自攻旋进锚杆的端锚固方法及配套打孔钻具技术

本发明专利技术公开了一种自攻旋进锚杆的端锚固方法及配套打孔钻具，首先在需要锚固的巷道中钻出一个前后段不同直径的钻孔，要求前段的钻孔直径应等于自攻旋进锚杆的小直径d，后段的钻孔直径应大于自攻旋进锚杆的大直径D，前段小直径钻孔的长度应符合自攻旋进锚杆锚固段的设计长度；然后将自攻旋进锚杆插入钻孔中，直至到达小直径的变径处插不动为止，再用钻机为自攻旋进锚杆施加足够扭矩的旋转力，使自攻旋进锚杆旋进到前段小直径钻孔中，在孔外安装托盘和拧紧螺母，使其达到设计的预紧力，施工完毕。本发明专利技术解决了人们长期以来自攻旋进锚杆不能实现端锚的问题。

End anchoring method and matching drilling tool for self attack precessing bolt

The invention discloses a self-tapping and spinning bolt end anchoring method and a matching drilling tool. Firstly, a borehole with different diameters in the front and back sections is drilled in the roadway which needs anchoring. The drilling diameter of the front section should be equal to the small diameter D of the self-tapping and spinning bolt, and the drilling diameter of the back section should be larger than the large diameter D of the self-tapping and spinning bolt. The length of the small diameter borehole should be in accordance with the design length of the anchorage section of the self-tapping and spinning bolt; then the self-tapping and spinning bolt should be inserted into the borehole until it reaches the small diameter and can not be inserted into the borehole, and then the rotary force of sufficient torque is applied to the self-tapping and spinning bolt by the drilling machine so that the self-tapping and spinning bolt can be screwed into the small diameter borehole in the front section. The tray and the tightening nut are installed outside the hole to make the design reach the pre tightening force and complete the construction. The invention solves the problem that people can not realize self anchored bolt for long time and can not realize end anchor.

