兖矿能源集团股份有限公司;中国矿业大学肖耀猛获国家专利权
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龙图腾网获悉兖矿能源集团股份有限公司;中国矿业大学申请的专利一种自进锚杆钻封注一体化施工方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119825439B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-31发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510137192.9,技术领域涉及:E21D20/00;该发明授权一种自进锚杆钻封注一体化施工方法是由肖耀猛;张农;陈勇;谢正正;张延伟;王广运;苏丽君;暴晓庆设计研发完成,并于2025-02-07向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种自进锚杆钻封注一体化施工方法在说明书摘要公布了:一种自进锚杆钻封注一体化施工方法,利用杆体连接头连接钻机和自进锚杆;利用钻机提供驱动力,同时,利用圆形螺母对六方螺母进行限位,并将扭矩传递给钻头;利用前段、及后段螺旋状排渣通道进行同步排渣及排屑作业;控制钻机反转,利用六方螺母将定扭压片和防剪托盘压实在孔口处,直至达到压平状态时完成自进锚杆的安装作业;利用注浆泵使浆料通过注浆管进入浆料混合器,再经注浆通道和钻头出浆口注入孔洞深处,这一过程中,利用中段大螺纹段对孔洞间隙进行密实封堵,能起到保压的作用,可实现对裂隙的有效封堵;当注浆压力突然增大时,控制注浆泵停机,停止注浆作业,再对浆料混合器进行封堵处理。该方法能一体化地完成钻孔、封孔和注浆作业。
本发明授权一种自进锚杆钻封注一体化施工方法在权利要求书中公布了:1.一种自进锚杆钻封注一体化施工方法,采用自进锚杆;所述自进锚杆包括杆体1、PDC钻头2、防剪托盘3、定扭压片4、六角螺母5、圆形螺母6和浆料混合器7;所述杆体1的轴心具有轴向贯通的注浆通道,其外表面为连续螺纹结构,且由首端至末端依次分为首段波形螺纹段1-1、中段大螺纹段1-2和末段波形螺纹段1-3;所述首段波形螺纹段1-1的外径和末段波形螺纹段1-3的外径均小于中段大螺纹段1-2的外径;在首段波形螺纹段1-1中形成前段螺旋状排渣通道;在中段大螺纹段1-2中形成后段螺旋状排渣通道;所述PDC钻头2安装在杆体1的首端,PDC钻头2的首端具有与注浆通道连通的钻头出浆口2-1;同时,PDC钻头2的外径大于首段波形螺纹段1-1的外径且小于中段大螺纹段1-2的外径;所述防剪托盘3中心锚孔3-1的部分呈向轴向突出且为内外径连续渐缩式的管状结构,所述锚孔3-1的内径大于末段波形螺纹段1-3的外径且小于中段大螺纹段1-2的外径,防剪托盘3通过锚孔3-1滑动地套装在末段波形螺纹段1-3的外部;所述定扭压片4为空心平底球冠状,且其顶部中心开设有安装孔;定扭压片4通过安装孔滑动地套装在末段波形螺纹段1-3的外部,且其较防剪托盘3靠近杆体1的末端;所述六角螺母5通过螺纹配合套装在末段波形螺纹段1-3的外部,且其较定扭压片4靠近杆体1的末端;所述圆形螺母6的外径大于杆体1的外径,且小于六角螺母5的外径,圆形螺母6同轴心地固定焊接在杆体1的末端,且其内螺纹腔与注浆通道平滑过渡连通;所述浆料混合器7的主体为杆状结构,且于外表面设置有与圆形螺母6相适配的外螺纹结构;浆料混合器7的轴心处设有轴向贯通的混合腔,且于混合腔的内部固定安装有用于分割混合腔径向空间的十字分隔架7-1;浆料混合器7通过螺纹配合连接于圆形螺母6的内部,且其首端延伸至注浆通道中; 其特征在于,包括以下步骤: 步骤一:在岩体表面选定预定施工位置; 步骤二:准备机杆连接头11和钻机9,所述机杆连接头11的前端轴心处开设有内六方连接孔11-1,其后端轴心处固定连接有外六方连接头11-2,且内六方连接孔11-1的尺寸与六角螺母5的尺寸相适配,内六方连接孔11-1的深度与末段波形螺纹段1-3的长度相适配,且外六方连接头11-2的尺寸与钻机9前端内六方安装孔的尺寸相适配; 步骤三:将机杆连接头11的外六方连接头11-2插装于钻机9上的内六方安装孔中,再将机杆连接头11从杆体1的末端套装于六角螺母5的外部; 步骤四:利用钻机9驱动机杆连接头11转动,并同步带动六角螺母5沿着顺时针方向旋转,在六角螺母5到达杆体1的末端并与圆形螺母6相抵接时,圆形螺母6对六角螺母5进行后限位锁定,并将作用于六角螺母5的扭矩传递至杆体1及PDC钻头2,进而同步带动杆体1和PDC钻头2进行高速转动; 步骤五:利用高速转动的PDC钻头2进行钻孔作业,通过PDC钻头2的高效切削性能对行进方向的大块煤岩体进行破碎,钻孔过程中形成的碎渣及碎屑进入前段螺旋状排渣通道中,在杆体1顺时针方向旋转的作用下,碎渣及碎屑沿着前段螺旋状排渣通道被带出孔口,随着钻孔作业的持续进行,杆体1不断深入钻孔,碎渣及碎屑不断外排,进而实现初步的钻孔排渣及排屑作业,持续这一过程至首段波形螺纹段1-1完全进入孔口; 步骤六:降低钻机9的转速,继续驱动中段大螺纹段1-2缓慢进入孔洞,同时,利用前段螺旋状排渣通道排出的碎渣及碎屑进入后段螺旋状排渣通道中,并在顺时针方向旋转杆体1的作用下,继续沿着后段螺旋状通道被带出孔口,实现后续的钻孔排渣及排屑作业,在中段大螺纹段1-2完全进入孔口后执行步骤七; 步骤七:控制钻机9反转,使机杆连接头11同步带动六角螺母5向靠近孔口的方向反向旋转,在六角螺母5反向旋转过程中,逐步将定扭压片4向防剪托盘3的方向推动,并使定扭压片4的首端压实在防剪托盘3的末端,使防剪托盘3的首端压实在孔口外侧的壁面上,继续施加扭矩使定扭压片4持续发生变形,直至达到压平状态时达到设定预紧力状态,停止扭矩的施加,从自进锚杆上取下机杆连接头11和钻机9,完成自进锚杆的安装作业; 步骤八:充分搅拌浆料,确保浆料的均匀性和流动性满足注浆需求;在注浆管12上连接压力表8,再将注浆管12的两端分别与注浆泵10的出浆口和浆料混合器7的末端进行连接; 步骤九:利用注浆泵10使浆料通过注浆管12进入浆料混合器7的混合腔,在十字分隔架7-1的作用下,浆料在混合腔中进一步混合均匀,再经注浆通道输送至钻头出浆口2-1,然后,由钻头出浆口2-1进入孔洞深处,这一过程中,利用与孔壁紧密相嵌接触的中段大螺纹段1-2的外缘面对孔洞间隙进行密实封堵,进而在注浆过程中起到注浆保压作用,同时,根据压力表8的示数对注浆量进行控制,在保压作用下,持续进入的浆料先填满整个孔洞,再逐渐进入深部的裂隙中,实现对裂隙的有效封堵; 当压力表8上显示的注浆压力突然增大时,控制注浆泵10停机,停止注浆作业,并取下注浆管12,再对浆料混合器7的末端进行封堵处理。
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