本發(fā)明涉及煤礦井下巷道掘進(jìn)與安全開采，尤其是一種適用于在快速掘進(jìn)巷道中用于巷道圍巖支護(hù)的無錨固劑魚鰭式巷道圍巖快裝錨桿的施工方法。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加快，對礦產(chǎn)資源的需求不斷增加，推動了快速掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展。礦業(yè)企業(yè)為了在激烈的市場競爭中獲得優(yōu)勢，不斷尋求提高生產(chǎn)效率的方法，快速掘進(jìn)技術(shù)因此受到重視。傳統(tǒng)的巷道掘進(jìn)方法往往存在安全風(fēng)險，快速掘進(jìn)技術(shù)可以在一定程度上降低這些風(fēng)險。環(huán)境保護(hù)的要求日益嚴(yán)格，快速掘進(jìn)技術(shù)可以減少對環(huán)境的破壞，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。傳統(tǒng)的掘進(jìn)方法往往伴隨著較高的安全風(fēng)險，快速掘進(jìn)技術(shù)通過減少人工作業(yè)，降低了事故發(fā)生的可能性，改善作業(yè)環(huán)境，減少工人暴露在有害環(huán)境中的時間，有利于職業(yè)健康。此外，許多國家和地區(qū)出臺了相關(guān)政策，鼓勵采用環(huán)保和高效的掘進(jìn)技術(shù)。

2、現(xiàn)代掘進(jìn)機(jī)通常配備有先進(jìn)的自動化系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制和自動導(dǎo)航，減少人工操作的需求。然而，快速掘進(jìn)設(shè)備往往價格昂貴，企業(yè)需要進(jìn)行詳細(xì)的成本效益分析，評估其投資回報率。除了設(shè)備購置成本，維護(hù)和運營成本也需要考慮，特別是在設(shè)備故障時的維修費用。為提高設(shè)備的可靠性和耐用性，同時簡化巷道錨桿索支護(hù)施工流程，關(guān)鍵需要簡化自動化智能化設(shè)備及其相關(guān)配套支護(hù)構(gòu)件。

3、通常情況下，巷道圍巖錨桿支護(hù)的具體流程為：打鉆→取鉆→放入錨固劑→放入錨桿→錨固劑頂?shù)蕉祟^→戳破錨固劑包裝袋→凝固等待→安裝配套鋼帶托盤螺母，共八個流程，其中大部分時間用于打鉆與凝固等待，約占總時長的80％，其中打鉆約占60％，凝固等待約占20％，若省去錨固劑戳破、凝固等待的時間全巷段施工時間可減少17％，以一條巷道總長度約為4000m，日掘進(jìn)30m，原需要約133天才可施工完成，

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是要克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種無錨固劑魚鰭式巷道圍巖快裝錨桿的施工方法，簡化巷道錨桿索支護(hù)施工流程，提高工作面巷道掘進(jìn)速度，減少礦山相關(guān)的掘進(jìn)支護(hù)成本，提高礦山工作面投產(chǎn)效率，加快現(xiàn)代化礦山無人化智能化進(jìn)度。

2、技術(shù)方案：本發(fā)明的一種無錨固劑魚鰭式巷道圍巖快裝錨桿，包括設(shè)在鉆孔巖體內(nèi)的無錨固劑魚鰭式快裝錨桿桿體、設(shè)在無錨固劑魚鰭式快裝錨桿桿體外露段的錨桿托盤和將錨桿托盤固定于鉆孔孔口的預(yù)緊螺帽，所述的無錨固劑魚鰭式快裝錨桿桿體上間隔布有若干鰭片安裝槽，每個鰭片安裝槽內(nèi)分別設(shè)有帶中心孔洞的錨桿魚鰭片，鰭片安裝槽內(nèi)開有與錨桿魚鰭片中心孔洞位置相對應(yīng)的可伸縮轉(zhuǎn)軸固定孔洞，可伸縮轉(zhuǎn)軸固定孔洞內(nèi)設(shè)有將錨桿魚鰭片固定在無錨固劑魚鰭式快裝錨桿桿體上的可伸縮轉(zhuǎn)軸。