【技术实现步骤摘要】
自攻旋进锚杆的端锚固方法及配套打孔钻具
本专利技术涉及煤矿打锚杆眼用的钻具。
技术介绍
锚杆是当代煤矿巷道支护的最基本的组成部分，他将巷道的围岩加固在一起，使围岩自身支护自身。现在锚杆不仅用于煤矿，也用于其他矿山工程技术中，对边坡，隧道，坝体进行主体加固。锚杆的种类繁多，自攻旋进锚杆就是其中的一种。自攻旋进锚杆的构造是，以钢管或钢筋作为锚杆的杆体，杆体上螺旋缠绕点焊上三角丝螺纹，形成自攻丝的螺杆；杆体的直径即螺纹牙底断面处的直径，按照螺栓标注规定称为自攻旋进锚杆的小直径d，同理自攻旋进锚杆螺纹牙顶断面处的直径称为大直径D。使用时只要先钻一个直径等于钢管或钢筋的钻孔，将自攻丝象螺钉那样旋进钻孔的孔壁中即可。自攻旋进锚杆的优点是通过自攻丝锚固在岩土中，不用锚固剂就能达到70KN以上的锚固力，属于全长锚固结构，成本低，施工速度快，安装方便。但是当岩石硬度系数f大于3或钻孔很深时，会随着深度的加深旋进阻力越来越大，造成锚杆无法旋进到底，即使加大扭矩也无济于事。所以目前在煤矿上只能适用于硬度系数f小于3的软岩巷道和煤层巷道。实际上，在煤矿普通的岩石巷道中，一般都采用端锚结构，即锚杆的前端一小部分长度上与钻孔锚固在一起即可，称为锚固段，锚杆的后端大部分长度不与孔壁锚固，称为自由段；一般使用锚固药卷进行锚固。由于硬度系数f大于等于3的岩石用不着全长锚固，只要端锚结构即可，也就是说只要钻孔底部有一段锚固长度，就足以达到需要的锚固力。也有的锚杆需要施加预应力时，也需要一定长度的自由段，只需要端锚固即可。但是，目前的钻孔工具钻出来的孔都是等直径的，无法满足自攻旋进锚杆端锚结构的打孔要求。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出一种自攻旋进锚杆的端锚固方法，同时提出适应自攻旋进锚杆进行端锚时用的打孔钻具。一种自攻旋进锚杆的端锚固方法，其特征在于，首先在需要锚固的巷道中钻出一个前后段不同直径的钻孔，要求前段的钻孔直径应等于自攻旋进锚杆的小直径d，后段的钻孔直径应大于自攻旋进锚杆的大直径D，前段小直径钻孔的长度应符合自攻旋进锚杆锚固段的设计长度；然后将自攻旋进锚杆插入钻孔中，直至到达小直径的变径处插不动为止，再用钻机为自攻旋进锚杆施加足够扭矩的旋转力，使自攻旋进锚杆旋进到前段小直径钻孔中，在孔外安装托盘和拧紧螺母，使其达到设计的预紧力，施工完毕。为了能钻出一个前后段不同直径的钻孔，本专利技术提出了一种适应自攻旋进锚杆端锚固用的打孔钻具。该钻具的构造是，它包括由钻头、钻杆和钻尾构成的钻具体，其特征在于，所述的钻杆为前段细后段粗两种不同的杆直径，并且前后两段的前端分别设有不同直径的钻头；其中，前钻头直径的大小，应保证所钻出的孔径等于自攻旋进锚杆的小直径d，后钻头直径大小，应保证所钻出的孔径大于等于自攻旋进锚杆的大直径D，前段钻杆的长度应符合自攻旋进锚杆锚固段的设计长度；所述的自攻旋进锚杆的小直径d是指自攻旋进锚杆螺纹牙底断面处的直径，大直径D是指自攻旋进锚杆螺纹牙顶断面处的直径，这是螺栓标注的基本常识。本专利技术的积极效果是，在硬度系数f大于3的煤矿普通软岩巷道和煤层普通巷道中，通过采用端锚结构也能应用自攻旋进锚杆进行锚固，充分发挥自攻旋进锚杆施工时不用锚固剂、安装速度快、施工方便等优点。扩大了自攻旋进锚杆的应用范围，解决了人们长期以来自攻旋进锚杆不能实现端锚的问题。附图说明图1是本专利技术方法实施时的前后段不同直径的钻孔示意图；图2是本专利技术实施例用的自攻旋进锚杆端锚固示意图；图3是用于本专利技术方法的钻具构造示意图。图例说明，1-自攻旋进锚杆，2-托盘，3-螺母，4-前钻头，5-钻杆前段，6-后钻头，7-钻杆后段，8-钻尾，A-前段钻孔，B-后段钻孔，a-前段钻孔A的长度，b-后段钻孔B的长度，D、d分别为自攻旋进锚杆大直径和小直径。