小尺寸双圆孔钻具及巷道注浆加固围岩的方法与流程

文档序号:17930655发布日期:2019-06-15 00:49阅读:165来源:国知局
小尺寸双圆孔钻具及巷道注浆加固围岩的方法与流程

本发明属于岩土工程技术领域,具体涉及一种小尺寸双圆孔钻具及巷道注浆加固围岩的方法。



背景技术:

煤矿锚杆(含锚索,以下同)具有“钻孔小、杆体小、药卷小”等“三小”特征,目前我国煤矿锚杆年用量超过1亿根。随着煤炭资源向深部进军,面临开发环境恶劣,巷道累积变形量超过1m的比比皆是。

“三小”锚杆的伸长率有限,随着围岩变形破坏的加剧,锚杆逐渐失效。在“三小”锚杆的基础上,众多学者相继开发了伸长率很大的恒阻或增阻锚杆,但围岩的破碎状况得不到改善,因为这些新型锚杆没有注浆补强功能,围岩只会越来越破碎。为了应对这种长时间持续的变形,并不断改善围岩的破碎状况,我国技术人员开发了可重复注浆加固方法(zl201310014588.1)和侧空可重复注浆锚杆(zl201510674920.6)技术,并取得成功的应用。但是该技术有三个不完善之处:一是注浆管与杆体在同一孔内,杆体只能为多股细小分散分布,锚杆的拉拔承载力受限;二是只能通过浆液将锚杆杆体与围岩粘连在一起,无法应用煤矿广泛应用的树脂药卷进行锚固,于巷道快速施工和掌子面附近巷道维稳不利;三是不能适应围岩大变形。

为了适应这种环境,我国技术人员拟开发适于煤矿巷道支护的双圆可伸长重复注浆锚杆(含锚索,下同),这种锚杆具有高强、早强、对围岩和锚杆能多次修复补强、施工快、维稳快等特征,具有目前广泛应用的树脂锚杆、侧空可重复注浆锚杆的全部优点,同时还克服了它们的缺点,是一种更加理想煤矿巷道支护结构。但是,这种锚杆的横截面为由两个相交的小圆孔构成的双圆断面,采用现有钻具在岩体中钻出这种截面的双圆孔,费时费力,效果很不好。因此,需要开发与之相配套的小尺寸双圆孔钻具。



技术实现要素:

本发明的目的是针对上述存在的问题和不足,提供一种小尺寸双圆孔钻具及巷道注浆加固围岩的方法,能够通过齿轮箱的传动带动两个钻头钻出相交的双圆孔,由于是同时钻进,双圆孔的两个轴心线平行度好,钻孔一次成型,钻孔效果好且效率高,加固围岩的方法能适应围岩大变形且加固强度稳定。

为达到上述目的,所采取的技术方案是:

一种小尺寸双圆孔钻具,包括:第一钻头和第二钻头,所述第一钻头和第二钻头各自转动时不发生碰撞,并钻出相交的双圆孔;齿轮箱,其内设有输入轴、第一输出轴和第二输出轴,所述第一钻头与第一输出轴连接,所述第二钻头与第二输出轴连接,所述第一输出轴和第二输出轴的转速相同;以及钻杆,其与所述输入轴连接。

根据所述的一种小尺寸双圆孔钻具,还包括水套,所述输入轴、第一输出轴和第二输出轴的内部均设有水道且均与所述水套连接,所述水套的内腔与所述输入轴、第一输出轴和第二输出轴的内部的水道连通;所述钻杆为中空钻杆,所述输入轴的水道与所述中空钻杆内部连通;所述第一钻头和第二钻头上均设有出水孔,所述第一钻头的出水孔与所述第一输出轴的水道连通,所述第二钻头的出水孔与所述第二输出轴的水道连通。

