一种软弱破碎围岩锚固孔修复强化装置及修复方法

1.本发明属于巷(隧)道支护领域，具体涉及一种软弱破碎围岩锚固孔修复强化装置及修复方法。


背景技术：

2.软弱破碎围岩巷道在我国广泛分布，因其具有强度低、完成性差、裂隙发育的特点，该类围岩的稳定控制、支护质量已成为影响巷道掘进机械化、智能化快速发展重要因素，锚杆支护作为该类巷道围岩控制的重要手段，在锚固剂搅拌初期，有较高流动性的树脂在锚杆作用下会快速注入锚固孔壁裂隙，严重缩短了锚固长度，影响了锚固效果。为此，本发明提出了一种软弱破碎围岩锚固孔修复方法，可对破碎孔壁裂隙进行修复强化，降低裂隙数量及裂隙张开度，堵塞树脂流失通道，防治树脂流失，从而达到提高锚固质量的目的。


技术实现要素：

3.本发明为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案：第一方面，本发明提供了一种软弱破碎围岩锚固孔修复强化装置，包括锚固剂腔体和锚固剂搅拌装置，锚固剂腔体的内部为用于放入锚固剂的锚固剂安装孔，锚固剂腔体的前端为封堵叶片，锚固剂腔体的主体部为封堵套筒，对锚固剂起到限位的作用，封堵套筒的外壁上间隔分布有若干锚固剂涂抹肋，相邻锚固剂涂抹肋的间隙形成锚固剂流出孔，封堵套筒的下端开设有搅拌装置固定孔，锚固剂搅拌装置的上部环形分布有若干锚固剂搅拌肋，若干锚固剂搅拌肋围绕的中部设置有导流锥体，每个锚固剂搅拌肋的上端设置有锚固剂破碎齿，锚固剂搅拌装置的下端设置有限位装置，限位装置的内部开设有钻杆安装孔。
4.进一步的，锚固剂安装孔的内径与锚固剂的外径相匹配。
5.进一步的，锚固剂涂抹肋的内壁做防滑处理。
6.进一步的，搅拌装置固定孔为开口朝向锚固孔口的喇叭状，限位装置为与搅拌装置固定孔相匹配的楔形。
7.进一步的，导流锥体的外壁与锚固剂搅拌肋的内壁紧密贴合，导流锥位于锚固剂破碎齿的下侧。
8.进一步的，锚固剂搅拌肋的长度与锚固剂涂抹肋的长度相匹配。
9.第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的一种软弱破碎围岩锚固孔修复强化装置的修复方法，具体包括以下几个步骤：
10.步骤1)：利用锚杆(索)相配套的机械设备开凿好锚固孔，待锚固孔施工结束后，将一定长度的锚固剂置于锚固剂腔体的锚固剂安装孔内；
11.步骤2)：将钻杆与锚固剂搅拌装置的钻杆安装孔连接，利用钻机将形成的组合体推动锚固剂腔体至锚固孔的孔底；
12.步骤3)：钻机驱动钻杆前进并旋转，使锚固剂搅拌装置插入锚固剂的内部，此时锚固剂破碎齿快速破碎锚固剂的封袋，使锚固剂流入锚固剂腔体的内部，同时旋转的锚固剂
搅拌肋开始对锚固剂进行搅拌，搅拌混合的锚固剂在导流锥体的推动下，由锚固剂流出孔流出至锚固剂腔体与锚固孔的孔壁之间的狭小空间内；
13.步骤4)：当锚固剂搅拌装置进入锚固剂腔体一定深度后，限位装置插入封堵套筒的搅拌装置固定孔内，在钻杆的推力作用下，最终使锚固剂腔体、锚固剂搅拌装置及钻杆形成一个整体结构，钻杆开始驱动封堵套筒快速转动，并向孔口方向移动，随着钻杆不断后退，孔壁裂隙得到填充、修复及强化。