具体实施方式某煤矿目前正在采用自攻旋进锚杆进行煤层巷道的全锚固支护，自攻旋进锚杆是在直径d＝18mm的钢筋上螺旋缠绕点焊上三角丝，形成自攻丝的螺杆，三角丝高度10mm，即自攻旋进锚杆的大直径D＝38mm(指自攻旋进锚杆螺纹牙顶断面处的直径)、小直径d＝18mm(指自攻旋进锚杆螺纹牙底断面处的直径)，自攻旋进锚杆的螺距48mm、净长2.0m。预想使用这种自攻旋进锚杆在硬度系数f大于3的岩石巷道中进行端锚固，锚杆锚固段的设计长度450mm；按照本专利技术采用以下方法：如图1所示，首先在需要锚固的巷道中钻出一个前后段不同直径的钻孔，要求前段钻孔A直径应等于自攻旋进锚杆的小直径即18mm，后段钻孔B直径应大于自攻旋进锚杆的大直径38mm，取40mm，前段钻孔A的长度a应符合自攻旋进锚杆锚固段的设计长度450mm，后段钻孔B的剩余长度b＝1550mm；如图2所示然后将自攻旋进锚杆1插入后段钻孔B中，直至到达前段钻孔A的变径处插不动为止，再用钻机为自攻旋进锚杆1施加足够扭矩的旋转力，使自攻旋进锚杆1旋进到前段钻孔B中，在孔外安装托盘2和拧紧螺母3，使其达到设计的预紧力，施工完毕。为了能钻出一个前后段不同直径的钻孔，本专利技术提出了一种适应自攻旋进锚杆端锚固用的钻具。该钻具的构造如图3所示，图3是以麻花钻杆为例，它包括由钻头、钻杆和钻尾8构成的钻具体，所述的钻杆为前段细后段粗两种不同的杆直径，即钻杆前段5和钻杆后段7为两种不同的杆直径，并且钻杆前段5和钻杆后段7的前端分别设有不同直径的前钻头4和后钻头6；其中，前钻头4的直径为18mm，保证所钻出的孔径等于自攻旋进锚杆1的小直径d，后钻头9直径为38mm，钻出后可形成40mm的孔径，即大于自攻旋进锚杆1的大直径D，钻杆前段5的长度应符合自攻旋进锚杆1锚固段的设计长度450mm，那么钻杆后段7的长度为1550mm，钻尾8设计长度100mm，该钻具的总长度2100mm。该钻具可与目前的ZQS-65/2.5s风钻配套使用。ZQS-65/2.5s风钻的钻速380r/min，扭矩65Nm，重量13kg。也可与目前的1.2kw煤电钻配套使用。1.2kw煤电钻参数如下：钻速520r/min，扭矩22Nm，重量15kg。在安装锚杆时，按照目前的方法在钻机上加装上变速器，按4倍倍速减速，可使扭矩放大4倍，由于拧进距离450mm，钻动周数＝450/48(螺距)＝9.4，即锚杆转9.4圈可拧入前段钻孔B中。现有钻机钻速n＝380r/min，减速后使锚杆转速380/4＝95r/min，即1.5r/s，因此所需拧入时间t＝9.4*1.5＝14秒，即14秒钟自攻旋进到前段钻孔A中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自攻旋进锚杆的端锚固方法，其特征在于，首先在需要锚固的巷道中钻出一个前后段不同直径的钻孔，要求前段的钻孔直径应等于自攻旋进锚杆的小直径d，后段的钻孔直径应大于自攻旋进锚杆的大直径D，前段小直径钻孔的长度应符合自攻旋进锚杆锚固段的设计长度；然后将自攻旋进锚杆插入钻孔中，直至到达小直径的变径处插不动为止，再用钻机为自攻旋进锚杆施加足够扭矩的旋转力，使自攻旋进锚杆旋进到前段小直径钻孔中，在孔外安装托盘和拧紧螺母，使其达到设计的预紧力，施工完毕。

【技术特征摘要】
1.一种自攻旋进锚杆的端锚固方法，其特征在于，首先在需要锚固的巷道中钻出一个前后段不同直径的钻孔，要求前段的钻孔直径应等于自攻旋进锚杆的小直径d，后段的钻孔直径应大于自攻旋进锚杆的大直径D，前段小直径钻孔的长度应符合自攻旋进锚杆锚固段的设计长度；然后将自攻旋进锚杆插入钻孔中，直至到达小直径的变径处插不动为止，再用钻机为自攻旋进锚杆施加足够扭矩的旋转力，使自攻旋进锚杆旋进到前段小直径钻孔中，在孔外安装托盘和拧紧螺母，使其达到设计的预紧力，施工完毕。2.一种用以实施权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋立新，鲍伟，史鑫，赵建，赵锦桥，孙文进，宋杰，张勇，臧英杰，
申请(专利权)人：青岛达邦钻机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山东,37