【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锚杆支护，具体涉及一种双通道单向密封式树脂锚固后注浆加固锚杆及施工方法。
技术介绍
1、锚杆支护是煤矿安全生产的保证，传统的锚杆支护工艺繁琐，包括：钻杆打孔，取出钻杆，安装树脂锚固剂，安装锚杆，搅拌树脂锚固剂，紧固锚杆等六部工序，施工主要依靠人工完成，工序衔接较多耗时长，劳动强度大，施工效率低。目前钻机生产厂家都在尽其所能去设计自动化钻机，试图通过钻机自动化作业代替人工，但是由于锚钻工艺复杂繁琐，导致钻机动作过多，频繁的动作切换，钻机结构复杂，施工可靠性低，锚护效率低。怎样能简化锚杆支护的施工工艺，成为行业难题，目前已有解决方案是机械自锁锚杆、内置树脂锚杆和中空注浆锚杆，机械自锁锚杆是采用膨胀螺栓涨紧后起到支撑作用，但是遇到破碎顶板膨胀螺栓容易失效。内置树脂锚杆的树脂存储量有限，推送后不能使树脂锚固剂完全填充锚杆孔隙，达不到锚固强度要求。中空注浆锚杆在使用过程中需要注浆，注浆的控制难度较大，注浆量过多，会导致排斥力过大，影响支护效果，注浆量过少会使锚杆与围岩接触不紧密，锚固力不足。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决传统的锚杆支护工艺繁琐，配套钻机结构复杂、可靠性低、实现自动化施工难度大的问题，以及现有机械自锁锚杆、内置树脂锚杆和中空注浆锚杆锚固强度不足的问题。
2、本专利技术提供了如下技术方案：一种双通道单向密封式树脂锚固后注浆加固锚杆，包括锚杆和注浆三通，锚杆包括杆体组件和芯部组件；
3、杆体组件包括杆体、钻头、托盘和紧固螺母；杆体内部空
4、芯部组件装填在杆体内；芯部组件与杆体之间形成低压水通道，芯部组件内构造有高压水通道；芯部组件包括搅拌组件、活塞、切割组件和药卷；
5、高压水通道的入口用于与钻箱的芯轴对接，高压水通道的出口经切割组件和搅拌组件后与钻头的配水通道连通；
6、低压水通道的入口位于高压水通道内，低压水通道的出口与钻头的配水通道连通；低压水通道的出口和搅拌组件的出口在钻头的配水通道的入口处互通，低压水通道的出口与搅拌组件的出口之间设置单向密封结构，单向密封结构在低压水通道中的水流向钻头的配水通道时打开，单向密封结构在搅拌组件中的流体流向低压水通道时封闭；
7、活塞以滑动密封的形式装配在高压水通道内，位于低压水通道的入口以内，高压水通道内在活塞两端分别设有上限位和下限位；药卷装填在高压水通道内，位于活塞与切割组件之间；
8、沿杆体长度方向分布有注浆模块，注浆模块在低压水通道内达到目标压力时开启，从钻头至低压水通道的入口，注浆模块的开启压力阈值依次增大，最小的开启压力阈值大于低压水通道内的水压；
9、注浆三通的第一接头用于与高压水通道的入口密封插接，第一接头封闭，第一接头上开有与低压水通道的入口对接的孔；注浆三通的第二接头和第三接头用于与注浆设备连接。
10、进一步地，注浆模块包括注浆孔和压力塞，杆体上沿其长度方向分布有注浆孔，注浆孔通过压力塞封堵；注浆孔为锥孔，杆体上各个位置的注浆孔的大小相同，压力塞设置为与注浆孔相同的锥度，压力塞的大端尺寸一致，改变压力塞的厚度调节其开启压力。
11、进一步地，杆体包括多个杆体节段和多个管式压力塞，管式压力塞分布在杆体节段之间，管式压力塞作为注浆模块。
12、进一步地，芯部组件还包括锥套，锥套外壁的大径段与高压水通道的内壁密封连接，高压水通道通过锥套的内孔与钻头的配水通道连通；锥套外壁的锥形段与高压水通道的内壁之间预留环向间隙，低压水通道与环向间隙的窄端连通，环向间隙的宽端与钻头的配水通道连通；锥套外壁的锥形段上套有滑移密封；低压水通道中的水流向钻头的配水通道时将滑移密封向环向间隙的宽端推移，滑移密封与锥套外壁之间形成过水缝隙；搅拌组件中的流体流向低压水通道时将滑移密封向环向间隙的窄端推移，滑移密封与锥套的外壁和高压水通道的内壁之间形成密封面。
