矿用锚杆索压风定量挤注装置及精准锚固方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种矿用锚杆索压风定量挤注装置及精准锚固方法，适用于煤矿巷道围岩支护工程领域。包括气动双杆气缸、罐装瓶与混合器，利用气动双杆气缸中风向控制阀调整导杆的前后移动方向，带动罐装瓶实现出浆和拆除的功能；在风压作用下罐装瓶中双组分粘结剂不断被挤出，经混合器充分搅拌后，粘结剂不断被输送至锚杆索端部出浆口，进而根据事先测得的围岩裂隙位置设计锚固长度进一步实现锚杆索的精准锚固。每个钻孔对应一组罐装瓶，方便井下施工，并且根据巷道整体情况设定罐装瓶容量，有利于实现特定裂隙区域的精准粘固，充分利用井下少有的压缩空气动力源，操作方便，应用性强。应用性强。应用性强。

【技术实现步骤摘要】
矿用锚杆索压风定量挤注装置及精准锚固方法


[0001]本专利技术涉及一种矿用锚杆索压风定量挤注装置及精准锚固方法，尤其适用于煤矿巷道围岩支护工程领域。

技术介绍

[0002]锚杆索锚固技术可大幅提高岩体强度和岩层整体性，已成为煤矿巷道围岩稳定性控制的主要技术手段。
[0003]当前锚固技术主要依靠树脂锚固剂将锚杆索杆体与围岩粘结在一起，而树脂锚固剂是由专用聚酯薄膜将胶泥与固化剂分割包装，只有充分混合胶泥和固化剂，才能使树脂锚固剂与围岩的粘结力达到最佳。现在普遍利用锚杆钻机带动锚杆索旋转搅破聚酯薄膜，进而使得胶泥和固化剂得以混合，这种方式存在三大弊端：(1)由于聚酯薄膜的存在，胶泥和固化剂混合硬化后会有弱面，在一定程度上降低粘结力；(2)当围岩较为破碎或钻孔成型不好时，树脂锚固剂会被卡住，无法顶推至孔底，造成树脂锚固剂在围岩锚固时呈不连续锚固，并且混合不充分，造成锚固力降低；(3)通过树脂锚固剂搅拌式形成的锚固长度有限，一般仅能达到端锚和加长锚，对于一些软弱围岩或者富水围岩巷道，这种锚固方式存在锚固强度不足的风险，需要实现全长锚固，然而锚杆钻机能力不足，使用过多的锚固剂将存在搅拌不充分或者锚固剂提前硬化的问题。以上三个问题直接影响巷道围岩稳定性控制效果，严重时会产生巷道垮冒等情况。
[0004]近年来，在锚固可靠性技术方面也有一定探索。为了实现树脂锚固剂中胶泥和固化剂的充分混合，专利CN111927514B提出了后灌法添加钢砂的预应力全长锚固方法，通过在钻孔中添加小粒径钢砂提高树脂锚固剂的混合程度，但施工工艺非常复杂，严重制约锚杆索的施工效率。专利CN103161484B提出了一种膏体定长锚固支护方法，彻底摒除了锚固剂锚固方法，在钻孔中放入塑料软管，利用注浆泵将配置好的膏体浆液通过塑料软管注入钻孔内，后面再将锚杆索插入钻孔内，这种方式虽然实现了全长锚固，提高了控制效果，但是施工工艺仍然比较复杂。为了实现对软弱围岩巷道的控制，全长锚固技术已成为趋势，但是全长锚固完全封闭锚杆索的自由段，使得围岩不具备缓冲让压的特性。因此，当前亟需一种锚杆索精准锚固的方法以及实现快速精准锚固的挤注装置。

