專利名稱：水力膨脹式錨桿防采煤面片幫冒頂的制作方法
技術領域：
本發明涉及煤礦井下開采工藝，進一步講是煤礦回采工作面防止片邦冒頂的一種方法。
國際上利用化學方法(用聚氨脂)加固煤體防止片幫冒頂，開始于七十年代初、西德煤礦。這是一種較成熟的防止采面煤層片幫冒頂的方法。八三年我國開始研究這項技術，先后在開灤、大同、徐州、兗州等局進行試驗，取得了較好效果?；瘜W方法加固煤體有泵注法和木錨桿藥包法兩種工藝。泵注法要用專用壓注泵，要打40～50米深的鉆孔，在壓注前還要進行封孔，壓注后要對泵和管路專門清洗，安裝壓注泵要占據上下順槽或工作面的空間，壓注漿液運輸量大，注漿材料要嚴格按比例配用，操作十分復雜，必須在停產班進行，至少要六人操作，停泵10分鐘不清洗樹脂就會在管路內堵塞，注漿后要等20分鐘以上加固才起作用。木錨桿藥包法，操作也較復雜，需在地面分別裝兩種藥包，分別存放，存放期不得超過三個月，要分別運往井下，兩種藥包交替送入鉆孔，然后用電煤鉆加專用套筒帶動削尖的木錨桿旋轉，將兩種藥包攪破混合后3～5分鐘開始化學反應，20分鐘后固化起作用，孔口要用炮泥或棉紗封堵，木錨桿的強度較低。用化學方法加固煤體存在的共同缺點是材料用量大、成本高、工藝復雜。
水力膨脹式管子錨桿，或稱脹管式錨桿，是用無縫鋼管加工成雙層異形管狀桿體1，桿體一端焊接上端套2，另一端焊接上擋圈4和注液嘴3，注液嘴上的水孔連通桿體內腔。桿體安裝時，將錨桿后端的注液嘴裝上注液器，然后將高壓水泵提供的高壓水(30MPa)，通過注液器送入注液嘴，從而進入錨桿內腔，在高壓水的作用下桿體膨脹，隨著鉆孔的輪廓而變形，與孔壁產生很大的擠壓力，把片狀的巖體錨固在一起。在已有技術中，這種錨桿是用于巷道的支護，使用的長度為1.5m、管壁厚度2mm。而無應用于采煤工作面加固煤壁、防止煤壁片邦冒頂的先例。
本發明的目的在于克服現有技術中的不足之處，而提供一種工藝簡單、操作方便、成本低、材料來源方便的回采工作面防煤壁片邦冒頂的新方法。
為實現上述目的，本發明可以通過以下措施來達到在井下回采工作面的煤壁上，也可以在工作面煤壁上方的頂板上打鉆孔，在鉆孔中插入水力膨脹式錨桿，用注液器經錨桿的注液咀注入高壓的壓力液，使錨桿的桿體膨脹，擠緊鉆孔孔壁，錨固煤壁或頂板。
本發明的目的還可以通過以下措施來達到
把液壓支架的操作閥作為控制閥，用支架液壓系統的乳化液作為高壓壓力液，通過換接到操作閥上的高壓膠管，以及高壓膠管端頭帶的注液器，經錨桿的注液咀注入錨桿內腔。
水力膨脹式錨桿的長度可擴展為2.0～3.0m、管壁厚度可擴展為1.0～1.8mm。
本發明與已有技術相比具有如下優點1、用水力膨脹式管子錨桿能把節理發育的煤壁很好地錨固成整體，有效地防止回采工作面片幫冒頂，效果十分顯著。而且，這種錨桿在煤壁中不會影響采煤機采煤。
2、工藝簡單，操作方便，節省時間。只需用煤電鉆打眼，不用新安裝高壓水泵，利用液壓支架的操作閥和管路，只需加工一個注液器，就能安裝水力膨脹式管子錨桿，基本不增加設備。由于利用液壓支架的乳化液注液，泵站的流量大，比原用的高壓小水泵供液快得多，安裝一根錨桿的注液時間不超過10秒鐘，基本不占用生產時間。錨桿安裝后立即達到初錨力80kN以上。用人少，兩人能夠完成全部操作過程。泵注法、木錨桿藥包法都存在工藝復雜，操作不便，費時費工的問題。
3.利用液壓支架管路系統的乳化液作錨桿的壓力液，可使防片幫工作非常靈活機動，發現片幫可隨時安裝使用?，F場只需儲備錨桿、電煤鉆和注液器。錨桿長期存放井下不變質。泵注法，設備安裝后要事先進行加固，機動性小。
4.用化學方法加固煤體材料用量大成本高。相同條件下，用水力膨脹式管子錨桿，成本低5～10倍。
5.用水力膨脹式管子錨桿對環境無污染。用化學方法，如用脲醛樹脂等材料，有刺激性氣味，有腐蝕性，對環境有一定污染，操作人員要帶眼鏡和乳膠手套，化學材料濺到皮膚上要及時清洗。對煤質也有影響。
6.用化學方法，如用聚氨脂等，材料比較短缺。用水力膨脹式錨桿不存在此類問題。
附圖的圖面說明如下