14.进一步的，锚固剂腔体内部的锚固剂在离心力作用下不断流入锚固剂腔体与孔壁的空间内，同时，由于锚固剂腔体的封堵叶片及封堵套筒与锚固孔的孔壁组成了一个密闭空间，该空间内的锚固剂被锚固剂涂抹肋不断挤压至孔壁裂隙内部。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
16.1、本发明修复强化装置采用锚固剂涂抹肋，不仅能够对未破袋的锚固剂起到夹持作用使其推进至孔底，而且能够将破碎且受到高速离心作用流入到锚固剂腔体与孔壁之间的锚固剂进行快速涂抹，不断挤压至孔壁裂隙内部，使孔壁裂隙得到有效的填充、修复及强化，大大提升了锚固质量。
17.2、本发明锚固剂搅拌装置采用环绕若干的锚固剂搅拌肋和围绕中部的导流锥体，锚固剂搅拌肋的上端设置有锚固剂破碎齿，锚固剂受到锚固剂破碎齿破袋后，锚固剂搅拌肋在钻机旋转并推进下对锚固剂进行快速搅拌混合，提高锚固效果，此外，导流锥体不仅对破袋后的锚固剂起到导流作用而且大大提高了高速旋转将锚固剂快速流入至锚固剂腔体与锚固孔壁的狭小空间内的离心工作效率。
18.3、本发明装置制造工艺简单，易施工且成本低，不会造成锚固剂流失，可有效保证锚固长度，提升锚固质量；采用该装置的修复方法是锚杆(索)施工工艺上的创新，先将锚固剂推至孔底，然后边封堵边破锚固剂封袋同时完成搅拌混合，接着高速旋转离心作用于锚固剂并通过挤压涂抹将锚固剂填充至孔缝隙，最后将组合体在孔内缝隙处移动，孔壁裂隙可得到全面有效的填充、修复及强化，高效提升锚固质量，具有良好的施工效能和经济效益。
附图说明
19.本发明的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
20.图1为软弱破碎围岩锚固孔修复强化装置的结构示意图；
21.图2为锚固剂腔体的结构示意图；
22.图3为锚固剂腔体的剖面图；
23.图4为锚固剂搅拌装置的结构示意图；
24.图5为锚固剂搅拌装置的剖面图；
25.其中，1、钻杆；2、锚固孔；3、锚固剂；4、封堵叶片；5、锚固剂安装孔；6、锚固剂流出孔；7、锚固剂涂抹肋；8、封堵套筒；9、搅拌装置固定孔；10、锚固剂破碎齿；11、导流锥体；12、锚固剂搅拌肋；13、限位装置；14、钻杆安装孔。
具体实施方式：
26.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
27.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
28.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
29.实施例一：