技术实现思路

[0005]技术问题：本专利技术的目的是克服现有技术的不足之处，提出一种矿用锚杆索压风定量挤注装置及精准锚固方法，该装置结构简单，方便在巷道狭小空间使用，依靠该装置形成的精准锚固方法提升了锚固系统的可靠性，提高了锚杆索的施工效率，技术效果显著。
[0006]技术方案：为实现上述技术目的，本专利技术的一种矿用锚杆索压风定量挤注装置，包括挤压注浆装置，挤压注浆装置内安装有罐装瓶，挤压注浆装置包括设置在罐装瓶后方设置的气动双杆气缸，挤压注浆装置的端部设有与罐装瓶的出料口连接的用以混合多种物料的混合器，混合器输出混合后的物料；挤压注浆装置的气动双杆气缸包括导杆和用以驱动
导杆的风仓，导杆的数量与罐装瓶的数量匹配，导杆的底部为置于风仓内的活塞，其中风仓的无杆腔为风仓Ⅰ，有杆腔为风仓Ⅱ两部分，风仓Ⅰ上连接有压力表，风仓Ⅰ侧设有进风口和出风口Ⅱ，风仓Ⅱ侧设有出风口Ⅰ，风仓上还设有风向控制阀，风向控制阀分别连接有内气管I、内气管Ⅱ和内气管Ⅲ，内气管I为进气管，从进风口将气一直送至风向控制阀，当顶推导杆时，利用风向控制阀将气体通过内气管Ⅱ送入进入风仓Ⅰ，推动导杆挤压罐装瓶；当要收回导杆时，利用风向控制阀将气体输至内气管Ⅲ进入风仓Ⅱ，从而反向推动导杆实现换气的作用；罐装瓶包括可拆卸罐装瓶Ⅰ、可拆卸罐装瓶Ⅱ，分别装有混合后可形成粘结剂的A料、B料，可拆卸罐装瓶Ⅰ和可拆卸罐装瓶Ⅱ设置在罐装瓶储放仓，可拆卸罐装瓶Ⅰ和可拆卸罐装瓶Ⅱ尾部分别与一只导杆连接用以挤压出料，可拆卸罐装瓶Ⅰ和可拆卸罐装瓶Ⅱ的出料口分别通过出浆口与混合器连接，混合器包括混合搅拌部，混合搅拌部的入口通过塑料进浆管与出浆口分别连接，混合搅拌部的出口通过出浆管设有连接头，混合搅拌部内设有滚轴，滚轴上设有十字形塑料扇叶。
[0007]一种矿用锚杆索，锚杆索主体内设有用以实现端部出浆的注浆通道，锚杆索主体的出浆口设置在锚杆索端部的侧面，所述锚杆索主体为不留锚固段的设计，无需锚固段封堵结构。
[0008]进一步，根据锚固长度的需要，在锚杆索主体上设置有实现定长注浆限制浆液流动的封堵结构，利用封堵结构将锚杆索端部注入的浆液限制在封堵结构到钻孔底部之间的钻孔空间内，实现无锚固剂的定长注浆锚固，所述的封堵结构包括遇水快速膨胀的止浆棉或者膨胀气囊。
[0009]进一步，所述的注浆通道为设置在锚索内部的空心注浆钢管，锚索空心注浆钢管外径为7～9mm，内径为4～6mm；所述的注浆通道为设置在锚杆内部的圆形中空通道，锚杆圆形中空通道内径为4～6mm。
[0010]一种矿用锚杆索的快速定长注浆方法，在需要设置锚杆索支护的区域设置锚杆索钻孔，再将设有注浆通道和端部出浆口的矿用锚杆索放入锚杆索钻孔，之后通过锚杆索主体上的注浆通道进行注浆，待浆液凝固后在锚杆索尾端安装托盘和紧固螺母。
[0011]进一步，根据提前检测到的围岩裂隙带的位置在注浆孔用锚杆索对应位置上安装封堵结构，通过封堵结构控制注浆段的生成，将矿用锚杆索连同封堵结构一起放置在钻孔中，之后利用注浆装置通过注浆通道和出浆口对锚杆索进行定量定长注浆，等待浆液凝固后在锚杆索主体尾端安装托盘和紧固螺母。
[0012]进一步，所述锚杆索尾端设有橡胶塞，将锚杆索连同橡胶塞、托盘、螺母或者锁具一起顶推至钻孔中，再利用注浆装置对锚杆索实施快速全长注浆锚固，待浆液凝固后即完成锚杆索的安装，无需施加预紧力。
[0013]一种矿用锚杆索压风定量挤注装置的精准锚固方法，将混合后会构成定长注浆的粘结剂的A料料瓶以及B料料瓶按照该区域单个锚固钻孔的需求精准定量灌装，从而使粘结剂的罐装瓶形成适配该地质区域锚固的最佳注浆量，工作人员只需将精准定量灌装的罐装瓶安装入注浆设备，并全部注入锚杆后即可完成精准定量注浆，步骤简单，且不会出现操作错误，而且精准注浆后形成的锚固效果最好。
[0014]具体步骤如下：
[0015]S1、为高效快速地控制巷道变形，需要精准锚固到软弱围岩或者裂隙发育位置：探
查煤矿巷道围岩裂隙分布，设计巷道支护方式和中空锚杆索长度L
’
，根据裂隙分布情况，得到中空锚杆索锚固长度L，具体为钻孔孔底至裂隙所在层位的长度，此时计算出需要的注浆用的粘结剂体积V为：
[0016]V＝1/4π(D2‑
D
’2)L+1/4πd2L
’
[0017]其中D为钻孔直径、D
’