圖1水力膨脹式管子錨桿在注液膨脹前的結構示意2水力膨脹式管子錨桿在巖石內注液膨脹后的示意3水力膨脹式管子錨桿在煤壁內注液膨脹后的示意4在工作面煤壁上安裝水力膨脹式管子錨桿示意5在工作面煤壁上方的頂板上安裝水力膨脹式管子錨桿示意圖本發明下面結合附圖和實施例作進一步詳述圖1示出了水力膨脹式管子錨桿的結構。其中1-桿體，2-端套，3-注液嘴，4-擋圈，5-錨盤。舉例的水力膨脹式管子錨桿外徑為29mm、長度為2.5m。用φ48×1.5mm的無縫鋼管加工成雙層異形管狀桿體。適于回采工作面防片邦冒頂的水力膨脹式管子錨桿的長度可以是1.8～3.0m、無縫鋼管管壁厚度可以從2mm擴展至1mm的范圍。
圖2示出了水力膨脹式管子錨桿注液膨脹后的情況。錨桿桿體膨脹，可以與孔壁產生很大的擠壓力，擠緊鉆孔孔壁，并隨著鉆孔的輪廓而變形，擠滿鉆孔全斷面，把節理發育的煤壁錨固成整體。把節理發育的煤壁錨固成整體。
圖3示出了水力膨脹式管子錨桿在工作面煤壁上安裝布置的情況。其安裝方法與操作步驟如下①用煤電鉆在煤壁11的上方距頂板0.5米左右，每隔1～1.5米打一個φ42mm的鉆孔，孔深大于錨桿長度2.5米，鉆孔相互平行;
②把液壓支架10的片閥或轉閥-在此統稱操作閥9，拔出一根管接頭，換上一根相同直徑、長20～30米端頭帶注液器7的高壓膠管8，用支架的操作閥9作為控制閥，用液壓系統的乳化液作為水力膨脹式管子錨桿的壓力液，為安裝錨桿做好準備;
③讓錨桿帶注液嘴3和擋圈4的一端向外，將錨桿串上錨盤5和木托板6，然后插入鉆孔中;
④把注液器7裝到錨桿的注液嘴3上，然后控制操作閥，讓高壓乳化液，經注液器7和注液嘴3的小孔進入錨桿內腔，使桿體膨脹，擠滿鉆孔，把煤壁錨固。在徑向膨脹的同時，因變形長度將縮短1～4mm，使錨盤5和托板6壓緊在煤壁11上，防止煤體片幫;
⑤關閉操作閥9，取下注液器7，進行另一根錨桿的操作，每根錨桿的注液時間不超過10秒鐘。
錨桿間距的確定①一般不片幫或片幫不嚴重就不打水力膨脹式錨桿。
②片幫不甚嚴重時，可加大錨桿間距在1.5米或者1.5米以上。
③片幫比較嚴重時，可把錨桿間距適當縮小在1.0～1.5米。
④當周期來壓或迂有地質構造，或仰斜上坡采煤造成片幫特別嚴重時，可把錨桿加密在1米以內，或打雙排三花眼布置的鉆孔，此時能將錨桿上邊的煤留住，把支架頂梁降在錨桿以下以降低采高，待情況好轉后再把采高復原。在錨桿長2.5m，滾筒13的寬度為0.6m時，每推進四刀打一次錨桿孔。
在因片邦出現局部冒頂或情況需要時，可在煤壁上方頂板12上打鉆，安裝水力膨脹式管子錨桿，如圖4所示。此時，錨桿孔一般用風鉆打眼，鉆孔與頂板12的仰角α為30～45度，在頂板上打錨桿可按排在整休班進行。
權利要求
1.一種用于井下回采工作面防止煤壁片邦冒頂的方法，在工作面煤壁上以及煤壁上方的頂板上打鉆，其特征在于在鉆孔中插入水力膨脹式錨桿，用注液器經錨桿的注液咀注入壓力液，使錨桿的桿體膨脹，擠緊鉆孔孔壁。
2.根據權利要求1所述的回采工作面防止煤壁片邦冒頂的方法，其特征在于所說的用注液器經錨桿的注液咀注入壓力液，是把液壓支架的操作閥作為控制閥，用支架液壓系統的乳化液作為壓力液，通過換接到操作閥上的高壓膠管，以及高壓膠管端頭帶的注液器經注液咀注入錨桿內腔。
3.根據權利要求1所述的回采工作面防止煤壁片邦冒頂的方法，其特征在于所說的水力膨脹式錨桿，其長度為2.0～3.0m，管壁厚度1.0～1.8mm。
全文摘要
本發明涉及煤礦井下開采工藝，進一步講是回采工作面防止片幫冒頂的一種方法。該方法通過在工作面煤壁或頂板上打孔，在鉆孔插入水力膨脹式錨桿，利用支架液壓系統的乳化液作為壓力液，經操作閥、高壓膠管、注液器注入錨桿內腔，使錨桿桿體膨脹，擠緊鉆孔孔壁，錨固煤體，達到防止工作面片幫冒頂的目的。本發明工藝簡單，操作方便，基本不增加設備，節省人員、時間，成本低，而效果卻十分顯著，是采煤面防片幫冒頂行之有效的方法。
文檔編號E21D21/00GK1073501SQ9110796
公開日1993年6月23日 申請日期1991年12月19日 優先權日1991年12月19日
發明者李嗣均, 胡長仁, 李德志, 張淑敏, 顧廣德 申請人:新汶礦務局