[发明专利]一种顶板注浆成岩加固设备及其施工方法

权利要求书

1.一种顶板注浆成岩加固设备，其特征在于：包括下套管、上套管、囊袋和注浆管，下套管和上套管的中心线重合且该中心线均沿竖向设置，囊袋为双层的帽状结构，囊袋下部套在上套管的上端部，下套管上部开设有内外通透的通孔，注浆管设置在下套管和上套管内部，注浆管上端在通孔处折弯向外穿过通孔与囊袋上的注浆口连接，下套管上端设置有与上套管连接的切管及上下联动装置。

2.根据权利要求1所述的一种顶板注浆成岩加固设备，其特征在于：切管及上下联动装置包括切刀、导向环和四根连接杆，上套管上沿平行于轴线的方向开设有四条长孔，四条长孔沿上套管的圆周方向均匀布置，四根连接杆均平行于下套管的中心线，四根连接杆沿下套管的圆周方向均匀布置，四根连接杆的下部均固定连接在下套管的内壁，上套管上开设有四个L型孔，四个L型孔的水平段均对应于一个长孔的顶部左侧贯通，导向环套设在上套管外部，四根连接杆的上端均设置有一个导柱，四根连接杆的上部均伸入到上套管内，四根导柱一一对应向外穿过长孔与导向环内壁固定连接，切刀固定设置在导向环的上侧边，切刀呈环形结构，切刀的刀刃设置在内圈边缘，切刀与通孔对应并套在注浆管的折弯处。

3.根据权利要求2所述的一种顶板注浆成岩加固设备，其特征在于：上套管上端口设置有堵板。

4.根据权利要求3所述的一种顶板注浆成岩加固设备的施工方法，其特征在于：包括以下步骤，

（1）将下套管和上套管组装为一体；

（2）将囊袋安装到上套管上，并将注浆管上端口与囊袋连接；

（3）操作者手持下套管下部，将上套管和下套管上部向上送入到顶板上钻出的注浆孔内，注浆孔的上端部在钻孔后同时扩孔，囊袋向上移动到扩孔位置时停止；

（4）注浆管下端连接注浆泵，注浆泵通过注浆管向囊袋内注入浆液，使浆液充满囊袋充填于扩孔区，囊袋渗透性保证浆液不会外渗；

（5）注浆泵注浆压力达到规定值后关闭注浆泵，停止注浆，浆液中加入一定量葡萄糖酸钠，可使浆液快速凝固，等待3-5min，浆液初凝完成，囊袋内形成具有一定强度的硬固材料；

（6）操作下套管，切刀将注浆管切断，将下套管和上套管向下移动从顶板的注浆孔中取出；

（7）当浆液完全凝固后可在注浆孔内进行锚杆支护，囊袋凝固后可使锚固剂通过，保证锚固剂与硬固体直接粘接，保证锚固强度。

5.根据权利要求4所述的一种顶板注浆成岩加固设备的施工方法，其特征在于：步骤（1）的具体过程为，将四根连接杆的上端均折弯90°形成导柱，将四根连接杆下部分别并沿圆周方向均布焊接在下套管的上端口内壁上；在上套管的预定位置开设一个通孔和四条长孔，将堵板焊接在上套管上端口，将四根连接杆上端伸入到上套管内部，四个导柱一一对应穿过通孔，再将导向环套到上套管外部，四个导柱的外端与导向环的内壁接触，将导柱外端与导向环内壁焊接为一体。

6.根据权利要求5所述的一种顶板注浆成岩加固设备的施工方法，其特征在于：步骤（2）的具体过程为，将囊袋安装到上套管上，使囊袋的注浆口与上套管上的通孔对应，预先焊接在导向环上侧边的切刀也与通孔对应，将注浆管上端折弯后由内向外依次穿过切刀、通孔后与注浆口连接。

7.根据权利要求6所述的一种顶板注浆成岩加固设备的施工方法，其特征在于：步骤（3）中在上套管和下套管向上送入到顶板上钻出的注浆孔之前，先将上套管向上移动，四根连接杆和导向环也向上移动，当导柱沿长孔向上移动到L型孔处，转动下套管，将导柱转动到L型孔内，然后再向上推动下套管，使导柱进入到L型孔的顶部，这样就使上套管和下套管形成一个整体。

8.根据权利要求7所述的一种顶板注浆成岩加固设备的施工方法，其特征在于：步骤（6）中将注浆管切断的具体操作过程为，向下拉动下套管，使导柱移动到L型孔的底部，再转动下套管，使导柱从L型孔内转动到长孔内，然后再向下猛地拉动下套管，导向环上的切刀就将注浆管上端的折弯处切断。