13、进一步地，搅拌组件是构造在锥套的内孔中的螺旋结构通道，螺旋结构通道分为多段，包括交替分布的左旋段和右旋段；切割组件安装在锥套的内孔中。
14、进一步地，芯部组件还包括芯部长管、配液套和挡圈；
15、芯部长管的一端与配液套密封插接、另一端与锥套密封插接，锥套上连接有法兰盘，芯部长管的管口与法兰盘的端面密封相接；
16、配液套、芯部长管、锥套插装在杆体内；配液套与杆体的一端口密封连接、锥套的法兰盘与杆体的另一端口密封连接，芯部长管与杆体内壁之间的夹层作为低压水通道；配液套、芯部长管内部作为高压水通道；
17、配液套上的孔作为低压水通道的入口，锥套的法兰盘上的孔作为低压水通道的出口；
18、挡圈安装在芯部长管内，活塞与芯部长管滑动密封，活塞的下端挡止于配液套，上端挡止于挡圈。
19、进一步地，杆体上套接的锁套作为限位部，锁套与杆体螺纹旋合。
20、进一步地，芯部长管、挡圈、活塞为非金属构件。
21、进一步地，杆体上套接的锁套作为限位部，锁套与杆体螺纹旋合；紧固螺母与托盘之间衬有球垫。
22、一种双通道单向密封式树脂锚固后注浆加固锚杆的施工方法，包括锚杆、注浆三通以及先采用锚杆内的药卷临时锚固和后采用注浆设备进行注浆加固的施工步骤；
23、锚杆与钻机的钻箱连接，钻箱包括钻套、轴套和芯轴，轴套是非旋转体，与钻套同心安装，芯轴插装在轴套内，可上下滑移；钻套与紧固螺母配合用于传递扭矩；芯轴用于供水，连接同一个水路进行高压和低压水的供给，高压水用于推移活塞，低压水用于锚杆钻孔时冷却除尘；
24、施工步骤包括：
25、打孔作业：钻套逆时针旋转带动紧固螺母向靠近限位部的方向移动，当紧固螺母运动到限位部位置时，被限位部阻挡，钻套扭矩传递至锚杆，进行打孔作业；钻套内静止的芯轴提供低压水进行钻孔冷却，当锚杆钻孔至预定深度后停止钻孔；
26、推送药卷：钻孔结束后，芯轴伸出推动活塞破坏上限位使上限位失效，同时芯轴封闭低压水通道的入口，此时芯轴提供高压水推动活塞；活塞推动药卷向切割组件移动，由切割组件划破药卷，药卷内的树脂和固化剂通过搅拌组件搅拌后分两路，一路流向低压水通道，使单向密封结构封闭，另一路经钻头的配水通道排入锚杆孔隙，药卷推送完毕；
27、搅拌树脂：芯轴收回，脱离锚杆，钻套逆时针继续旋转带动锚杆旋转，对树脂和锚固剂进行充分搅拌；
28、紧固锚杆：搅拌完成后，钻套顺时针旋转，此时紧固螺母向远离锁套的方向移动，紧固螺母顶推托盘，至托盘紧靠巷道顶板，对巷道顶板施加预紧力，紧固锚杆完成；
29、注浆加固：钻箱与锚杆断开；注浆三通的第一接头与高压水通道本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双通道单向密封式树脂锚固后注浆加固锚杆，其特征在于：包括锚杆和注浆三通(400)，锚杆包括杆体组件(100)和芯部组件(200)；
2.根据权利要求1所述的一种双通道单向密封式树脂锚固后注浆加固锚杆，其特征在于：所述的注浆模块包括注浆孔(107)和压力塞(108)，杆体(105)上沿其长度方向分布有注浆孔(107)，注浆孔(107)通过压力塞(108)封堵；注浆孔为锥孔，杆体(105)上各个位置的注浆孔(107)的大小相同，压力塞(108)设置为与注浆孔(107)相同的锥度，压力塞(108)的大端尺寸一致，改变压力塞(108)的厚度调节其开启压力。
3.根据权利要求1所述的一种双通道单向密封式树脂锚固后注浆加固锚杆，其特征在于：所述的杆体(105)包括多个杆体节段和多个管式压力塞(109)，管式压力塞(109)分布在杆体节段之间，管式压力塞(109)作为注浆模块。
