本發(fā)明屬于巷道支護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及礦用錨桿孔螺紋驅(qū)動(dòng)式擴(kuò)孔鉆桿。

背景技術(shù)：

錨桿用于井下巷道支護(hù)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。由此近年來(lái)錨桿支護(hù)已經(jīng)成為巷道支護(hù)的主要方式，但是在錨桿支護(hù)的工程應(yīng)用中錨桿的失效形式主要是支護(hù)過(guò)程中錨固過(guò)程中遇到孔壁上粘附的煤灰或破碎松軟的圍巖等時(shí)錨桿與孔壁之間的滑移失穩(wěn)。

鑒于錨桿滑移失穩(wěn)問(wèn)題，一些學(xué)者嘗試采用錨桿孔擴(kuò)孔方式來(lái)解決此類(lèi)問(wèn)題，但現(xiàn)有擴(kuò)孔器材多為刀具部分被動(dòng)張開(kāi)切割巖石導(dǎo)致擴(kuò)孔性能差，并且存在所擴(kuò)孔不穩(wěn)定，刀具回收難等問(wèn)題。因此，提出一種使用方便，擴(kuò)孔性能穩(wěn)定的擴(kuò)孔鉆桿成為一個(gè)新方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種礦用錨桿孔螺紋驅(qū)動(dòng)式擴(kuò)孔鉆桿，其利用機(jī)械螺紋傳動(dòng)原理實(shí)現(xiàn)將錨桿孔孔壁或孔底進(jìn)行擴(kuò)孔并使所擴(kuò)孔呈倒圓錐形的裝置，可以實(shí)現(xiàn)刀具的主動(dòng)伸出與回收。能夠?qū)崿F(xiàn)在巷道錨固支護(hù)過(guò)程中對(duì)錨桿錨固力的提高，從而能提高錨桿錨固性，克服錨桿滑移失穩(wěn)現(xiàn)象，最終實(shí)現(xiàn)礦井安全高效支護(hù)，提高礦井安全生產(chǎn)水平。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：礦用錨桿孔螺紋驅(qū)動(dòng)式擴(kuò)孔鉆桿，包括擴(kuò)孔刀具、套管、推拉桿、鉆機(jī)連接軸和推拉驅(qū)動(dòng)套筒，推拉桿同軸向設(shè)置在套管內(nèi)，假定套管和推拉桿均沿前后方向水平設(shè)置，擴(kuò)孔刀具后端連接在推拉桿前端，套管前側(cè)中心對(duì)稱(chēng)開(kāi)設(shè)有兩條均沿套管軸向方向開(kāi)設(shè)的長(zhǎng)孔，套管前端設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)擴(kuò)孔刀具伸出長(zhǎng)孔徑向張開(kāi)的頂壓結(jié)構(gòu)，套管后端同軸向固定連接有內(nèi)徑大于套管的內(nèi)螺紋管，推拉驅(qū)動(dòng)套筒同軸向伸入并螺紋連接在內(nèi)螺紋管內(nèi)，推拉驅(qū)動(dòng)套筒的后端設(shè)置有手柄，推拉桿后端依次穿過(guò)內(nèi)螺紋管和推拉驅(qū)動(dòng)套筒后與鉆機(jī)連接軸前端同軸向固定連接，鉆機(jī)連接軸外圓周設(shè)置有外螺紋結(jié)構(gòu)；推拉桿上設(shè)置有位于內(nèi)螺紋管內(nèi)并與推拉驅(qū)動(dòng)套筒前端頂壓配合的驅(qū)動(dòng)導(dǎo)塊，驅(qū)動(dòng)導(dǎo)塊的最大回轉(zhuǎn)半徑大于推拉驅(qū)動(dòng)套筒的內(nèi)徑且小于內(nèi)螺紋管的內(nèi)徑，套管內(nèi)壁固定設(shè)置有至少兩個(gè)均套設(shè)在推拉桿外的導(dǎo)套，推拉桿的外徑與導(dǎo)套的內(nèi)徑相等。

