[发明专利]扩孔钻头及锚杆的锚固方法

说明书

技术领域

本发明涉及锚网支护领域，特别涉及一种扩孔钻头及锚杆的锚固方法。

背景技术

锚网支护是煤矿巷道安全高效的主要支护方式，在我国煤矿巷道中得到大面积推广应用。锚网支护是将锚杆或锚索的一端锚固于岩体内，并在岩体外部对锚杆施加轴向预紧力，约束巷道围岩的变形离层、碎胀与滑移错动。

现有锚网支护施工中，锚杆的锚固过程一般为：首先使用与锚杆直径相匹配的钻头，在锚杆安装位置的岩体上打设直径统一的锚固孔，向锚固孔内注入一定深度的锚固剂，将锚杆推入锚固孔中。锚固剂搅拌后固化，并在锚固孔底部一定长度范围内将锚杆与围岩孔壁粘结，形成锚固段。

采用常规工艺施工的锚杆，锚固孔的直径统一，无变径特征，锚杆承受轴向拉力时，锚杆与锚固剂之间的粘合较为紧密，但锚固剂与锚固孔之间形成沿锚固孔轴向的剪应力，其粘结面处提供的剪应力足以克服锚杆轴向拉应力时，才能保证锚杆始终处于有效支护工作状态。但是，由于一些岩体的岩层松软，如煤系地层，大量巷道围岩松软，此类巷道采用常规工艺进行锚网支护时，锚杆安装锚固孔的孔壁强度不足，锚固剂与孔壁之间的粘结面，容易在剪应力作用下发生破坏，使锚固杆从粘结的围岩孔壁中脱离，导致锚固力下降，甚至使锚杆支护失效。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是现有的锚固孔的直径统一，无变径特征，锚杆与锚固孔之间的锚固效果差。

(二)技术方案

一种扩孔钻头，其特征在于，包括壳套、导杆以及开孔钻头，所述壳套的前端设有导杆孔，所述导杆插设在所述导杆孔中，所述导杆与所述导杆孔键连接，在所述壳套的外壁上开设有刀片槽，所述刀片槽的前端延伸至所述导杆孔的后端的内部，所述刀片槽中设有扩孔刀片，所述扩孔刀片铰接于所述刀片槽的后端，所述导杆的后端和/或所述扩孔刀片的前端的内侧的截面呈楔形；所述开孔钻头安装在所述导杆的前端；所述壳套的后端设有连接螺纹，用于连接钻杆。

优选的，所述导杆孔的内壁设有键槽，所述导杆的外壁设有滑键，所述导杆通过所述滑键与所述键槽的配合滑动插设在所述导杆孔中。

优选的，所述键槽的前端设有封堵环，所述封堵环的内径小于所述滑键的外径。

优选的，在所述导杆孔中并位于所述键槽的后方设有弹簧槽，在所述导杆上并位于所述滑键的后方套设有弹簧，所述弹簧的两端分别抵在所述滑键的后侧壁和所述弹簧槽的后侧壁上。

优选的，在所述壳套的外壁上周向开设有环形槽，所述环形槽位于所述刀片槽长度方向的中前部；所述环形槽中设有弹性卡环，所述弹性卡环箍设在所述扩孔刀片的外围。

优选的，所述刀片槽为在所述壳套的周向分布的多个，每个刀片槽内分别设置一个扩孔刀片。

优选的，所述壳套的外侧壁上开设有多条平行于壳套轴线的沟槽，用于排出扩孔刀片和开孔钻头切削的岩粉。

一种锚杆的锚固方法，其包括以下步骤：

S1、使用直径与锚杆的直径相配合的钻头在被锚固岩体上开设初始孔段；

S2、采用上述任一项所述的扩孔钻头，在所述初始孔段的内部向岩体的深处开设孔径大于所述初始孔段的扩展孔段；

S3、向所述扩展孔段中装填锚固剂，所述锚固剂至少填满所述扩展孔段；

S4、将所述锚杆插入到所述初始孔段中，所述锚杆至少延伸至所述扩展孔段中，待所述锚固剂凝固后即完成锚杆的锚固。

优选的，步骤S2具体为：将所述扩孔钻头插入到所述初始孔段中，直至所述开孔钻头抵住所述初始孔段的孔底，所述开孔钻头向岩体的深部钻进，所述扩孔刀片径向展开并向前跟进，在初始孔段深部的岩体上切割出确定长度的扩展孔段。

优选的，所述初始孔段与所述扩展孔段的开设深度可调整。

(三)有益效果

本发明提供的一种扩孔钻头包括壳套、导杆以及开孔钻头，导杆插设在壳套的导杆孔中，开孔钻头设置在导杆的前端，使用时将导杆及开孔钻头插入初始孔段，当开孔钻头抵住初始孔段的底端时，继续推送扩孔钻头，导杆在推力的作用下向壳套中回缩，导杆的后端挤压铰接在壳套的刀片槽中的扩孔刀片，使扩孔刀片径向展开，从而通过钻机的带动在初始孔段的内部开设出一道直径大于初始孔段的扩展孔段，当锚固剂注入其中时能够形成阶梯状的环形台，增加了锚杆的轴向抗拉能力，提升了锚杆的锚固强度，且本发明的扩孔钻头结构简单，在初始孔段中开设扩展孔段的操作方便。

附图说明

图1是本发明实施例的一种扩孔钻头的半剖结构图。