多次扰动下煤巷顶板多层位分次定长注浆装置及锚固方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多次扰动下煤巷顶板多层位分次定长注浆装置及锚固方法，尤其适用于发生整体下沉、两帮移近及底鼓严重的多次采掘扰动巷道围岩控制领域。利用顶板视频探测装备实现对多次扰动后顶板浅部到深部的裂隙离层破碎带探测，以一种可实现分次定长注浆的锚环套、猫爪套与分区域进浆管装置为基础，与钢绞线相结合，实现对多次扰动巷道多层位分次分区域注浆加固。使得锚索具有一定初锚力的同时，又能对顶板多层位离层裂隙区域进行分次注浆加固，最终实现多次扰动大变形煤巷的围岩稳定性控制。该锚固装置及其锚固方法具有结构简单、操作方便成本低廉及应用效果显著的特点。

【技术实现步骤摘要】
多次扰动下煤巷顶板多层位分次定长注浆装置及锚固方法
本专利技术涉及一种定长注浆装置及锚固方法，尤其适用于三次及以上采掘扰动及单次扰动强度较大的煤矿巷道围岩控制领域使用的多次扰动下煤巷顶板多层位分次定长注浆装置及锚固方法。技术背景在井工煤矿中，采掘工程引起的采动应力是导致围岩变形破坏、支护承载结构失稳及矿井动力现象发生的根本动力源，也是影响煤矿巷道工程稳定性的根本因素之一。近年来，随着煤矿开采条件趋于大埋深、高地应力态势，回采巷道逐渐趋向全煤化、大断面化的背景下，多次扰动带来的高采动应力将导致裂隙扩展贯通及围岩变形破坏，时刻威胁着我国井工煤矿安全高效生产。锚杆(索)网支护、注浆加固、开槽卸压、二次刷巷及其复合手段是当前解决该问题的主流手段，但该手段长期存在工序复杂、成本高昂、影响生产、加固效果差及工人劳动强度大等一系列问题。卸压加固和锚注支护是现阶段防治多次扰动煤巷围岩变形破坏的主流手段，针对卸压加固问题，专利CN110685689B提出一种针对采动应力影响下的大变形巷道卸压方法，该方法在爆破卸压的基础上确定优选位置，切断主控制层，达到阻断应力传递路径的目的，以此减弱采动应力影响；专利CN102220866B专利技术了一种防治深部煤巷冲击地压的卸压加固方法，其本质是利用锚固层与爆破层的交替结构实现卸压与加固的协同作用，进而达到防治目的。针对锚注支护方面，专利CN110566155B专利技术了一种针对采动区大变形的瓦斯抽采钻孔循环注浆封孔方法，该方法以大小直径钻孔结合，以“钢质套管+浆液封堵与加固“实现多次采动区域钻孔的三重防护与密封。以上装置及方法的提出对多次扰动煤巷围岩控制有着良好的改进效果，对采动巷道围岩控制的变革有着重要参考意义。另一方面，锚注支护实现的全长锚固其锚注段长、浆液接触面广导致注入端压力均匀分布在单位浆液-岩体接触面的压力大大减少，很大程度上降低了裂隙带注浆效果。同时因为钻孔内部的全长锚固，导致钻孔内部空间完全充实，极大程度降低了支护体让压性能，间接增加了多次采动下巷道围岩的整体破坏，有可能形成冲击性垮冒失稳。针对上述问题，目前还没有一套科学便捷的适用于多次扰动煤巷维控的注浆装置及滞后锚固方法。当前采用的全长锚注支护及切槽爆破卸压，在浪费支护材料的同时，降低了支护体让压性能，没能达到理想的加固效果，影响了煤巷材物运输，制约了矿井高产高效。
技术实现思路