頂壓結(jié)構(gòu)包括擋板和頂錐，擋板固定設(shè)置在套管的前端，頂錐后端部與擋板前側(cè)面固定連接，擴(kuò)孔刀具包括分別沿徑向方向?qū)?yīng)于一條長(zhǎng)孔的第一擴(kuò)孔刀片和第二擴(kuò)孔刀片，第一擴(kuò)孔刀片和第二擴(kuò)孔刀片的后端通過(guò)銷(xiāo)軸鉸接在推拉桿前端，頂錐呈前粗后尖的錐形結(jié)構(gòu)，第一擴(kuò)孔刀片和第二擴(kuò)孔刀片構(gòu)成剪刀形狀，頂錐后部伸入到第一擴(kuò)孔刀片和第二擴(kuò)孔刀片之間，銷(xiāo)軸上套設(shè)有扭簧，扭簧的兩個(gè)簧臂分別頂壓第一擴(kuò)孔刀片和第二擴(kuò)孔刀片，在扭簧的作用下，頂錐分別與第一擴(kuò)孔刀片和第二擴(kuò)孔刀片壓接配合，第一擴(kuò)孔刀片和第二擴(kuò)孔刀片的外側(cè)沿長(zhǎng)度方向均設(shè)置有階梯狀的金剛石刀齒，第一擴(kuò)孔刀片和第二擴(kuò)孔刀片的厚度均長(zhǎng)孔的寬度適配。

其中一個(gè)導(dǎo)套設(shè)置在長(zhǎng)孔后側(cè)，另一個(gè)導(dǎo)套設(shè)置在內(nèi)螺紋管前側(cè)。

推拉驅(qū)動(dòng)套筒內(nèi)壁和推拉桿外壁之間設(shè)置有可更換的軸套。

采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明在工作時(shí)，首先把本發(fā)明中的鉆機(jī)連接軸與鉆機(jī)的動(dòng)力輸出軸螺紋連接。然后將套管推入事先打好的錨桿孔內(nèi)，撥動(dòng)手柄轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)推拉驅(qū)動(dòng)套筒旋轉(zhuǎn)并沿內(nèi)螺紋管向前移動(dòng)，推拉驅(qū)動(dòng)套筒推動(dòng)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)塊向前進(jìn)，驅(qū)動(dòng)導(dǎo)塊帶動(dòng)推拉桿前移，推拉桿前端鉸接的第一擴(kuò)孔刀片和第二擴(kuò)孔刀片向前移動(dòng)，由于套管不動(dòng)，隨著第一擴(kuò)孔刀片和第二擴(kuò)孔刀片向前移動(dòng)，套管前端的頂錐將第一擴(kuò)孔刀片和第二擴(kuò)孔刀片頂開(kāi)并伸出兩個(gè)長(zhǎng)孔伸出，第一擴(kuò)孔刀片和第二擴(kuò)孔刀片切入巖層。然后開(kāi)動(dòng)鉆機(jī)，通過(guò)鉆機(jī)連接軸高速旋轉(zhuǎn)，鉆機(jī)連接軸帶動(dòng)推拉桿旋轉(zhuǎn)，推拉桿上的第一擴(kuò)孔刀片和第二擴(kuò)孔刀片隨之旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)套管旋轉(zhuǎn)，第一擴(kuò)孔刀片和第二擴(kuò)孔刀片上的金剛石刀齒將鉆孔底部擴(kuò)至一個(gè)圓錐形槽。另外，在巖層過(guò)硬情況下，可先將推拉桿壓到阻力較大時(shí)便開(kāi)動(dòng)鉆機(jī)擴(kuò)孔，然后停止鉆機(jī)，接著再轉(zhuǎn)動(dòng)手柄使第一擴(kuò)孔刀片和第二擴(kuò)孔刀片繼續(xù)張開(kāi)，重復(fù)此過(guò)程兩到三次即可實(shí)現(xiàn)擴(kuò)孔。最后停止鉆機(jī)，反方向轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，將第一擴(kuò)孔刀片和第二擴(kuò)孔刀片在扭簧的作用下沿長(zhǎng)孔縮回到套管內(nèi)，最后拔出套管即可完成擴(kuò)孔作業(yè)的工作。

本發(fā)明中的扭簧起到復(fù)位第一擴(kuò)孔刀片和第二擴(kuò)孔刀片到套管內(nèi)的作用。導(dǎo)套和軸套均起到導(dǎo)向推拉桿前后移動(dòng)的作用。其中長(zhǎng)孔后側(cè)的導(dǎo)塊起到在擴(kuò)孔過(guò)程中阻擋煤巖碎屑進(jìn)入到套管內(nèi)的作用。