3、所述的錨桿魚鰭片的前部呈圓形，尾部延伸呈火苗鋸齒狀。

4、所述的鰭片安裝槽為底小開口大的梯形槽。

5、所述的無錨固劑魚鰭式快裝錨桿桿體的直徑d為20～30mm。

6、所述的無錨固劑魚鰭式快裝錨桿桿體的長度l1＝2～3.5m。

7、所述的無錨固劑魚鰭式快裝錨桿桿體的鉆孔孔深l2＝l1-0.2m。

8、所述的無錨固劑魚鰭式快裝錨桿桿體上間隔布的若干鰭片安裝槽上下對稱布置、或上下交叉布置。

9、所述的可伸縮轉(zhuǎn)軸為圓柱狀可伸縮轉(zhuǎn)軸，以方便錨桿魚鰭片的安裝。

10、使用上述的無錨固劑魚鰭式巷道圍巖快裝錨桿的施工方法，包括施工鉆孔，具體步驟如下：

11、a.安裝魚鰭式錨桿：在無錨固劑魚鰭式快裝錨桿桿體上間隔布的若干鰭片安裝槽內(nèi)，將可伸縮轉(zhuǎn)軸穿過錨桿魚鰭片的中心孔洞后，固定在錨桿鰭片安裝槽的可伸縮轉(zhuǎn)軸固定孔洞中，可伸縮轉(zhuǎn)軸固定并控制錨桿魚鰭片旋轉(zhuǎn)，錨桿魚鰭片的鋸齒端朝向錨桿尾部的托盤和螺帽方向；

12、b.打孔：在設(shè)定位置處通過人工施工、綜合掘錨機(jī)或巷道支護(hù)機(jī)器人使用鉆桿進(jìn)行圍巖打孔，打孔完畢后取出鉆桿；

13、c.放入魚鰭式錨桿：通過人工施工、綜合掘錨機(jī)或巷道支護(hù)機(jī)器人將魚鰭式錨桿送入孔底；

14、d.卡入鰭片：將送入孔底的魚鰭式錨桿迅速回抽，使錨桿魚鰭片的尾部鋸齒在慣性作用下卡在鉆孔壁的巖體上；

15、e.施加預(yù)緊力：在錨桿外露端尾部固定螺母和托盤，用扭矩扳手對螺母施加扭矩使魚鰭式錨桿產(chǎn)生支護(hù)預(yù)緊力，在施加預(yù)緊力過程中，錨桿魚鰭片會不斷侵入孔壁中，通過錨桿魚鰭片侵入鉆孔巖體產(chǎn)生的相互作用產(chǎn)生錨桿預(yù)緊力，達(dá)到快速預(yù)緊力支護(hù)的效果。

16、根據(jù)不同的礦山施工條件及巷道圍巖支護(hù)需要，設(shè)計端部錨固、全長錨固支護(hù)形式，通過設(shè)定包括無錨固劑魚鰭式快裝錨桿桿體內(nèi)的鰭片安裝槽、錨桿魚鰭片與可伸縮轉(zhuǎn)軸數(shù)量、長度、間距來調(diào)節(jié)控制錨固效果。

17、有益效果：本發(fā)明充分應(yīng)用了錨桿鰭片可插入鉆孔孔壁的特點，使用轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)使桿體可以順利伸入鉆孔底部而不發(fā)生卡桿；由于魚鰭式錨桿使用無錨固劑錨固的方式，省去相關(guān)錨固劑步驟后，全巷段施工時間約為110工時，減少了近一個月的施工量。一方面可以減少一個月的人員等相關(guān)費用支出，另一方面減少了自動化設(shè)備的相關(guān)配套，從而簡化了巷道錨桿索支護(hù)施工流程，大大提高了設(shè)備的可靠性和耐用性；且提高了巷道掘進(jìn)速度，加快工作面投產(chǎn)，使礦山總體資金周轉(zhuǎn)更迅速，同步提高礦山經(jīng)濟(jì)效益。主要優(yōu)點有：大大加快了巷道支護(hù)效率，使巷道圍巖支護(hù)時間減少了15％以上，簡化了巷道錨桿索支護(hù)施工流程，提高了設(shè)備的可靠性和耐用性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，提高了巷道掘進(jìn)速度，加快了工作面投產(chǎn)，使礦山總體資金周轉(zhuǎn)更迅速，同步提高了礦山經(jīng)濟(jì)效益。能有效提高智能礦山巷道掘進(jìn)效率，提高礦山巷道掘進(jìn)速度，是實現(xiàn)礦山高效高產(chǎn)的必要舉措之一，對于礦山巷道掘進(jìn)無人化智能化具有重要意義，其結(jié)構(gòu)新穎、操作方便、使用安全可靠、經(jīng)濟(jì)實用，具有廣泛的實用性。