技术问题：针对现有技术的不足之处，提供一种结构简单、成本低廉、操作便捷的多次扰动下煤巷顶板多层位分次定长注浆装置及锚固方法。。技术方案：为实现上述技术目的，本专利技术的多次扰动下煤巷顶板多层位分次定长注浆装置，它包括注浆锚索杆体，注浆锚索杆体尾部设有注浆锚索托盘和锁具，注浆锚索杆体上设有多个位置可调的精准注浆装置，最接近注浆锚索杆体端部的精准注浆装置前端即为端部树脂锚固段，所述精准注浆装置包括设置在注浆锚索杆体上的锚爪套和锚环套，其中锚环套设置在锚爪套前端，锚爪套和锚环套之间的注浆锚索杆体上设有正对裂隙带的注浆锚索出浆口，注浆锚索杆体内设有与注浆锚索出浆口位置连接的分次分区域中空进浆管，分次分区域中空进浆管与设置在注浆锚索杆体尾端的封口螺母连接。所述精准注浆装置在注浆锚索杆体上设有三组或者三组以上，其中三组精准注浆装置与顶板中掘进扰动裂隙带、一次回采扰动离层发育带及二次回采扰动裂隙带位置相匹配；三组以上精准注浆装置适用于近距离煤层群上下开采中，后置位开采煤层巷道所受三次以上扰动时，顶板产生的较多层位裂隙扩展发育情况。所述锚爪套包括四根弧形钢丝、喇叭状橡胶套和环形钢套，其中四根弧形钢丝分别固定在环形钢套上，喇叭状橡胶套覆盖在四根弧形钢丝和环形钢套上形成一个喇叭状结构，从而实现封堵浆液，防止流失，其中环形钢套包括胶粘在钢圆环内部的橡胶圆环，所述的弧形钢丝和喇叭状橡胶套共同固定于钢圆环和橡胶圆环之间；所述的弧形钢丝强度为1500～1860MPa，所述的喇叭状橡胶套最大直径为38-40mm，长度为30～40mm，锚爪套和锚环套之间距离为注浆长度，注浆长度视离层破碎带区域厚度而定，为400～800mm。所述的锚环套包括分体锥形锚环、内锥形环套及缠绕钢丝，分体锥形锚环大环侧朝向托盘安装在注浆锚索杆体上，分体锥形锚环小环侧朝向注浆锚索杆体前端；所述的分体锥形锚环外圆锥面与内锥形环套内圆锥面相贴合；分体锥形锚环为对称设置的两个构件，通过设置在分体锥形锚环前端的内凹槽，内凹槽内设有缠绕钢丝固定。所述的锚环套的分体锥形锚环大环外径为38-40mm，分体锥形锚环小环外径为30～32mm，分体锥形锚环长度为18～22mm。所述的锚环套的内凹槽槽深2～3mm，内凹槽截面为圆弧形，分体锥形锚环内环设置锯齿状螺纹，锯齿状螺纹外径为19～21mm，锯齿状螺纹内径为18～20mm，所述的锯齿状螺纹内径与外径之间的孔隙填充环氧树脂软胶，所述的内锥形环套直径为28～38mm，内锥形环套的橡胶套截面为椭圆形，橡胶套与锥形环胶粘结。所述的注浆锚索直径为22～30mm，所述的分次定长注锚固装置根据精准注浆装置的数量设置出浆口，出浆口设置在精准注浆装置之间，注浆锚索杆体尾端设有与出浆口数量相等的进浆口，注浆锚索杆体内设有用与出浆口相等数量的分次分区域中空进浆管。中空进浆管包括设置在注浆锚索杆体内的中空注浆管、进浆管封孔螺母、多个止浆圆盘、分区段进浆管，中空注浆管内部有6个以上圆盘放置槽，槽深1-3mm，厚度2-4mm，用于安装6个以上止浆圆盘，根据止浆圆盘区域位置功能不同，布置有分区段进浆管，其与止浆圆盘连接采用焊接方式，分区段进浆管尾部进浆口处安设封孔螺母，其中所有的止浆圆盘与精准注浆装置的位置匹配。