根据所述的一种小尺寸双圆孔钻具,所述第一钻头和第二钻头为一字形钻头或y字形钻头或组合钻头,组合钻头为柱形-y字形组合钻头或柱形-一字形组合钻头。

根据所述的一种小尺寸双圆孔钻具,所述钻杆与所述输入轴、所述第一输出轴与所述第一钻头、所述第二输出轴与所述第二钻头均采用锥度连接。

根据所述的一种小尺寸双圆孔钻具,所述第一钻头和第二钻头的钻头直径相同或不同。

根据所述的一种小尺寸双圆孔钻具,所述输入轴、第一输出轴和第二输出轴均通过轴承与所述齿轮箱连接,所述输入轴设置在齿轮箱的中部,所述第一输出轴和第二输出轴设置在所述输入轴的两侧;所述第一输出轴和所述第二输出轴均与所述输入轴通过齿轮组匹配啮合传动,或所述第一输出轴与所述输入轴通过齿轮组匹配啮合传动,所述第二输出轴与所述第一输出轴通过齿轮组匹配啮合传动。

一种巷道注浆加固围岩的方法,包括以下步骤:a.准备注浆管和锚杆杆体;b.采用前述任一条小尺寸双圆孔钻具钻出两个相交的钻孔,即第一钻孔和第二钻孔,达到注浆管的深度后,采用单孔钻头在第二钻孔位置上继续钻进,直到达到锚杆要求的深度;c.在第一钻孔内安放注浆管;d.在第二钻孔内安放锚杆杆体,并对锚杆杆体进行锚固;e.利用可重复注浆管进行压力注浆,完毕后冲洗注浆管内部;f.根据围岩变形破坏情况或锚杆受力下降情况,适时通过可重复注浆管对围岩和锚杆进行注浆补强与修复,使围岩和锚杆持久保持较高的强度或承载能力。

根据所述的一种巷道注浆加固围岩的方法,所述注浆管为可伸长重复注浆管,所述可伸长重复注浆管包括:多段注浆管段,所述注浆管段上设有出浆小孔;对接单元,其连接设置在相邻两个注浆管段之间,相邻两所述注浆管段通过所述对接单元相对伸缩密封连接;第一柔性套,其套在所述注浆管段的外壁,所述第一柔性套与所述出浆小孔对应;以及第二柔性套,其套设设置在对接单元外侧和注浆管段上,第一柔性套与第二柔性套之间形成出浆缝。

根据所述的一种巷道注浆加固围岩的方法,所述对接单元包括:若干“п”形铁钩;设置在上段注浆管段下端的凸形接头,紧邻凸形接头的注浆管段外壁周向均布有若干与所述“п”形铁钩的一个脚匹配的钩孔;以及设置在下段注浆管段上端的凹形接头,所述凹形接头与所述凸形接头相匹配涂油紧密套接,所述凹形接头的外壁周向均布有若干与所述“п”形铁钩的另一个脚匹配的滑动钩槽。

根据所述的一种巷道注浆加固围岩的方法,所述第一柔性套和第二柔性套均为若干层橡胶薄膜。

采用上述技术方案,所取得的有益效果是:

本发明的方案一种小尺寸双圆孔钻具为一个钻杆通过齿轮箱的传动带动两个钻头钻出相交的双圆孔,由于是同时钻进,双圆孔的两个轴心线平行度好,钻孔一次成型,钻孔效果好且效率高;当钻机对中空钻杆施加旋压作用时,其中压力通过轴承传递给齿轮箱壳体,齿轮箱壳体再传给齿轮箱内支撑输出轴的轴承,轮箱内支撑输出轴的轴承又传递给输出轴,输出轴再传递给钻头,使钻头压向岩面,而中空钻杆旋转形成的扭力则通过输入轴和主齿轮,带动两侧的被动齿轮转动,两侧的被动齿轮又将这种转动传递给钻头,对孔底围岩进行切削,最后配合钻进过程,高压水通过中空钻杆进入输入轴的水道中,并向水套内腔运动,再经过输出轴的水道,进入钻头中的水道,最终从钻头的切削具中喷射出来,既使钻头冷却,又一定程度改变切削面岩体的性质,使切削更容易,同时还将切削下来的岩屑带出钻孔外,使钻孔过程连续性好。