30.如图1-图5所示，本实施例提供了一种软弱破碎围岩锚固孔修复强化装置，包括锚固剂腔体和锚固剂搅拌装置，锚固剂腔体的内部为用于放入锚固剂3的锚固剂安装孔5，锚固剂腔体的前端为封堵叶片4，避免在锚固剂3移出锚固剂腔体外，锚固剂腔体的主体部为封堵套筒8，对锚固剂3起到限位的作用，封堵套筒8的外壁上间隔分布有若干锚固剂涂抹肋7，在流动的锚固剂3流入至锚固剂腔体与锚固孔2的孔壁之间的狭小空间内时，旋转的锚固剂涂抹肋7可以将锚固剂3更好的涂抹在锚固孔2的孔壁裂隙内，相邻锚固剂涂抹肋7的间隙形成锚固剂流出孔6，便于破袋的锚固剂3流出，封堵套筒8的下端开设有搅拌装置固定孔9，用于连接搅拌装置形成旋转一体，锚固剂搅拌装置的上部环形分布有若干锚固剂搅拌肋12，若干锚固剂搅拌肋12围绕的中部设置有导流锥体11，对流动的锚固剂3起到导流的作用，且可以提高流动效率，降低钻机能耗，每个锚固剂搅拌肋12的上端设置有锚固剂破碎齿10，锚固剂搅拌装置的下端设置有限位装置13，限位装置13用于和锚固剂腔体的搅拌装置固定孔9连接后起到封堵锚固剂3的作用，限位装置13的内部开设有钻杆安装孔14，用于安装钻杆1。
31.进一步的，锚固剂安装孔5的内径与锚固剂3的外径相匹配，便于安装一定长度的锚固剂3，当锚固剂3的外径过小于锚固剂安装孔5的内径时，未破袋的锚固剂3在被推入锚固孔2孔底的过程中容易向下移动，不利于推进。
32.为了更好的效果，锚固剂涂抹肋7的内壁做防滑处理，增大未破袋的锚固剂3与锚固剂涂抹肋7的摩擦力，便于未破袋的锚固剂3与锚固剂腔体连为一体被推入锚固孔2孔底。
33.为了更好的效果，搅拌装置固定孔9为开口朝向锚固孔口的喇叭状，限位装置13为与搅拌装置固定孔9相匹配的楔形，限位装置13会随着锚固剂搅拌装置的旋转与推进插入在搅拌装置固定孔9中，从而对破袋的锚固剂3进行下方封堵，防止向下流失，影响锚固效果。
34.为了更好的效果，导流锥体11的外壁与锚固剂搅拌肋12的内壁紧密贴合，避免破袋的锚固剂3流入到导流锥体11与锚固剂搅拌肋12之间造成浪费，导流锥11位于锚固剂破碎齿10的下侧，当锚固剂搅拌装置与锚固剂腔体连为一起进行高速旋转时，导流锥11起到对流体的锚固剂3导流的作用，并且提高了离心运动的效率，使锚固剂3更快流入锚固剂腔体与孔壁的空间内。
35.为了更好的效果，锚固剂搅拌肋12的长度与锚固剂涂抹肋7的长度相匹配，若锚固剂搅拌肋12的长度大于锚固剂涂抹肋7的长度会导致限位装置13无法插入搅拌装置固定孔
9，进而无法实现对破袋的锚固剂3进行向下封堵，若锚固剂搅拌肋12的长度过小于锚固剂涂抹肋7的长度，不利于对未破袋的锚固剂3进行快速破袋搅拌，影响锚固效果。
36.实施例二
37.本发明公开的一种软弱破碎围岩锚固孔修复强化装置的修复方法，包括实施例1已述的任意一种软弱破碎围岩锚固孔修复强化装置，具体包括以下几个步骤：
38.步骤1)：利用锚杆(索)相配套的机械设备开凿好锚固孔2，待锚固孔2施工结束后，将一定长度的锚固剂3置于锚固剂腔体的锚固剂安装孔5内；其中，锚固剂3的长度与修复孔壁裂隙所需锚固剂的用量以及锚固孔2的直径大小相适应。
39.步骤2)：将钻杆1与锚固剂搅拌装置的钻杆安装孔14连接，利用钻机将形成的组合体推动锚固剂腔体至锚固孔2的孔底；其中，这里的推动仅仅是只通过钻机对组合体进行推动并无旋转，所以未破袋的锚固剂3表面能够承受锚固剂搅拌装置最前端的锚固剂破碎齿10的推力，可以到达锚固孔2的孔底；