技術(shù)特征：

1.一種無錨固劑魚鰭式巷道圍巖快裝錨桿，包括設(shè)在鉆孔巖體(7)內(nèi)的無錨固劑魚鰭式快裝錨桿桿體(1)、設(shè)在無錨固劑魚鰭式快裝錨桿桿體(1)外露段的錨桿托盤(5)和將錨桿托盤(5)固定于鉆孔孔口的預(yù)緊螺帽(6)，其特征在于：所述的無錨固劑魚鰭式快裝錨桿桿體(1)上間隔布有若干鰭片安裝槽(2)，每個鰭片安裝槽(2)內(nèi)分別設(shè)有帶中心孔洞的錨桿魚鰭片(3)，鰭片安裝槽(2)內(nèi)開有與錨桿魚鰭片(3)中心孔洞位置相對應(yīng)的可伸縮轉(zhuǎn)軸固定孔洞，可伸縮轉(zhuǎn)軸固定孔洞內(nèi)設(shè)有將錨桿魚鰭片(3)固定在無錨固劑魚鰭式快裝錨桿桿體(1)上的可伸縮轉(zhuǎn)軸(4)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無錨固劑魚鰭式巷道圍巖快裝錨桿，其特征在于：所述的錨桿魚鰭片(3)的前部呈圓形，尾部延伸呈火苗鋸齒狀。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無錨固劑魚鰭式巷道圍巖快裝錨桿，其特征在于：所述的鰭片安裝槽(2)為底小開口大的梯形槽。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無錨固劑魚鰭式巷道圍巖快裝錨桿，其特征在于：所述的無錨固劑魚鰭式快裝錨桿桿體(1)的直徑d為20～30mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無錨固劑魚鰭式巷道圍巖快裝錨桿，其特征在于：所述的無錨固劑魚鰭式快裝錨桿桿體(1)的長度l1＝2～3.5m。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無錨固劑魚鰭式巷道圍巖快裝錨桿，其特征在于：所述的無錨固劑魚鰭式快裝錨桿桿體(1)的鉆孔孔深l2＝l1-0.2m。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無錨固劑魚鰭式巷道圍巖快裝錨桿，其特征在于：所述的無錨固劑魚鰭式快裝錨桿桿體(1)上間隔布的若干鰭片安裝槽(2)上下對稱布置、或上下交叉布置。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無錨固劑魚鰭式巷道圍巖快裝錨桿，其特征在于：所述的可伸縮轉(zhuǎn)軸(4)為圓柱狀可伸縮轉(zhuǎn)軸，以方便錨桿魚鰭片(3)的安裝。

9.一種使用權(quán)利要求1-6任一所述的無錨固劑魚鰭式巷道圍巖快裝錨桿的施工方法，包括施工鉆孔，其特征在于：

10.根據(jù)權(quán)利要求書9所述的一種無錨固劑魚鰭式巷道圍巖快裝錨桿的施工方法，其特征在于：根據(jù)不同的礦山施工條件及巷道圍巖支護(hù)需要，設(shè)計端部錨固、全長錨固支護(hù)形式，通過設(shè)定包括無錨固劑魚鰭式快裝錨桿桿體(1)內(nèi)的鰭片安裝槽(2)、錨桿魚鰭片(3)與可伸縮轉(zhuǎn)軸(4)數(shù)量、長度、間距來調(diào)節(jié)控制錨固效果。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種無錨固劑魚鰭式巷道圍巖快裝錨桿及施工方法，涉及煤礦井下巷道掘進(jìn)與安全開采技術(shù)領(lǐng)域?？煅b錨桿包括：無錨固劑魚鰭式快裝錨桿桿體、鰭片安裝槽、錨桿魚鰭片、可伸縮轉(zhuǎn)軸、錨桿托盤、預(yù)緊螺帽。施工方法包括鉆孔、將魚鰭式錨桿安裝在巷道巖體中，不需要錨固劑作為端部固定材料，僅需要自身鰭片機(jī)械結(jié)構(gòu)便可以與鉆孔圍巖形成有機(jī)整體，從而達(dá)到無錨固劑錨桿錨固的目標(biāo)。錨桿內(nèi)側(cè)錨桿魚鰭片與外側(cè)錨桿托盤及預(yù)緊螺帽通過在螺帽端施加扭矩的方式，達(dá)到預(yù)緊力錨桿的目的，有效提高智能礦山巷道掘進(jìn)效率，提高礦山巷道掘進(jìn)速度，對于礦山巷道掘進(jìn)無人化智能化具有重要意義。

技術(shù)研發(fā)人員：田志惠,趙世帆,王言龍,高明仕,趙虎斌,俞鑫,李國武
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華亭煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2