本发明的方案一种巷道注浆加固围岩的方法,其将具有伸长特性的可重复注浆管与树脂锚杆杆体(包括普通锚杆杆体和恒阻或增阻锚杆杆体等具有大伸长率的锚杆杆体)安放在相交的两个钻孔中,伴随巷道围岩的变形,可重复注浆管自动伸长,克服了前述侧空可重复注浆锚杆不能适应围岩大变形的缺点;根据围岩变形破坏状况,利用可重复注浆管适时对围岩、锚固固化体裂化或破碎化的锚杆进行加固,使锚杆得到修复,围岩强度得到强化并保持较高强度,抗御围岩应力的作用,于巷道稳定极其有利。而且,因锚杆杆体锚固段或其里端为独立一孔,与煤矿“三小”锚杆条件相同,即便全长锚固锚杆,在先安放注浆管后,杆体孔的条件也与“三小”锚杆条件基本相同,因此克服了侧空可重复注浆锚杆的前两个缺点,即杆体只能为多股细小分散分布,锚杆的拉拔承载力受限的缺点,以及只能通过浆液将锚杆杆体与围岩粘连在一起,无法应用煤矿广泛应用的树脂药卷进行锚固,于巷道快速施工和掌子面附近巷道维稳不利的缺点。同时,它还具备侧空可重复注浆锚杆的全部优点。因此,本发明的巷道注浆加固方法的加固效果更好。

本发明的方案一种巷道注浆加固围岩的方法的另一个优点在于可伸长重复注浆管和锚杆的组合体,相互保护效果优于两者分立时的效果。因为研究与工程实践表明,注浆效果存在以注浆管为中心的最佳区域,尤其是裂隙化岩体,可伸长重复注浆管能为其紧邻的锚杆的裂化进行很好的修补。另一方面,工程实践也已证实,围岩破碎后,岩石块体沿巷道环向存在非连续性位移,还存在转动现象,这类变形对于注浆管是具有破坏作用的,然而本技术的注浆管因紧邻锚杆而受到锚杆很好的保护。基于此,本发明的方案一种巷道注浆加固围岩的方法的综合成效无疑也优于两者分立成效之叠加。此外,双圆钻具的问世,催生了一钻双孔(双圆钻孔),而分立的可重复注浆管和锚杆杆体所需要的是两个独立钻孔,显然工程量和工程成本、施工效率上,本技术具有明显的优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中,附图仅仅用于展示本发明的一些实施例,而非将本发明的全部实施例限制于此。

图1示出了根据本发明实施例的一种小尺寸双圆孔钻具的剖视结构示意图。

图2示出了图1的a-a剖视结构示意图。

图3示出了根据本发明实施例的第一钻头和第二钻头相对齿轮箱边缘的位置关系结构示意图之一。

图4示出了根据本发明实施例的第一钻头和第二钻头相对齿轮箱边缘的位置关系结构示意图之二。

图5示出了根据本发明实施例的水套的剖视结构示意图。

图6示出了根据本发明实施例的第一钻头和第二钻头的布置方式的结构示意图之一。

图7示出了根据本发明实施例的第一钻头和第二钻头的布置方式的结构示意图之二。

图8示出了根据本发明实施例的第一钻头和第二钻头的布置方式的结构示意图之三。

图9示出了根据本发明实施例的第一钻头和第二钻头的布置方式的结构示意图之四。

图10示出了根据本发明实施例的第一钻头为柱形-y字形组合钻头和第二钻头为y形钻头时钻具的侧视结构示意图。

图11示出了根据本发明实施例的第一钻头为柱形-y字形组合钻头和第二钻头为y形钻头时相对齿轮箱边缘的位置关系结构示意图。

图12示出了根据本发明实施例的一种可伸长重复注浆管的结构示意图;

图13示出了根据本发明实施例的凸形接头和凹形接头连接的结构示意图。

图14示出了根据本发明实施例的锚杆和可伸长重复注浆管在第一钻孔和第二钻孔内的安装结构示意图。

图15示出了图14的a-a剖视结构示意图。

图中序号:

100为第一钻头,101为钻头基座,102为切削具,200为第二钻头,300为齿轮箱,301为输入轴,3011为主动齿轮,302为第一输出轴,3021为第一被动齿轮,303为第二输出轴,3031为第二被动齿轮,304为水套,305为第一套孔,306为出水孔,307为第二套孔,308为第三套孔,309为第一轴承,310为第二轴承,311为第三轴承,312为第四轴承,313为第五轴承,314为轻硬质材料,400为钻杆,1为第二柔性套,2为“п”形铁钩,3为凸形接头,4为凹形接头,5为出浆小孔,6为注浆管段,7为滑动钩槽,8为第一柔性套,9为浆液固化体,10为树脂固化体,11为垫板,12为止浆塞,13为锁具,14为锚杆杆体。

