礦用錨杆孔內部擴孔器的製作方法

2023-12-09 19:36:46 5

本發明屬於巷道支護技術領域，尤其涉及礦用錨杆孔內部擴孔器。

背景技術：

錨杆用於井下巷道支護具有結構簡單、施工方便、適應性強等特點。由此近年來錨杆支護已經成為巷道支護的主要方式，但是在錨杆支護的工程應用中錨杆的失效形式主要是支護過程中錨固過程中遇到孔壁上粘附的煤灰或破碎鬆軟的圍巖等時錨杆與孔壁之間的滑移失穩。

鑑於錨杆滑移失穩問題，一些學者嘗試採用錨杆孔擴孔方式來解決此類問題，但現有擴孔器材多為刀具部分被動張開切割巖石導致擴孔性能差，並且存在所擴孔不穩定，刀具回收難等問題。因此，提出一種使用方便，擴孔性能穩定的擴孔鑽杆成為一個新方向。

技術實現要素：

本發明為了解決現有技術中的不足之處，提供一種礦用錨杆孔內部擴孔器，其利用液壓動力驅動的原理實現將錨杆孔孔壁或孔底進行擴孔並使所擴孔呈倒圓錐形的裝置，可以實現刀具的主動伸出與回收。能夠實現在巷道錨固支護過程中對錨杆錨固力的提高，從而能提高錨杆錨固性，克服錨杆滑移失穩現象，最終實現礦井安全高效支護，提高礦井安全生產水平。

為解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案：礦用錨杆孔內部擴孔器，包括擴孔刀具、套管、推拉杆、鑽機連接軸和手動液壓千斤頂，推拉杆同軸向設置在套管內，假定套管和推拉杆均沿前後方向水平設置，擴孔刀具後端連接在推拉杆前端，套管前側中心對稱開設有兩條均沿套管軸向方向開設的長孔，套管前端設置有用於驅動擴孔刀具伸出長孔徑向張開的頂壓結構，套管後端同軸向固定連接有內徑大於套管的導筒，導筒後端同軸向固定連接有安裝筒，手動液壓千斤頂固定設置在安裝筒內，手動液壓千斤頂的動力按壓輸入組件和液壓回油手柄均伸出安裝筒，動力按壓輸入組件的動力驅動端套設有加力杆，推拉杆後端伸入到導筒內，推拉杆後端固定連接有與導筒圓周內壁滑動密封配合的活塞板，手動液壓千斤頂的活塞杆與活塞板的後側面連接，導筒內壁沿軸線方向開設有兩道導槽，活塞杆外圓周上連接有伸入並滑動密封在導槽內的導塊，鑽機連接軸前端與安裝筒後端同軸向固定連接，鑽機連接軸外圓周設置有外螺紋結構；套管內壁固定設置有至少兩個均套設在推拉杆外的導套，推拉杆的外徑與導套的內徑相等。

頂壓結構包括擋板和頂錐，擋板固定設置在套管的前端，頂錐後端部與擋板前側面固定連接，擴孔刀具包括分別沿徑向方向對應於一條長孔的第一擴孔刀片和第二擴孔刀片，第一擴孔刀片和第二擴孔刀片的後端通過銷軸鉸接在推拉杆前端，頂錐呈前粗後尖的錐形結構，第一擴孔刀片和第二擴孔刀片構成剪刀形狀，頂錐後部伸入到第一擴孔刀片和第二擴孔刀片之間，銷軸上套設有扭簧，扭簧的兩個簧臂分別頂壓第一擴孔刀片和第二擴孔刀片，在扭簧的作用下，頂錐分別與第一擴孔刀片和第二擴孔刀片壓接配合，第一擴孔刀片和第二擴孔刀片的外側沿長度方向均設置有階梯狀的金剛石刀齒，第一擴孔刀片和第二擴孔刀片的厚度均長孔的寬度適配。