40.步骤3)：钻机驱动钻杆1继续前进并旋转，使锚固剂搅拌装置插入锚固剂3的内部，此时锚固剂破碎齿10快速破碎锚固剂3的封袋，使锚固剂3流入锚固剂腔体的内部，同时旋转的锚固剂搅拌肋12开始对锚固剂3进行搅拌混合，搅拌混合的锚固剂3在导流锥体11的推动下，由锚固剂流出孔6流出至锚固剂腔体与锚固孔2的孔壁之间的狭小空间内；
41.步骤4)：当锚固剂搅拌装置进入锚固剂腔体一定深度后，限位装置13插入封堵套筒8的搅拌装置固定孔9内，在钻杆1的推力作用下，最终使锚固剂腔体、锚固剂搅拌装置及钻杆1形成一个整体结构，钻杆1开始驱动封堵套筒8快速转动，并向孔口方向移动，随着钻杆1不断后退，孔壁裂隙得到填充、修复及强化，此时，高速旋转的锚固剂搅拌肋12会对流入至锚固剂腔体与锚固孔壁的狭小空间内的锚固剂3快速涂抹，大大提高了涂抹到孔壁裂隙内的效率，此外，根据裂缝的大小和修复的需求，也可以驱动整体结构在裂缝较大的位置处来回移动，提高修复效果。
42.进一步的，锚固剂腔体内部的锚固剂3在离心力作用下不断流入锚固剂腔体与孔壁的空间内，同时，由于锚固剂腔体的封堵叶片4及封堵套筒8与锚固孔2的孔壁组成了一个密闭空间，该空间内的锚固剂3被锚固剂涂抹肋7不断挤压至孔壁裂隙内部，随着钻杆1不断后退，孔壁裂隙可得到有效的填充、修复及强化，从而提升锚固质量。
43.本发明修复强化装置采用锚固剂涂抹肋，不仅能够对未破袋的锚固剂起到夹持作用使其推进至孔底，而且能够将破碎且受到高速离心作用流入到锚固剂腔体与孔壁之间的锚固剂进行快速涂抹，不断挤压至孔壁裂隙内部，使孔壁裂隙得到有效的填充、修复及强化，大大提升了锚固质量；本发明锚固剂搅拌装置采用环绕若干的锚固剂搅拌肋和围绕中部的导流锥体，锚固剂搅拌肋的上端设置有锚固剂破碎齿，锚固剂受到锚固剂破碎齿破袋后，锚固剂搅拌肋在钻机旋转并推进下对锚固剂进行快速搅拌混合，提高锚固效果，此外，导流锥体不仅对破袋后的锚固剂起到导流作用而且大大提高了高速旋转将锚固剂快速从锚固剂流出孔流出至锚固剂腔体与锚固孔壁的狭小空间内的离心工作效率；本发明装置制造工艺简单，易施工且成本低，不会造成锚固剂流失，可有效保证锚固长度，提升锚固质量；此外采用该装置的修复方法是锚杆(索)施工工艺上的创新，先将锚固剂推至孔底，然后边封堵边破锚固剂封袋同时完成搅拌混合，接着高速旋转离心作用于锚固剂并通过挤压涂抹将锚固剂填充至孔缝隙，最后将组合体在孔内缝隙处移动，孔壁裂隙可得到全面有效的填
充、修复及强化，高效提升锚固质量，具有良好的施工效能和经济效益。
44.上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

技术特征：
1.一种软弱破碎围岩锚固孔修复强化装置，其特征在于：包括锚固剂腔体和锚固剂搅拌装置，锚固剂腔体的内部为用于放入锚固剂的锚固剂安装孔，锚固剂腔体的前端为封堵叶片，锚固剂腔体的主体部为封堵套筒，对锚固剂起到限位的作用，封堵套筒的外壁上间隔分布有若干锚固剂涂抹肋，相邻锚固剂涂抹肋的间隙形成锚固剂流出孔，封堵套筒的下端开设有搅拌装置固定孔，锚固剂搅拌装置的上部环形分布有若干锚固剂搅拌肋，若干锚固剂搅拌肋围绕的中部设置有导流锥体，每个锚固剂搅拌肋的上端设置有锚固剂破碎齿，锚固剂搅拌装置的下端设置有限位装置，限位装置的内部开设有钻杆安装孔。