具体实施方式

为了使得本发明的技术方案的目的、技术特征和技术效果更加清楚,下文中将结合本发明具体实施例的附图,对本发明实施例的示例方案进行清楚、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。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员在无需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。

参见图1-图11,本实施例公开了一种小尺寸双圆孔钻具,包括第一钻头100、第二钻头200、齿轮箱300以及钻杆400,第一钻头100和第二钻头200交错分布,第一钻头100和第二钻头200各自转动时不发生碰撞,并钻出相交的双圆孔;齿轮箱300内设有输入轴301、第一输出轴302和第二输出轴303,第一钻头100与第一输出轴302连接,第二钻头200与第二输出轴303连接,第一输出轴302和第二输出轴303的转速相同,即角速度相同,本实施例中齿轮箱300为一个长方形箱体,钻孔时,齿轮箱300跟随钻头同步向下运动,但齿轮箱300自身不发生转动,因此齿轮箱300的横截面要不超出双圆孔的组成的截面外;钻杆400与输入轴301连接。

可选的,钻杆400与输入轴301、第一输出轴302与第一钻头100、第二输出轴303与第二钻头200均采用锥度连接,锥度连接同心度好,且拆装方便。

可选的,钻杆400与输入轴301丝扣连接,第一输出轴302与第一钻头100采用丝扣连接,第二输出轴303与第二钻头200采用丝扣连接。

在本发明的实施例中,双圆孔的圆孔直径为φ30~φ50,所以齿轮箱300也为微型齿轮箱。

在本发明的实施例中,齿轮箱300内还设置有水套304,输入轴301、第一输出轴302和第二输出轴303的内部均设有水道且均与水套304连接,水套304的内腔与输入轴301、第一输出轴302和第二输出轴303的内部的水道连通;钻杆400为中空钻杆,输入轴301的水道与中空钻杆内部连通;第一钻头100和第二钻头200上均设有出水孔,以便钻进时得到水冷却,第一钻头100的出水孔与第一输出轴302的水道连通,第二钻头200的出水孔与第二输出轴303的水道连通。

可选的,水套304设置在齿轮箱300内,水套304的中部设有与水套内腔连通的第一套孔305,输入轴301上与第一套孔305配合的位置设有与第一套孔305连通的出水孔306,输入轴301上与第一套孔305配合的位置设有动密封结构;水套304上还设有与水套内腔连通的第二套孔307和第三套孔308,第一输出轴302上与第二套孔307配合的位置设有与第二套孔307连通的进水孔,第一输出轴302上与第二套孔307配合的位置设有动密封结构,第二输出轴303上与第三套孔308配合的位置设有与第三套孔308连通的进水孔,第二输出轴303上与第三套孔308配合的位置设有动密封结构。

如图1所示,在本发明的一种可能的实施例中,输入轴301、第一输出轴302和第二输出轴303均通过轴承与齿轮箱300连接,输入轴301设置在齿轮箱300的中部,第一输出轴302和第二输出轴303设置在输入轴301的两侧,具体的,输入轴301通过设置在齿轮箱300上端侧壁上的第一轴承309与齿轮箱300连接;第一输出轴302通过第二轴承310和第三轴承311与齿轮箱300连接,第二轴承310设置在齿轮箱内部,第三轴承311设置在齿轮箱300的下端侧壁上;第二输出轴303通过第四轴承312和第五轴承313与齿轮箱300连接,第四轴承312设置在齿轮箱300的内部,第五轴承313设置在齿轮箱300的下端侧壁上,另外齿轮箱300上铸造或通过紧固件连接有安装第一轴承、第二轴承、第三轴承、第四轴承和第五轴承的安装座。

可选的,齿轮箱300内的较大空隙用轻硬质材料314充填,并起稳固齿轮箱内元件的作用。齿轮箱300具有可拆卸性,例如可以将齿轮箱300制成能够相互连接的分体式,便于清洗和更换箱内元件。

可选的,输入轴301上通过花键或通过锥度配合连接有主动齿轮3011;第一输出轴302上通过花键或通过锥度配合连接有与主动齿轮3011配合的第一被动齿轮3021,第二输出轴303上通过花键或通过锥度配合连接有与主动齿轮3011配合的第二被动齿轮3031。

