一种顶板注浆成岩加固设备及其施工方法技术

一种顶板注浆成岩加固设备及其施工方法，包括下套管、上套管、囊袋和注浆管，下套管和上套管的中心线重合且该中心线均沿竖向设置，囊袋为双层的帽状结构，囊袋下部套在上套管的上端部，下套管上部开设有内外通透的通孔，注浆管设置在下套管和上套管内部，注浆管上端在通孔处折弯向外穿过通孔与囊袋上的注浆口连接，下套管上端设置有与上套管连接的切管及上下联动装置。本发明专利技术原理科学、设计巧妙、结构简单、便于操作、采用注浆凝固成型技术，可有效改善顶板岩体的强度、稳定性及其他力学性能。

A roof grouting and rock forming strengthening equipment and its construction method

【技术实现步骤摘要】
一种顶板注浆成岩加固设备及其施工方法
本专利技术属于注浆加固
，具体涉及一种顶板注浆成岩加固设备及其施工方法。
技术介绍
注浆法是将某些能固化的浆液注入岩土地基的裂缝或孔隙中，以改善其物理力学性质的方法。注浆的目的是防渗、堵漏、加固增强岩体强度，提高其抗渗性和稳定性的，从而改变岩体的物理力学性质。应用灌浆方法来改善地基的天然条件，已有近200年的历史。注浆技术发展至今，已具备各种不同的注浆工艺和注浆材料,以满足不同的地基条件和施工目的要求。注浆技术与其他学科相比仍处于较低级阶段，尤其是改善顶板岩体性能方面的发展仍远远不足。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中的不足之处，提供了一种操作方便、施工效率高，注浆加固效果好的顶板注浆成岩加固设备及其施工方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种顶板注浆成岩加固设备，包括下套管、上套管、囊袋和注浆管，下套管和上套管的中心线重合且该中心线均沿竖向设置，囊袋为双层的帽状结构，囊袋下部套在上套管的上端部，下套管上部开设有内外通透的通孔，注浆管设置在下套管和上套管内部，注浆管上端在通孔处折弯向外穿过通孔与囊袋上的注浆口连接，下套管上端设置有与上套管连接的切管及上下联动装置。切管及上下联动装置包括切刀、导向环和四根连接杆，上套管上沿平行于轴线的方向开设有四条长孔，四条长孔沿上套管的圆周方向均匀布置，四根连接杆均平行于下套管的中心线，四根连接杆沿下套管的圆周方向均匀布置，四根连接杆的下部均固定连接在下套管的内壁，上套管上开设有四个L型孔，四个L型孔的水平段均对应于一个长孔的顶部左侧贯通，导向环套设在上套管外部，四根连接杆的上端均设置有一个导柱，四根连接杆的上部均伸入到上套管内，四根导柱一一对应向外穿过长孔与导向环内壁固定连接，切刀固定设置在导向环的上侧边，切刀呈环形结构，切刀的刀刃设置在内圈边缘，切刀与通孔对应并套在注浆管的折弯处。上套管上端口设置有堵板。一种顶板注浆成岩加固设备的施工方法，包括以下步骤，（1）将下套管和上套管组装为一体；（2）将囊袋安装到上套管上，并将注浆管上端口与囊袋连接；（3）操作者手持下套管下部，将上套管和下套管上部向上送入到顶板上钻出的注浆孔内，注浆孔的上端部在钻孔后同时扩孔，囊袋向上移动到扩孔位置时停止；（4）注浆管下端连接注浆泵，注浆泵通过注浆管向囊袋内注入浆液，使浆液充满囊袋充填于扩孔区，囊袋渗透性保证浆液不会外渗；（5）注浆泵注浆压力达到规定值后关闭注浆泵，停止注浆，浆液中加入一定量葡萄糖酸钠，可使浆液快速凝固，等待3-5min，浆液初凝完成，囊袋内形成具有一定强度的硬固材料；（6）操作下套管，切刀将注浆管切断，将下套管和上套管向下移动从顶板的注浆孔中取出；（7）当浆液完全凝固后可在注浆孔内进行锚杆支护，囊袋凝固后可使锚固剂通过，保证锚固剂与硬固体直接粘接，保证锚固强度。步骤（1）的具体过程为，将四根连接杆的上端均折弯90°形成导柱，将四根连接杆下部分别并沿圆周方向均布焊接在下套管的上端口内壁上；在上套管的预定位置开设一个通孔和四条长孔，将堵板焊接在上套管上端口，将四根连接杆上端伸入到上套管内部，四个导柱一一对应穿过通孔，再将导向环套到上套管外部，四个导柱的外端与导向环的内壁接触，将导柱外端与导向环内壁焊接为一体。步骤（2）的具体过程为，将囊袋安装到上套管上，使囊袋的注浆口与上套管上的通孔对应，预先焊接在导向环上侧边的切刀也与通孔对应，将注浆管上端折弯后由内向外依次穿过切刀、通孔后与注浆口连接。步骤（3）中在上套管和下套管向上送入到顶板上钻出的注浆孔之前，先将上套管向上移动，四根连接杆和导向环也向上移动，当导柱沿长孔向上移动到L型孔处，转动下套管，将导柱转动到L型孔内，然后再向上推动下套管，使导柱进入到L型孔的顶部，这样就使上套管和下套管形成一个整体。步骤（6）中将注浆管切断的具体操作过程为，向下拉动下套管，使导柱移动到L型孔的底部，再转动下套管，使导柱从L型孔内转动到长孔内，然后再向下猛地拉动下套管，导向环上的切刀就将注浆管上端的折弯处切断。采用上述技术方案，本专利技术的导向环将四根连接杆连接为一体，起到使四根连接杆同步转动或上下移动的作用，并起到确保上套管和下套管牢靠连接的作用。上套管上端设置的堵板在注浆作业时起到支撑囊袋的作用。切刀的中心孔大于注浆管的直径，这样在切割注浆管时，这样可方便切刀的转动和向下移动。本专利技术中的上套管和下套管均可重复使用，再次注浆时仅需更换注浆囊袋，再将注浆管与注浆囊袋连接即可。本专利技术原理科学、设计巧妙、结构简单、便于操作、采用注浆凝固成型技术，可有效改善顶板岩体的强度、稳定性及其他力学性能。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是图1中上套管、囊袋和注浆管的结构示意图；图3是图1中下套管和切管及上下联动装置的结构示意图；图4是注浆完成并凝固后再注浆孔内形成硬固体的示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1、图2和图3所示，本专利技术的一种顶板注浆成岩加固设备，包括下套管1、上套管2、囊袋3和注浆管4，下套管1和上套管2的中心线重合且该中心线均沿竖向设置，下套管1和上套管2的内径及外径均相等，下套管1长度大于上套管2长度，囊袋3为双层的帽状结构，囊袋3下部套在上套管2的上端部，下套管1上部开设有内外通透的通孔5，注浆管4设置在下套管1和上套管2内部，注浆管4上端在通孔5处折弯向外穿过通孔5与囊袋3上的注浆口连接，下套管1上端设置有与上套管2连接的切管及上下联动装置。切管及上下联动装置包括切刀6、导向环7和四根连接杆8，上套管2上沿平行于轴线的方向开设有四条长孔10，四条长孔10沿上套管2的圆周方向均匀布置，四根连接杆8均平行于下套管1的中心线，四根连接杆8沿下套管1的圆周方向均匀布置，四根连接杆8的下部均固定连接在下套管1的内壁，上套管2上开设有四个L型孔11，四个L型孔11的水平段均对应于一个长孔10的顶部左侧贯通，导向环7套设在上套管2外部，四根连接杆8的上端均设置有一个导柱12，四根连接杆8的上部均伸入到上套管2内，四根导柱12一一对应向外穿过长孔10与导向环7内壁固定连接，切刀6固定设置在导向环7的上侧边，切刀6呈环形结构，切刀6的刀刃设置在内圈边缘，切刀6与通孔5对应并套在注浆管4的折弯处。上套管2上端口设置有堵板13。一种顶板注浆成岩加固设备的施工方法，包括以下步骤：（1）将下套管1和上套管2组装为一体；（2）将囊袋3安装到上套管2上，并将注浆管4上端口与囊袋3连接；（3）操作者手持下套管1下部，将上套管2和下套管1上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种顶板注浆成岩加固设备，其特征在于：包括下套管、上套管、囊袋和注浆管，下套管和上套管的中心线重合且该中心线均沿竖向设置，囊袋为双层的帽状结构，囊袋下部套在上套管的上端部，下套管上部开设有内外通透的通孔，注浆管设置在下套管和上套管内部，注浆管上端在通孔处折弯向外穿过通孔与囊袋上的注浆口连接，下套管上端设置有与上套管连接的切管及上下联动装置。/n