驅(qū)動(dòng)導(dǎo)塊的最大回轉(zhuǎn)半徑大于推拉驅(qū)動(dòng)套筒的內(nèi)徑且小于內(nèi)螺紋管的內(nèi)徑，這樣可以限定向前移動(dòng)的位置，即當(dāng)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)塊與套管后端接觸時(shí)，就不能再向前移動(dòng)了。

綜上所述，本發(fā)明提供一種利用機(jī)械螺紋傳動(dòng)原理實(shí)現(xiàn)將錨桿孔孔壁或孔底進(jìn)行擴(kuò)孔的鉆桿，本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，成本較低，擴(kuò)孔性能穩(wěn)定，刀具能夠主動(dòng)張開(kāi)并有效回收。能夠有效解決錨桿與孔壁之間的滑移失穩(wěn)造成的錨桿失效問(wèn)題，能夠改善礦井安全形勢(shì)，提高礦井生產(chǎn)效率，對(duì)礦井實(shí)現(xiàn)安全高效開(kāi)采與支護(hù)具有重要意義。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為錨桿孔擴(kuò)孔前的狀態(tài)圖；

圖3為錨桿孔擴(kuò)孔后的狀態(tài)圖；

圖4為擴(kuò)孔后錨固后狀態(tài)圖。

具體實(shí)施方式

如圖1-圖3所示，本發(fā)明的礦用錨桿孔螺紋驅(qū)動(dòng)式擴(kuò)孔鉆桿，包括擴(kuò)孔刀具、套管1、推拉桿2、鉆機(jī)連接軸3和推拉驅(qū)動(dòng)套筒4，推拉桿2同軸向設(shè)置在套管1內(nèi)，假定套管1和推拉桿2均沿前后方向水平設(shè)置，擴(kuò)孔刀具后端連接在推拉桿2前端，套管1前側(cè)中心對(duì)稱(chēng)開(kāi)設(shè)有兩條均沿套管1軸向方向開(kāi)設(shè)的長(zhǎng)孔5，套管1前端設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)擴(kuò)孔刀具伸出長(zhǎng)孔5徑向張開(kāi)的頂壓結(jié)構(gòu)，套管1后端同軸向固定連接有內(nèi)徑大于套管1的內(nèi)螺紋管6，推拉驅(qū)動(dòng)套筒4同軸向伸入并螺紋連接在內(nèi)螺紋管6內(nèi)，推拉驅(qū)動(dòng)套筒4的后端設(shè)置有手柄7，推拉桿2后端依次穿過(guò)內(nèi)螺紋管6和推拉驅(qū)動(dòng)套筒4后與鉆機(jī)連接軸3前端同軸向固定連接，鉆機(jī)連接軸3外圓周設(shè)置有外螺紋結(jié)構(gòu)；推拉桿2上設(shè)置有位于內(nèi)螺紋管6內(nèi)并與推拉驅(qū)動(dòng)套筒4前端頂壓配合的驅(qū)動(dòng)導(dǎo)塊8，驅(qū)動(dòng)導(dǎo)塊8的最大回轉(zhuǎn)半徑大于推拉驅(qū)動(dòng)套筒4的內(nèi)徑且小于內(nèi)螺紋管6的內(nèi)徑，套管1內(nèi)壁固定設(shè)置有至少兩個(gè)均套設(shè)在推拉桿2外的導(dǎo)套9，推拉桿2的外徑與導(dǎo)套9的內(nèi)徑相等。

頂壓結(jié)構(gòu)包括擋板10和頂錐11，擋板10固定設(shè)置在套管1的前端，頂錐11后端部與擋板10前側(cè)面固定連接，擴(kuò)孔刀具包括分別沿徑向方向?qū)?yīng)于一條長(zhǎng)孔5的第一擴(kuò)孔刀片12和第二擴(kuò)孔刀片13，第一擴(kuò)孔刀片12和第二擴(kuò)孔刀片13的后端通過(guò)銷(xiāo)軸14鉸接在推拉桿2前端，頂錐11呈前粗后尖的錐形結(jié)構(gòu)，第一擴(kuò)孔刀片12和第二擴(kuò)孔刀片13構(gòu)成剪刀形狀，頂錐11后部伸入到第一擴(kuò)孔刀片12和第二擴(kuò)孔刀片13之間，銷(xiāo)軸14上套設(shè)有扭簧15，扭簧15的兩個(gè)簧臂分別頂壓第一擴(kuò)孔刀片12和第二擴(kuò)孔刀片13，在扭簧15的作用下，頂錐11分別與第一擴(kuò)孔刀片12和第二擴(kuò)孔刀片13壓接配合，第一擴(kuò)孔刀片12和第二擴(kuò)孔刀片13的外側(cè)沿長(zhǎng)度方向均設(shè)置有階梯狀的金剛石刀齒16，第一擴(kuò)孔刀片12和第二擴(kuò)孔刀片13的厚度均長(zhǎng)孔5的寬度適配。