另外,由于主动齿轮3011、输入轴301、第一输出轴302、第一被动齿轮3021、第二输出轴303和第二被动齿轮3031的尺寸相对比较小,本实施例中输入轴301与主动齿轮3011可以设置为一体结构,第一输出轴302与第一被动齿轮3021设置为一体结构,第二输出轴303与第二被动齿轮3031设置为一体结构。

在本发明的另一种可能的实施例中,图中未示出,第一钻头100和第二钻头200的钻头直径不相同,输入轴301、第一输出轴302和第二输出轴303均通过轴承与齿轮箱300连接,输入轴301设置在齿轮箱300的中部,第一输出轴302和第二输出轴303设置在输入轴301的两侧;输入轴301上连接有主动齿轮,第二输出轴303上设有与主动齿轮配合的第二被动齿轮,第二输出轴303上还设有第二主动齿轮,第一输出轴302上设有与第二主动齿轮配合的第一被动齿轮。

可选的,在本发明的实施例中,第一钻头100和第二钻头200为一字形钻头或y字形钻头或组合钻头,组合钻头为柱形-y字形组合钻头或柱形-一字形组合钻头,一字形钻头或y字形钻头或柱形-一/y字形组合钻头均由钻头基座101与固定连接在钻头基座101上的切削具102组成;柱形-一/y字形组合钻头,实际上就是在一字形钻头或y字形钻头的基座于其中心部位凸出,凸出部分因与另一个钻头基座高度相当,凸出部分的自由端有切削具。实际上也相当在一字形或y字形钻头上嵌入一个小尺寸的煤矿普通钻头。本实施例的y字形钻头的三个切削具102在圆周方向上均布,一字形或y字形钻头或柱形-一/y字形组合钻头均为单孔钻头(其变种很多),其详细构造不赘述。

本实施例的小尺寸双圆孔钻具不仅适于煤矿“三小”锚杆孔的成孔,对于岩土工程的其它尺寸的双圆孔同样适用。

理论上,为确保两钻头不碰撞,第一钻头100和第二钻头200均为一字形钻头时,其切削具划过的圆相交的圆弧最大为90度,而两钻头均为y字形钻头时相交的圆弧最大为60度,如果考虑到切削具处厚度的影响,则不碰撞设计的相交圆弧应小于上述的理论最大值。

如图3所示,第一钻头100和第二钻头200均为一字形钻头,第一钻头100和第二钻头200相对垂直设置,第一钻头100和第二钻头200以相同的角速度旋转,两个钻头不会相撞。

如图4所示,第一钻头100和第二钻头200均为y形钻头,第一钻头100和第二钻头200的设置角度方位相同,第一钻头100和第二钻头200以相同的角速度旋转,两个钻头不会相撞。

如图6所示,本发明的第一钻头100和第二钻头200的一种可能的布置方式为:当第一钻头100和第二钻头200的钻头直径相同,且第一钻头100和第二钻头200均选用一字形钻头时,且两个相交圆相交的圆弧小于90度,两个一字形钻头的相交角度设置在一定范围内时,在各自旋转过程可以不相撞,例如当两个相交圆相交的圆弧为79度时,两个一字形钻头的相交角度设置在79度和101度之间时,第一钻头100和第二钻头200以相同的角速度顺时针旋转,两个钻头不相撞。

两个相交圆相交的圆弧小于90度的原因是:如果两个相交圆相交的圆弧大于90度,则无论两个钻头的如何设置相对位置,在各自旋转过程总能相撞。

如图7所示,本发明的第一钻头100和第二钻头200的另一种可能的布置方式为:当第一钻头100和第二钻头200的钻头直径相同,且第一钻头100和第二钻头200均选用y型钻头时,双圆孔的两个相交圆相交的圆弧要小于等于60度,两个y型钻头可以以相同方位设置,或从相同方位错开一定角度,第一钻头100和第二钻头200以相同的角速度顺时针旋转,两个钻头不会相撞。

如图8所示,本发明的第一钻头100和第二钻头200的另一种可能的布置方式为:当第一钻头100和第二钻头200的钻头直径不相同时,且第一钻头100和第二钻头200均选用一字形钻头时,两个一字形钻头的相交角度设置在一定范围内时,在各自旋转过程可以不相撞。