2.如权利要求1所述的软弱破碎围岩锚固孔修复强化装置，其特征在于：锚固剂安装孔的内径与锚固剂的外径相匹配。3.如权利要求2所述的软弱破碎围岩锚固孔修复强化装置，其特征在于：锚固剂涂抹肋的内壁做防滑处理。4.如权利要求1所述的软弱破碎围岩锚固孔修复强化装置，其特征在于：搅拌装置固定孔为开口朝向锚固孔口的喇叭状，限位装置为与搅拌装置固定孔相匹配的楔形。5.如权利要求1所述的软弱破碎围岩锚固孔修复强化装置，其特征在于：导流锥体的外壁与锚固剂搅拌肋的内壁紧密贴合，导流锥位于锚固剂破碎齿的下侧。6.如权利要求1所述的软弱破碎围岩锚固孔修复强化装置，其特征在于：锚固剂搅拌肋的长度与锚固剂涂抹肋的长度相匹配。7.一种如权利要求1-6任一项所述软弱破碎围岩锚固孔修复强化装置的修复方法，具体包括以下几个步骤：步骤1)：利用锚杆(索)相配套的机械设备开凿好锚固孔，待锚固孔施工结束后，将一定长度的锚固剂置于锚固剂腔体的锚固剂安装孔内；步骤2)：将钻杆与锚固剂搅拌装置的钻杆安装孔连接，利用钻机将形成的组合体推动锚固剂腔体至锚固孔的孔底；步骤3)：钻机驱动钻杆前进并旋转，使锚固剂搅拌装置插入锚固剂的内部，此时锚固剂破碎齿快速破碎锚固剂的封袋，使锚固剂流入锚固剂腔体的内部，同时旋转的锚固剂搅拌肋开始对锚固剂进行搅拌，搅拌混合的锚固剂在导流锥体的推动下，由锚固剂流出孔流出至锚固剂腔体与锚固孔的孔壁之间的狭小空间内；步骤4)：当锚固剂搅拌装置进入锚固剂腔体一定深度后，限位装置插入封堵套筒的搅拌装置固定孔内，在钻杆的推力作用下，最终使锚固剂腔体、锚固剂搅拌装置及钻杆形成一个整体结构，钻杆开始驱动封堵套筒快速转动，并向孔口方向移动，随着钻杆不断后退，孔壁裂隙得到填充、修复及强化。8.如权利要求7所述的软弱破碎围岩锚固孔修复方法，其特征在于：锚固剂腔体内部的锚固剂在离心力作用下不断流入锚固剂腔体与孔壁的空间内，同时，由于锚固剂腔体的封堵叶片及封堵套筒与锚固孔的孔壁组成了一个密闭空间，该空间内的锚固剂被锚固剂涂抹肋不断挤压至孔壁裂隙内部。

技术总结
本发明属于巷(隧)道支护领域，具体涉及一种软弱破碎围岩锚固孔修复强化装置及修复方法，修复强化装置包括封堵套筒和搅拌装置，封堵套筒的外壁上间隔分布有若干锚固剂涂抹肋，搅拌装置的上部分布有锚固剂搅拌肋，围绕的中部设置有导流锥体；本发明装置制造工艺简单，易施工且成本低，不会造成锚固剂流失，可有效保证锚固长度，提升锚固质量；采用该装置的修复方法是锚杆(索)施工工艺上的创新，先将锚固剂推至孔底，然后边封堵边破锚固剂封袋同时完成搅拌混合，接着高速旋转离心作用于锚固剂并通过挤压涂抹将锚固剂填充至孔缝隙，最后将组合体在孔内缝隙处移动，孔壁裂隙可得到全面有效的填充、修复及强化，具有良好的施工效能和经济效益。经济效益。经济效益。


技术研发人员：付孟雄 刘少伟 李旭泽 郭重托 赵文超 于涛 姚丙傲 贺德印 黄帅帅 苏林雪
受保护的技术使用者：河南理工大学
技术研发日：2023.06.29
技术公布日：2023/8/14