一种多次扰动下煤巷顶板多层位分次定长注浆锚固方法，包括：对多次扰动煤巷进行顶板窥视测试，测定顶板岩层物理力学性质，划定巷道不同时期不同扰动下不同层位围岩裂隙离层带范围、确定离层破碎区与完整区范围分界线；确定分次注浆锚索长度与支护密度；设定注浆锚索出浆口位置与注浆长度；既分别在掘进期间、一次回采期间、二次回采期间进行分次分区域精准定长注浆加固，实现多层位分区段锚固，对多次采掘扰动后的煤巷顶板中掘进扰动裂隙带、一次回采扰动离层发育带及二次回采扰动裂隙带的窥视与探测。待明确离层裂隙发育带位置后再确定定长注浆装置的相对位置，在巷道掘进期间对顶板施工多层位分次定长注浆装置在锚固完成后，分别对掘进扰动、一次回采扰动及二次回采扰动期间煤巷顶板不同区域裂隙带与离层发育带进行分次精准注浆工作，从而对多次扰动煤巷围岩起到稳定控制作用，达到良好的控制效果。具体步骤如下：a利用钻孔窥视仪探测不同时期巷道顶板围岩裂隙发育位置、范围及裂隙扩展深度，划定巷道掘进扰动裂隙带一次回采扰动裂隙带及二次回采扰动裂隙带；若存在三层裂隙带以上情况：在近距离多煤层后置位煤层开采时，巷道掘进初期对顶板进行窥视探测，勘察其受附近煤层开采扰动的裂隙发育状况，之后分别在本煤层开采一次、二次回采扰动时进行裂隙发育带窥视，最终得出三次以上扰动下，顶板的多层裂隙发育带信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多次扰动下煤巷顶板多层位分次定长注浆装置，其特征在于：它包括注浆锚索杆体(5-8)，注浆锚索杆体(5-8)尾部设有注浆锚索托盘(5-1)和锁具(5-2)，注浆锚索杆体(5-8)上设有多个位置可调的精准注浆装置(5-4)，最接近注浆锚索杆体(5-8)端部的精准注浆装置(5-4)前端即为端部树脂锚固段(5-5)，所述精准注浆装置(5-4)包括设置在注浆锚索杆体(5-8)上的锚爪套(5-6)和锚环套(5-7)，其中锚环套(5-7)设置在锚爪套(5-6)前端，锚爪套(5-6)和锚环套(5-7)之间的注浆锚索杆体(5-8)上设有正对裂隙带的注浆锚索出浆口(5-3)，注浆锚索杆体(5-8)内设有与注浆锚索出浆口(5-3)位置连接的分次分区域中空进浆管(5-9)，分次分区域中空进浆管(5-9)与设置在注浆锚索杆体(5-8)尾端的封口螺母(5-10)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种多次扰动下煤巷顶板多层位分次定长注浆装置，其特征在于：它包括注浆锚索杆体(5-8)，注浆锚索杆体(5-8)尾部设有注浆锚索托盘(5-1)和锁具(5-2)，注浆锚索杆体(5-8)上设有多个位置可调的精准注浆装置(5-4)，最接近注浆锚索杆体(5-8)端部的精准注浆装置(5-4)前端即为端部树脂锚固段(5-5)，所述精准注浆装置(5-4)包括设置在注浆锚索杆体(5-8)上的锚爪套(5-6)和锚环套(5-7)，其中锚环套(5-7)设置在锚爪套(5-6)前端，锚爪套(5-6)和锚环套(5-7)之间的注浆锚索杆体(5-8)上设有正对裂隙带的注浆锚索出浆口(5-3)，注浆锚索杆体(5-8)内设有与注浆锚索出浆口(5-3)位置连接的分次分区域中空进浆管(5-9)，分次分区域中空进浆管(5-9)与设置在注浆锚索杆体(5-8)尾端的封口螺母(5-10)连接。