如图9所示,本发明的第一钻头100和第二钻头200的另一种可能的布置方式为:当第一钻头100和第二钻头200的钻头直径不相同时,且第一钻头100和第二钻头200均选用y型钻头时,但双圆孔的两个相交圆相交的圆弧对于大圆孔小于等于60度时,两个y型钻头可以以相同方位设置,或从相同方位错开一定角度,第一钻头100和第二钻头200以相同的角速度顺时针旋转,在各自旋转过程可以不相撞。

本发明的第一钻头100和第二钻头200也可以一个选用组合钻头,另一个选用一字形或y字形钻头,其中组合钻头可为柱形-一字形组合钻头、柱形-y字形组合钻头,。如图10~图11所示,本发明的第一钻头100和第二钻头200一个选用y字形钻头,另一个选用柱形-y字形组合钻头时,y字形钻头与组合钻头中的柱形钻头部分在同一平面内,而组合钻头中的y字形钻头部分与y字形钻头连接头在同一个平面内,但这两个平面在空间上不相交。因此,当两个钻头的y字形钻具部分的直径相同时,能够钻出重叠度很高的等径双圆钻孔。同理,当两个y字形钻具部分的直径不同时,也能钻出重叠度很高的异径双圆钻孔。也即这种钻头的搭配,只要每个切削具划过的圆形范围不与另一钻头同平面的部位相交叠,则第一钻头100和第二钻头200以相同的角速度同方向旋转,两钻头在各自旋转过程均不相撞,并能获得高重叠度的双圆钻孔。

除了在钻进过程中两钻头不碰撞外,还应注意确保齿轮箱能在双圆孔内随钻跟进,也即双圆形孔的尺寸还应能容纳齿轮箱的进入。这意味着两钻孔必须相切割一定的程度。当设计匹配同型的两个钻头遭遇到齿轮箱不能随钻跟进时,其中一个钻头更换成组合钻头,问题便可迎刃而解。

以上本发明的第一钻头100和第二钻头200的组合方式只是举例说明,并非穷举,本领域的技术人员可以根据计算或推理很容易得出其他种类的组合方式。

采用本发明的小尺寸双圆孔钻具的钻孔步骤如下:

1.选择钻头尺寸和类型。根据双圆孔的设计要求选择合适的钻头尺寸,根据岩土软硬确定钻头类型。

2.定孔位。

3.钻机就位,并检查水电(电力驱动)或水气(气压驱动)。

4.钻进。钻头对准孔位,开动钻机,钻机对中空钻杆400施加旋压作用,其中压力通过连接在输入轴301和齿轮箱300之间的轴承传递给齿轮箱壳体,齿轮箱壳体再传给齿轮箱内支撑输出轴的轴承,齿轮箱300内支撑输出轴的轴承又传递给输出轴,输出轴再传递给钻头,使钻头压向岩面,而中空钻杆旋转形成的扭力则通过输入轴和主齿轮,带动两侧的被动齿轮转动,两侧的被动齿轮又将这种转动传递给输出轴,输出轴再传递给钻头,对孔底围岩进行切削,最后配合钻进过程,高压水通过中空钻杆进入输入轴301的水道中,并向水套内腔运动,再经过输出轴的水道,进入钻头中的水道,最终从钻头的切削具中喷射出来,使钻头冷却,又一定程度改变切削面岩体的性质,使切削更容易,同时还将切削下来的岩屑带出钻孔外。如此钻进直至双圆孔深达到设计要求。

5.重复上面的步骤,完成其它双圆孔的钻进。

如图12-图15,本发明还公开了一种巷道注浆加固围岩的方法,包括以下步骤:

1.根据巷道工程要求,通过设计计算确定锚杆长度,选择锚杆杆体;

2.根据锚杆类型(端锚、加长锚、全长锚)、锚杆长度、锚杆伸长率、围岩可能的最大变形量,确定可伸长重复注浆管的长度、对接单元的个数;

3.加工组装可伸长重复注浆管,加工“п”形铁钩形铁钩2,并在如图13所示的多段注浆管段的凸形接头位置处加工钩孔,在凹形接头位置加工出滑动钩槽,将多段注浆管段6涂油紧密套接,管外壁涂抹润滑剂,套上第一柔性套和第二柔性套,且第一柔性套和第二柔性套之间尽量少留缝隙,以免影响后期注浆管随围岩变形而产生的伸长移动;