4.根据权利要求2所述的一种双通道单向密封式树脂锚固后注浆加固锚杆，其特征在于：所述的芯部组件(200)还包括锥套(207)，锥套(207)外壁的大径段与高压水通道的内壁密封
5.根据权利要求4所述的一种双通道单向密封式树脂锚固后注浆加固锚杆，其特征在于：所述的搅拌组件(209)是构造在锥套(207)的内孔中的螺旋结构通道，螺旋结构通道分为多段，包括交替分布的左旋段和右旋段；切割组件(208)安装在锥套(207)的内孔中。
6.根据权利要求4所述的一种双通道单向密封式树脂锚固后注浆加固锚杆，其特征在于：所述的芯部组件(200)还包括芯部长管(202)、配液套(201)和挡圈(205)；
7.根据权利要求1所述的一种双通道单向密封式树脂锚固后注浆加固锚杆，其特征在于：所述的杆体(105)上套接的锁套(101)作为限位部，锁套(101)与杆体(105)螺纹旋合。
8.根据权利要求1所述的一种双通道单向密封式树脂锚固后注浆加固锚杆，其特征在于：所述的芯部长管(202)、挡圈(205)、活塞(203)为非金属构件。
9.根据权利要求1所述的一种双通道单向密封式树脂锚固后注浆加固锚杆，其特征在于：所述的杆体(105)上套接的锁套(101)作为限位部，锁套(101)与杆体(105)螺纹旋合；紧固螺母(102)与托盘(104)之间衬有球垫(103)。
10.权利要求1所述的一种双通道单向密封式树脂锚固后注浆加固锚杆的施工方法，其特征在于：包括锚杆、注浆三通(400)以及先采用锚杆内的药卷(206)临时锚固和后采用注浆设备进行注浆加固的施工步骤；
...【技术特征摘要】
1.一种双通道单向密封式树脂锚固后注浆加固锚杆，其特征在于：包括锚杆和注浆三通(400)，锚杆包括杆体组件(100)和芯部组件(200)；
2.根据权利要求1所述的一种双通道单向密封式树脂锚固后注浆加固锚杆，其特征在于：所述的注浆模块包括注浆孔(107)和压力塞(108)，杆体(105)上沿其长度方向分布有注浆孔(107)，注浆孔(107)通过压力塞(108)封堵；注浆孔为锥孔，杆体(105)上各个位置的注浆孔(107)的大小相同，压力塞(108)设置为与注浆孔(107)相同的锥度，压力塞(108)的大端尺寸一致，改变压力塞(108)的厚度调节其开启压力。
3.根据权利要求1所述的一种双通道单向密封式树脂锚固后注浆加固锚杆，其特征在于：所述的杆体(105)包括多个杆体节段和多个管式压力塞(109)，管式压力塞(109)分布在杆体节段之间，管式压力塞(109)作为注浆模块。
4.根据权利要求2所述的一种双通道单向密封式树脂锚固后注浆加固锚杆，其特征在于：所述的芯部组件(200)还包括锥套(207)，锥套(207)外壁的大径段与高压水通道的内壁密封连接，高压水通道通过锥套(207)的内孔与钻头(106)的配水通道连通；锥套(207)外壁的锥形段与高压水通道的内壁之间预留环向间隙，低压水通道与环向间隙的窄端连通，环向间隙的宽端与钻头(106)的配水通道连通；锥套(207)外壁的锥形段上套有滑移密封(211)；低压水通道中的水流向钻头(106)的配水通道时将滑移密封(211)向环向间隙的宽端推移，滑移密封(211)与锥套(207)外壁之间形成过水缝隙；搅拌...
【专利技术属性】
技术研发人员：仇卫建，张小峰，丁永成，王威，弓旭峰，陈明健，左岗永，王富强，张维果，孟文杰，陈庆贺，周杰，王壮，高志强，刘杰，
申请(专利权)人：中国煤炭科工集团太原研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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