅度提高强度；

28、3、本发明的再扩孔锚固机构可以快速安装，能够在20秒之内快速安装，大幅提高生产效率，降低了生产成本；

29、4、本发明能够避免常规锚索二次张拉的多工序作业，降低施工时间，并避免不安全因素，还可以避免再扩孔锚固机构对巷道断面利用率的影响和对行人安全的威胁。

技术特征：

1.一种用于对岩石进行多孔径钻孔的固定系统，其特征在于，包括预扩孔钻杆(1)和再扩孔锚固机构，所述预扩孔钻杆(1)用于预先进行钻孔，所述再扩孔锚固机构用于伸入预扩孔钻杆(1)开设的钻孔内，并对靠外沿的钻孔再次扩孔并固定在巷道侧壁上；

2.根据权利要求1所述的一种用于对岩石进行多孔径钻孔的固定系统，其特征在于，所述再扩孔锚固机构包括：

3.根据权利要求2所述的一种用于对岩石进行多孔径钻孔的固定系统，其特征在于，所述再扩孔锚固机构还包括：

4.根据权利要求2或3所述的一种用于对岩石进行多孔径钻孔的固定系统，其特征在于，所述再扩孔机构(8)包括扩孔管和连接在扩孔管外壁的扩孔片(12)。

5.根据权利要求4所述的一种用于对岩石进行多孔径钻孔的固定系统，其特征在于，所述扩孔片(12)设置为多个，多个所述扩孔片(12)绕扩孔管的外壁均匀设置。

6.根据权利要求4所述的一种用于对岩石进行多孔径钻孔的固定系统，其特征在于，所述扩孔片(12)为绕钢绞线(6)轴线螺旋设置的刀片。

7.一种用于对岩石进行多孔径钻孔的固定方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种用于对岩石进行多孔径钻孔的固定系统及固定方法，其系统包括预扩孔钻杆和再扩孔锚固机构，预扩孔钻杆用于预先进行钻孔，再扩孔锚固机构用于伸入预扩孔钻杆开设的钻孔内，并对靠外沿的钻孔再次扩孔并固定在巷道侧壁上；本发明通过设置连接套，可以使得小孔径的延伸杆与大孔径的伸出杆相互连接，在前端小孔径钻孔的同时，大孔径的伸出杆在钻孔靠外端位置一定范围同时扩孔，从而实现一次钻孔两个钻孔的直径，以便适应螺口钢索的快速安装需要；本发明的再扩孔锚固机构可以快速安装，能够在20秒之内快速安装，大幅提高生产效率，降低了生产成本。

技术研发人员：赵军利,候振华,周连清,白伟
受保护的技术使用者：陕西陕煤韩城矿业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15