其中一個導套設置在長孔後側，另一個導套設置在導筒前側。

採用上述技術方案，本發明在工作時，首先把本發明中的鑽機連接軸與鑽機的動力輸出軸螺紋連接。然後將套管推入事先打好的錨杆孔內，按壓加力杆，驅動動力按壓輸入組件，手動液壓千斤頂的活塞杆向前伸出，推動活塞板沿導筒內壁向前移動，同時導塊在導槽內向前滑動，推拉杆在導套內滑動前移，推拉杆前端鉸接的第一擴孔刀片和第二擴孔刀片向前移動，由於套管不動，隨著第一擴孔刀片和第二擴孔刀片向前移動，套管前端的頂錐將第一擴孔刀片和第二擴孔刀片頂開並伸出兩個長孔伸出，第一擴孔刀片和第二擴孔刀片切入煤巖層。取下加力杆，啟動鑽機，帶動鑽機連接軸高速旋轉，鑽機連接軸依次通過安裝筒、導筒帶動套管旋轉，由於導塊和導槽的配合以及第一擴孔刀片和第二擴孔刀片分別對應與一條長孔的配合，這樣在套管和安裝筒旋轉時，可以同時驅動推拉杆旋轉，推拉杆前端的第一擴孔刀片和第二擴孔刀片隨之旋轉，第一擴孔刀片和第二擴孔刀片上的金剛石刀齒將鑽孔底部擴至一個圓錐形槽。另外，在巖層過硬情況下，可先將推拉杆向前壓到阻力較大時便開動鑽機擴孔，然後停止鑽機的轉動，再安裝上加力杆並按壓加力杆，活塞杆伸長使第一擴孔刀片和第二擴孔刀片繼續張開，重複此過程兩到三次即可實現擴孔。最後停止鑽機，操控液壓回油手柄使活塞杆回縮，將第一擴孔刀片和第二擴孔刀片在扭簧的作用下沿長孔縮回到套管內，最後拔出套管即可完成擴孔作業的工作。

本發明中的扭簧起到復位第一擴孔刀片和第二擴孔刀片到套管內的作用。導套起到導向推拉杆前後移動的作用。其中長孔後側的導塊起到在擴孔過程中阻擋煤巖碎屑進入到套管內的作用。

導塊和導槽的配合以及第一擴孔刀片和第二擴孔刀片分別對應與一條長孔的配合，這樣可起到傳遞扭矩的作用，可使套管、第一擴孔刀片和第二擴孔刀片同時旋轉。

綜上所述，本發明提供一種利用液壓驅動原理實現將錨杆孔孔壁或孔底進行擴孔的鑽杆，本發明操作簡單，成本較低，擴孔性能穩定，刀具能夠主動張開並有效回收。能夠有效解決錨杆與孔壁之間的滑移失穩造成的錨杆失效問題，能夠改善礦井安全形勢，提高礦井生產效率，對礦井實現安全高效開採與支護具有重要意義。

附圖說明

圖1為本發明的整體結構示意圖。

圖2為錨杆孔擴孔前的狀態圖；

圖3為錨杆孔擴孔後的狀態圖；

圖4為擴孔後錨固後狀態圖。

具體實施方式

如圖1-圖3所示，本發明的礦用錨杆孔內部擴孔器，包括擴孔刀具、套管1、推拉杆2、鑽機連接軸3和手動液壓千斤頂4，推拉杆2同軸向設置在套管1內，假定套管1和推拉杆2均沿前後方向水平設置，擴孔刀具後端連接在推拉杆2前端，套管1前側中心對稱開設有兩條均沿套管1軸向方向開設的長孔5，套管1前端設置有用於驅動擴孔刀具伸出長孔5徑向張開的頂壓結構，套管1後端同軸向固定連接有內徑大於套管1的導筒6，導筒6後端同軸向固定連接有安裝筒7，手動液壓千斤頂4固定設置在安裝筒7內，手動液壓千斤頂4的動力按壓輸入組件8和液壓回油手柄9均伸出安裝筒7，動力按壓輸入組件8的動力驅動端套設有加力杆10，推拉杆2後端伸入到導筒6內，推拉杆2後端固定連接有與導筒6圓周內壁滑動密封配合的活塞板11，手動液壓千斤頂4的活塞杆與活塞板11的後側面連接，導筒6內壁沿軸線方向開設有兩道導槽12，活塞杆外圓周上連接有伸入並滑動密封在導槽12內的導塊21，鑽機連接軸3前端與安裝筒7後端同軸向固定連接，鑽機連接軸3外圓周設置有外螺紋結構；套管1內壁固定設置有至少兩個均套設在推拉杆2外的導套13，推拉杆2的外徑與導套13的內徑相等。