2.根据权利要求1所述的多次扰动下煤巷顶板多层位分次定长注浆装置，其特征在于：所述精准注浆装置(5-4)在注浆锚索杆体(5-8)上设有三组或者三组以上，其中三组精准注浆装置(5-4)与顶板中掘进扰动裂隙带(2)、一次回采扰动离层发育带(3)及二次回采扰动裂隙带(4)位置相匹配；三组以上精准注浆装置适用于近距离煤层群上下开采中，后置位开采煤层巷道所受三次以上扰动时，顶板产生的较多层位裂隙扩展发育情况。


3.根据权利要求1所述的多次扰动下煤巷顶板多层位分次定长注浆装置，其特征在于：所述锚爪套(5-6)包括四根弧形钢丝(5-6-1)、喇叭状橡胶套(5-6-2)和环形钢套(5-6-3)，其中四根弧形钢丝(5-6-1)分别固定在环形钢套(5-6-3)上，喇叭状橡胶套(5-6-2)覆盖在四根弧形钢丝(5-6-1)和环形钢套(5-6-3)上形成一个喇叭状结构，从而实现封堵浆液，防止流失，其中环形钢套(5-6-3)包括胶粘在钢圆环(5-6-4)内部的橡胶圆环(5-6-5)，所述的弧形钢丝(5-6-1)和喇叭状橡胶套(5-6-2)共同固定于钢圆环(5-6-4)和橡胶圆环(5-6-5)之间；所述的弧形钢丝强度为1500～1860MPa，所述的喇叭状橡胶套(5-6-2)最大直径为38-40mm，长度为30～40mm，锚爪套(5-6)和锚环套(5-7)之间距离为注浆长度，注浆长度视离层破碎带区域厚度而定，为400～800mm。


4.根据权利要求1所述的多次扰动下煤巷顶板多层位分次定长注浆装置，其特征在于：所述的锚环套(5-7)包括分体锥形锚环(5-7-1)、内锥形环套(5-7-2)及缠绕钢丝(5-7-3)，分体锥形锚环(5-7-1)大环侧朝向托盘(5-1)安装在注浆锚索杆体(5-8)上，分体锥形锚环(5-7-1)小环侧朝向注浆锚索杆体(5-7)前端；所述的分体锥形锚环(5-7-1)外圆锥面与内锥形环套(5-7-2)内圆锥面相贴合；分体锥形锚环(5-7-1)为对称设置的两个构件，通过设置在分体锥形锚环(5-7-1)前端的内凹槽(5-7-4)，内凹槽(5-7-4)内设有缠绕钢丝(5-7-3)固定。


5.根据权利要求1所述的多次扰动下煤巷顶板多层位分次定长注浆装置，其特征在于：所述的锚环套(5-7)的分体锥形锚环(5-7-1)大环外径为38-40mm，分体锥形锚环(5-7-1)小环外径为30～32mm，分体锥形锚环(5-7-1)长度为18～22mm。


6.根据权利要求1所述的多次扰动下煤巷顶板多层位分次定长注浆装置，其特征在于：所述的锚环套(5-7)的内凹槽(5-7-4)槽深2～3mm，内凹槽截面为圆弧形，分体锥形锚环(5-7-1)内环设置锯齿状螺纹(5-7-5)，锯齿状螺纹(5-7-5)外径为19～21mm，锯齿状螺纹(5-7-5)内径为18～20mm，所述的锯齿状螺纹(5-7-5)内径与外径之间的孔隙填充环氧树脂软胶(5-7-6)，所述的内锥形环套(5-7-2)直径为28～38mm，内锥形环套(5-7-2)的橡胶套截面为椭圆形，橡胶套与锥形环胶粘结。


7.根据权利要求1所述的多次扰动下煤巷顶板多层位分次定长注浆装置，其特征在于：所述的注浆锚索直径为22～30mm，所述的分次定长注锚固装置根据精准注浆装置(5-4)的数量设置出浆口(5-3)，出浆口(5-3)设置在精准注浆装置(5-4)之间，注浆锚索杆体(5-8)尾端设有与出浆口(5-3)数量相等的进浆口(5-9-2)，注浆锚索杆体(5-8)内设有用与出浆口(5-3)相等数量的分次分区域中空进浆管(5-9)。


8.根据权利要求7所述的多次扰动下煤巷顶板多层位分次定长注浆装置，其特征在于：中空进浆管(5-9)包括设...

【专利技术属性】
技术研发人员：李剑，郭丰，陈清华，刘思佳，谢正正，张农，刘金虎，黄志彬，
申请(专利权)人：江苏国能深井安全开采科技有限公司，中国矿业大学，平凉新安煤业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32