【技术特征摘要】
1.一种顶板注浆成岩加固设备，其特征在于：包括下套管、上套管、囊袋和注浆管，下套管和上套管的中心线重合且该中心线均沿竖向设置，囊袋为双层的帽状结构，囊袋下部套在上套管的上端部，下套管上部开设有内外通透的通孔，注浆管设置在下套管和上套管内部，注浆管上端在通孔处折弯向外穿过通孔与囊袋上的注浆口连接，下套管上端设置有与上套管连接的切管及上下联动装置。


2.根据权利要求1所述的一种顶板注浆成岩加固设备，其特征在于：切管及上下联动装置包括切刀、导向环和四根连接杆，上套管上沿平行于轴线的方向开设有四条长孔，四条长孔沿上套管的圆周方向均匀布置，四根连接杆均平行于下套管的中心线，四根连接杆沿下套管的圆周方向均匀布置，四根连接杆的下部均固定连接在下套管的内壁，上套管上开设有四个L型孔，四个L型孔的水平段均对应于一个长孔的顶部左侧贯通，导向环套设在上套管外部，四根连接杆的上端均设置有一个导柱，四根连接杆的上部均伸入到上套管内，四根导柱一一对应向外穿过长孔与导向环内壁固定连接，切刀固定设置在导向环的上侧边，切刀呈环形结构，切刀的刀刃设置在内圈边缘，切刀与通孔对应并套在注浆管的折弯处。


3.根据权利要求2所述的一种顶板注浆成岩加固设备，其特征在于：上套管上端口设置有堵板。


4.根据权利要求3所述的一种顶板注浆成岩加固设备的施工方法，其特征在于：包括以下步骤，
（1）将下套管和上套管组装为一体；
（2）将囊袋安装到上套管上，并将注浆管上端口与囊袋连接；
（3）操作者手持下套管下部，将上套管和下套管上部向上送入到顶板上钻出的注浆孔内，注浆孔的上端部在钻孔后同时扩孔，囊袋向上移动到扩孔位置时停止；
（4）注浆管下端连接注浆泵，注浆泵通过注浆管向囊袋内注入浆液，使浆液充满囊袋充填于扩孔区，囊袋渗透性保证浆液不会外渗；
（5）注浆泵注浆压力达到规定值后关闭注浆泵，停止注浆，浆液中加入一定量葡萄...

【专利技术属性】
技术研发人员：南华，南龙飞，郭寿松，神文龙，苏发强，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南;41