頂壓結構包括擋板14和頂錐15，擋板14固定設置在套管1的前端，頂錐15後端部與擋板14前側面固定連接，擴孔刀具包括分別沿徑向方向對應於一條長孔5的第一擴孔刀片16和第二擴孔刀片17，第一擴孔刀片16和第二擴孔刀片17的後端通過銷軸18鉸接在推拉杆2前端，頂錐15呈前粗後尖的錐形結構，第一擴孔刀片16和第二擴孔刀片17構成剪刀形狀，頂錐15後部伸入到第一擴孔刀片16和第二擴孔刀片17之間，銷軸18上套設有扭簧19，扭簧19的兩個簧臂分別頂壓第一擴孔刀片16和第二擴孔刀片17，在扭簧19的作用下，頂錐15分別與第一擴孔刀片16和第二擴孔刀片17壓接配合，第一擴孔刀片16和第二擴孔刀片17的外側沿長度方向均設置有階梯狀的金剛石刀齒20，第一擴孔刀片16和第二擴孔刀片17的厚度均長孔5的寬度適配。

其中一個導套13設置在長孔5後側，另一個導套13設置在導筒6前側。

本發明在工作時，首先把本發明中的鑽機連接軸3與鑽機的動力輸出軸螺紋連接。然後將套管1推入事先打好的錨杆孔23內，按壓加力杆10，驅動動力按壓輸入組件8，手動液壓千斤頂4的活塞杆向前伸出，推動活塞板11沿導筒6內壁向前移動，同時導塊21在導槽12內向前滑動，推拉杆2在導套13內滑動前移，推拉杆2前端鉸接的第一擴孔刀片16和第二擴孔刀片17向前移動，由於套管1不動，隨著第一擴孔刀片16和第二擴孔刀片17向前移動，套管1前端的頂錐15將第一擴孔刀片16和第二擴孔刀片17頂開並伸出兩個長孔5伸出，第一擴孔刀片16和第二擴孔刀片17切入煤巖層。取下加力杆10，啟動鑽機，帶動鑽機連接軸3高速旋轉，鑽機連接軸3依次通過安裝筒7、導筒6帶動套管1旋轉，由於導塊21和導槽12的配合以及第一擴孔刀片16和第二擴孔刀片17分別對應與一條長孔5的配合，這樣在套管1和安裝筒7旋轉時，可以同時驅動推拉杆2旋轉，推拉杆2前端的第一擴孔刀片16和第二擴孔刀片17隨之旋轉，第一擴孔刀片16和第二擴孔刀片17上的金剛石刀齒20將鑽孔底部擴至一個圓錐形槽27。另外，在巖層過硬情況下，可先將推拉杆2向前壓到阻力較大時便開動鑽機擴孔，然後停止鑽機的轉動，再安裝上加力杆10並按壓加力杆10，活塞杆伸長使第一擴孔刀片16和第二擴孔刀片17繼續張開，重複此過程兩到三次即可實現擴孔。最後停止鑽機，操控液壓回油手柄9使活塞杆回縮，將第一擴孔刀片16和第二擴孔刀片17在扭簧19的作用下沿長孔5縮回到套管1內，最後拔出套管1即可完成擴孔作業的工作。

當進行錨固作業時，將錨杆22插入到錨杆孔23內，錨杆孔23內注入錨固劑24，擴孔後圓錐形槽27內也被錨固劑24充滿，通過旋轉攪拌錨固劑24最終實現如圖4的錨固狀態。錨固牢靠後，在錨杆22上套上墊板26並使用螺母25螺紋連接在錨杆22上將墊板26緊壓到巷道壁上。這樣就使錨杆22與錨杆孔23內壁之間結合更加緊密牢靠，避免錨杆22活動甚至被抽出錨杆孔23外，造成的錨杆22失效問題。

本實施例並非對本發明的形狀、材料、結構等作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬於本發明技術方案的保護範圍。