为锚杆索直径，d为中空锚杆索空心管直径；
[0018]S2、根据每个钻孔所需的注浆粘结剂体积V，得出灌装组成相互结合后产生体积V粘结剂的A料和B料需求量，并将两种混合料分别灌装在可拆卸罐装瓶Ⅰ和可拆卸罐装瓶Ⅱ中，保证导杆同步挤压可拆卸罐装瓶Ⅰ和可拆卸罐装瓶Ⅱ后两种混合料保持粘结剂需要的比例从出浆口中挤出；
[0019]S3、按照支护方案，在预定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿用锚杆索压风定量挤注装置，其特征在于：包括挤压注浆装置，挤压注浆装置内安装有罐装瓶(2)，挤压注浆装置包括设置在罐装瓶(2)后方设置的气动双杆气缸(1)，挤压注浆装置的端部设有与罐装瓶(2)的出料口连接的用以混合多种物料的混合器(3)，混合器(3)输出混合后的物料；挤压注浆装置的气动双杆气缸(1)包括导杆(1
‑
4)和用以驱动导杆(1
‑
4)的风仓，导杆(1
‑
4)的数量与罐装瓶(2)的数量匹配，导杆(1
‑
4)的底部为置于风仓内的活塞，其中风仓的无杆腔为风仓Ⅰ(1
‑
8)，有杆腔为风仓Ⅱ(1
‑
9)两部分，风仓Ⅰ(1
‑
8)上连接有压力表(1
‑
3)，风仓Ⅰ(1
‑
8)侧设有进风口(1
‑
1)和出风口Ⅱ(1
‑
7)，风仓Ⅱ(1
‑
9)侧设有出风口Ⅰ(1
‑
6)，风仓上还设有风向控制阀(1
‑
2)，风向控制阀(1
‑
2)分别连接有内气管I(1
‑
10)、内气管Ⅱ(1
‑
11)和内气管Ⅲ(1
‑
12)，内气管I(1
‑
10)为进气管，从进风口(1
‑
1)将气一直送至风向控制阀(1
‑
2)，当顶推导杆(1
‑
4)时，利用风向控制阀(1
‑
2)将气体通过内气管Ⅱ(1
‑
11)送入进入风仓Ⅰ(1
‑
8)，推动导杆(1
‑
4)挤压罐装瓶(2)；当要收回导杆(1
‑
4)时，利用风向控制阀(1
‑
2)将气体输至内气管Ⅲ(1
‑
12)进入风仓Ⅱ(1
‑
9)，从而反向推动导杆(1
‑
4)实现换气的作用；罐装瓶(2)包括可拆卸罐装瓶Ⅰ(2
‑
1)、可拆卸罐装瓶Ⅱ(2
‑
2)，分别装有混合后可形成粘结剂的A料、B料，可拆卸罐装瓶Ⅰ(2
‑
1)和可拆卸罐装瓶Ⅱ(2
‑
2)设置在罐装瓶储放仓(1
‑
5)，可拆卸罐装瓶Ⅰ(2
‑
1)和可拆卸罐装瓶Ⅱ(2
‑
2)尾部分别与一只导杆(1
‑
4)连接用以挤压出料，可拆卸罐装瓶Ⅰ(2
‑
1)和可拆卸罐装瓶Ⅱ(2
‑
2)的出料口分别通过出浆口(2
‑
3)与混合器(3)连接，混合器(3)包括混合搅拌部(3
‑
2)，混合搅拌部(3
‑
2)的入口通过塑料进浆管(3
‑
1)与出浆口(2
‑
3)分别连接，混合搅拌部(3
‑
2)的出口通过出浆管(3
‑
5)设有连接头(3
‑
6)，混合搅拌部(3
‑
2)内设有滚轴(3
‑
3)，滚轴(3
‑
3)上设有十字形塑料扇叶(3
‑
4)。2.一种矿用锚杆索，其特征在于：锚杆索主体内设有用以实现端部出浆的注浆通道，锚杆索主体的出浆口设置在锚杆索端部的侧面，所述锚杆索主体为不留锚固段的设计，无需锚固段封堵结构。3.根据权利要求2所述的矿用锚杆索，其特征在于：根据锚固长度的需要，在锚杆索主体上设置有实现定长注浆限制浆液流动的封堵结构，利用封堵结构将锚杆索端部注入的浆液限制在封堵结构到钻孔底部之间的钻孔空间内，实现无锚固剂的定长注浆锚固，所述的封堵结构包括遇水快速膨胀的止浆棉或者膨胀气囊。4.根据权利要求2所述的矿用锚杆索，其特征在于：所述的注浆通道为设置在锚索内部的空心注浆钢管，锚索空心注浆钢管外径为7～9mm，内径为4～6mm；所述的注浆通道为设置在锚杆内部的圆形中空通道，锚杆圆形中空通道内径为4～6mm。5.一种根据权利要去3所述矿用锚杆索的快速定长注浆方法，其特征在于：在需要设置锚杆索支护的区域设置锚杆索钻孔，再将设有注浆通道和端部出浆口的矿用锚杆索放入锚杆索钻孔，之后通过锚杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：张农，谢正正，方齐，何哲，李岛，李永乐，
申请(专利权)人：安徽路源环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：