4.钻孔,采用前述任一条小尺寸双圆孔钻具钻出两个相交的钻孔,即第一钻孔和第二钻孔,达到规定的位置(相当于注浆管总长度)时,更换为单孔钻头,在第二钻孔位置上继续钻进,直到达到锚杆要求的深度;

5.孔内安放注浆管,插入已组装好的可伸长重复注浆管,如果注浆管总长过长(指由于空间所限而无法一次安装全长情形),可随意组合分段并在孔口处进行第二次组装;

6.锚杆杆体14的安装,如图14所示,在第二钻孔内放入树脂药卷,用锚杆杆体14或简易专用运送杆将其一根一根顶(送)入孔底,在顶(送)入过程中,可伸长重复注浆管位置得到自动调正,用锚杆钻机连接锚杆杆体14,启动钻机,锚杆杆体14旋压进入并充分搅拌树脂药卷,形成树脂固化体10;

7.安放止浆塞12、锚杆垫板11和锁具13,对锚杆杆体14进行张拉锁定;

8.通过可伸长重复注浆管进行注浆,使浆液充填注浆管和锚杆杆体14外的空隙。如果浆液需要起锚固作用,则需要进行压力注浆。注浆完成后,冲洗注浆管内部。

9.根据需要,尤其是围岩变形破坏达一定程度或锚杆轴力下降明显时,适时进行注浆,防止围岩强度或完整性进一步恶化,修复双圆可重复注浆锚杆,提高锚杆承载能力,由于可伸长重复注浆管具有伸长性、可重复多次注浆性,因此,此步骤可重复多次开展。

本实施例中的可伸长重复注浆管包括多段注浆管段6、对接单元、第一柔性套8和第二柔性套1,相邻两注浆管段6通过对接单元相对伸缩密封连接;第一柔性套8套在注浆管段的外壁,第一柔性套8与出浆小孔对应;第二柔性套1套设设置在对接单元外侧和注浆管段6上,第一柔性套8与第二柔性套1之间形成出浆缝,对接单元的个数需根据锚杆长度和可能变形量进行确定,注浆管上在轴向方向间隔一定距离(通常为0.5~1m)沿周长均匀分布2-4个出浆小孔5;设置第一柔性套8能够使出浆小孔5只能从注浆管段内向外灌浆,而不能从注浆管段外向注浆孔内返浆,另外设置第二柔性套1能够使注浆管段外部管壁不与浆液固化体9直接接触,使注浆管段不被浆液固化体9固定死,使注浆管段与第二柔性套1之间具有一定的相对活动性。

可选的,对接单元的一种可能的结构为:对接单元包括若干“п”形铁钩形铁钩2、设置在上段注浆管段6下端的凸形接头3和设置在下段注浆管段6上端的凹形接头4;凹形接头4与凸形接头3相匹配套接,紧邻凸形接头3的注浆管段6外壁周向均布有若干与“п”形铁钩形铁钩2的一个脚匹配的钩孔;凹形接头4的外壁周向均布有若干与“п”形铁钩形铁钩2的另一个脚匹配的滑动钩槽7,“п”形铁钩形铁钩2在滑动钩槽7内沿轴向方向滑动;在每个对接单元中,“п”形铁钩形铁钩2根据注浆管粗细可沿周设置2~3个,相应地钩孔、滑动钩槽7也配对设置。

可选的,第一柔性套8和第二柔性套1均为若干层橡胶薄膜,优选的,第一柔性套8和第二柔性套1均为2-3层橡胶薄膜,在可伸长重复注浆管插入钻孔的过程中,在表层橡胶薄膜损伤后,内层橡胶薄膜还能够起作用。

除非另作定义,此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“一”、“二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。同样,“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同,而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也可能相应地改变。

上文中参照优选的实施例详细描述了本发明的示范性实施方式,然而本领域技术人员可理解的是,在不背离本发明理念的前提下,可以对上述具体实施例做出多种变型和改型,且可以对本发明提出的各技术特征、结构进行多种组合,而不超出本发明的保护范围,本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

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