其中一個(gè)導(dǎo)套9設(shè)置在長(zhǎng)孔5后側(cè)，另一個(gè)導(dǎo)套9設(shè)置在內(nèi)螺紋管6前側(cè)。

推拉驅(qū)動(dòng)套筒4內(nèi)壁和推拉桿2外壁之間設(shè)置有可更換的軸套17。

本發(fā)明在工作時(shí)，首先把本發(fā)明中的鉆機(jī)連接軸3與鉆機(jī)的動(dòng)力輸出軸螺紋連接。然后將套管1推入事先打好的錨桿孔18內(nèi)，撥動(dòng)手柄7轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)推拉驅(qū)動(dòng)套筒4旋轉(zhuǎn)并沿內(nèi)螺紋管6向前移動(dòng)，推拉驅(qū)動(dòng)套筒4推動(dòng)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)塊8向前進(jìn)，驅(qū)動(dòng)導(dǎo)塊8帶動(dòng)推拉桿2前移，推拉桿2前端鉸接的第一擴(kuò)孔刀片12和第二擴(kuò)孔刀片13向前移動(dòng)，由于套管1不動(dòng)，隨著第一擴(kuò)孔刀片12和第二擴(kuò)孔刀片13向前移動(dòng)，套管1前端的頂錐11將第一擴(kuò)孔刀片12和第二擴(kuò)孔刀片13頂開(kāi)并伸出兩個(gè)長(zhǎng)孔5伸出，第一擴(kuò)孔刀片12和第二擴(kuò)孔刀片13切入巖層。然后開(kāi)動(dòng)鉆機(jī)，通過(guò)鉆機(jī)連接軸3高速旋轉(zhuǎn)，鉆機(jī)連接軸3帶動(dòng)推拉桿2旋轉(zhuǎn)，推拉桿2上的第一擴(kuò)孔刀片12和第二擴(kuò)孔刀片13隨之旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)套管1旋轉(zhuǎn)，第一擴(kuò)孔刀片12和第二擴(kuò)孔刀片13上的金剛石刀齒16將鉆孔底部擴(kuò)至一個(gè)圓錐形槽19。另外，在巖層過(guò)硬情況下，可先將推拉桿2壓到阻力較大時(shí)便開(kāi)動(dòng)鉆機(jī)擴(kuò)孔，然后停止鉆機(jī)，接著再轉(zhuǎn)動(dòng)手柄7使第一擴(kuò)孔刀片12和第二擴(kuò)孔刀片13繼續(xù)張開(kāi)，重復(fù)此過(guò)程兩到三次即可實(shí)現(xiàn)擴(kuò)孔。最后停止鉆機(jī)，反方向轉(zhuǎn)動(dòng)手柄7，將第一擴(kuò)孔刀片12和第二擴(kuò)孔刀片13在扭簧15的作用下沿長(zhǎng)孔5縮回到套管1內(nèi)，最后拔出套管1即可完成擴(kuò)孔作業(yè)的工作。

當(dāng)進(jìn)行錨固作業(yè)時(shí)，將錨桿20插入到錨桿孔18內(nèi)，錨桿孔18內(nèi)注入錨固劑21，擴(kuò)孔后圓錐形槽19內(nèi)也被錨固劑21充滿，通過(guò)旋轉(zhuǎn)攪拌錨固劑21最終實(shí)現(xiàn)如圖4的錨固狀態(tài)。錨固牢靠后，在錨桿20上套上墊板22并使用螺母23螺紋連接在錨桿20上將墊板22緊壓到巷道壁上。這樣就使錨桿20與錨桿孔18內(nèi)壁之間結(jié)合更加緊密牢靠，避免錨桿20活動(dòng)甚至被抽出錨桿孔18外，造成的錨桿20失效問(wèn)題。

本實(shí)施例并非對(duì)本發(fā)明的形狀、材料、結(jié)構(gòu)等作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。