摩擦锚杆制造技术

一种摩擦锚杆组件，其用以摩擦地接合在岩层中形成的钻孔。该组件包括伸长管和经由伸长杆或缆索由锚固器机构作用的扩展器机构。保持器机构被安装用以在所述杆或缆索断裂时在所述杆或缆索和所述管之间作用，以防止所述杆或缆索从所述组件弹出。

Friction bolt

A friction anchor assembly is used for frictional engagement of holes formed in rock formations. The assembly includes an extension tube and an extender mechanism operated by an anchorage mechanism through an extension rod or cable. The maintainer mechanism is installed to function between the rod or cable and the pipe when the rod or cable breaks to prevent the rod or cable from ejecting from the component.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】摩擦锚杆
本专利技术涉及在岩层中使用以稳定岩层以免破裂或坍塌的摩擦锚杆组件，并且特别地但非排它地涉及一种摩擦锚杆，该摩擦锚杆构造用以在锚杆的部分响应于拉伸力和/或剪切力断裂将锚杆的所有部件都保持在所述组件内。
技术介绍
通过将钻孔钻凿到岩层中、将岩石锚杆插入到钻孔中并且扩展锚杆的部分以提供抵靠钻孔表面的摩擦锁定而安装扩展岩石锚杆。扩展岩石锚杆包括通常纵向裂开的伸长的管，其中扩展器机构定位于管内，通常朝向被首先插入在岩层或者岩壁中的钻凿出来的钻孔内的管的前端。扩展器机构被连接至延伸至岩石锚杆的尾端并且附接至锚固器的柔性缆索或实心杆，使得通过拉动或者旋转缆索或杆，实现扩展器机构的扩展。被钻凿到岩层中的钻孔的直径趋向于比管的外径小，使得管在使锚杆扩展之前已经在钻孔内摩擦配合，这使得岩石锚杆与钻孔壁的摩擦接合最大化。这种插入方法相对地简单，与采用树脂或者水泥浆以将岩石锚杆锚固在钻孔内的其它形式的岩石锚杆不同。包括大体上圆形的管以容纳伸长的摩擦锚杆的示例性摩擦锚杆组件在WO2010/104460、US4,859,118和AU2012-209052中进行了描述。树脂锚固的锚杆通常包括树脂筒，在锚杆插入之前，该树脂筒需要插入到钻孔中。树脂筒的插入有时非常困难，这是因为通常隧道壁延伸至相当的高度，所以可能不便进出树脂筒所要插入的钻孔。另外，所采用的树脂相对昂贵并且具有有限的保质期。水泥浆岩石锚杆比树脂锚固的锚杆廉价，但是水泥的应用比树脂的应用更费力。水泥灌浆需要水泥混合设备以及泵送和输送设备，用以将混合后的水泥输送到钻孔中。树脂或者水泥锚固的岩石锚杆通常锚固在钻孔中，用以与摩擦岩石锚杆相比提供更大水平的岩石加固或者稳定作用，这是因为与摩擦岩石锚杆的摩擦接合相比，通常在钻孔壁和树脂或者水泥之间具有更好的结合作用。而且，水泥锚固的岩石锚杆通常能够沿岩石锚杆和钻孔壁的全部长度实现结合。然而，安装速度和成本的优势使得摩擦岩石锚杆在适当的环境下具有吸引力。如果锚杆暴露于由锚杆已经被安装到的岩层引起的过量负荷，则任何形式的岩石锚杆都易于失效。失效能够是拉伸或者剪切失效，或者失效能够是拉伸和剪切失效的组合。在扩展岩石锚杆中，锚杆能够由于管破裂而失效。只要锚杆的杆或缆索不是也失效，则通常能够容忍这种失效。然而，如果岩石锚杆被施加负荷的程度达到管以及杆(或缆索)两者都失效，则存在朝向钻孔的敞开端(岩石锚杆的尾端)的岩石锚杆的那一段能够以相当大的动量从钻孔弹出的潜在可能，从而对于紧邻的工人和设备造成危险。能够从钻孔弹出的岩石锚杆的那一段能够包括杆或缆索以及管的一部分、(附接至缆索或者杆的尾端的)锚固器机构和岩板。另外，弹出的那一段中还能够包括其它附件。因此，所需要的是解决这些问题的摩擦锚杆组件。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种摩擦锚杆组件，其构造用以在组件的部分断裂时防止组件的至少一部分且特别是该组件的向后端部部分在负荷的作用下弹出。因此，具体目的是提供一种减少人员的安全危险和岩石锚杆附近的设备损坏的可能性的摩擦锚杆组件。本专利技术的另一个具体目的是提供一种岩石锚杆组件，其构造成经由一个或多个机构保持组件的断裂或破裂的部件，该组件在使用期间不要求组件的管部分被置于轴向张力下，这否则可能导致管破裂或裂开且在使用中从岩层钻孔中弹出。因此，具体目的是提供这样一种岩石锚杆组件，在该组件中，置于拉伸负荷下的仅有的部件包括在岩石锚杆组件内轴向地延伸的杆或缆索。另一个目的是提供用以保持岩石锚杆组件的断裂或破裂的部件的保持机构，其作为保持器机构的组成部分独立于岩层起作用并且因此不依赖于岩层。具体目的是提供一种具有自立的和自身起作用的保持器机构的岩石锚杆组件，该组件消除了对于与包围摩擦锚杆组件的岩层相协作配合的需要。这种布置结构适合于为组件的可能由于在拉伸负荷和/或剪切负荷下断裂而破裂或分离的任何部件提供可靠的保持作用。进一步的目的是提供一种岩石锚杆组件，其在使用时且特别是紧接在初始安装之后沿着组件的长度轴向地分布负载力。特别地是，具体目的是经由杆的初始拉伸负荷的分布减小杆内的拉伸力，以消除或减小杆的轴向伸长并且因此维持组件的有效性，以稳定岩层，使之免于破裂或坍塌。这些目的部分地是通过作用在组件的管部分和组件的杆或缆索部分之间的保持器机构来实现的。这些目的也部分地是通过形成岩石锚杆组件的一部分的锚固器机构来实现的，该锚固器机构构造成接合包围岩石锚杆所插入的并且固定到内的钻孔的敞开端的岩层，其未将管置于张力下，这否则将增加管响应于包围岩石锚杆的岩层的移动而裂开、裂缝或失效的敏感性。另外，这些目的通过提供用于将负荷从杆传递到径向外管使得杆内的拉伸力可以分布到管上(并且与管共享)的装置来实现。这种布置结构有利于减小组件的特定区域的负荷并且轴向地沿着组件的长度有效地分布负荷力。这部分地是经由保持器机构的一部分来实现的，该保持器机构的这一部分径向地定位在杆和管之间并且处在杆和管的轴向向后区域处，以便与位于组件的轴向前端处的主要的扩展器机构轴向地分离。根据本专利技术的第一方面，提供了一种摩擦锚杆组件，该摩擦锚杆组件摩擦地接合形成在岩层中的钻孔的内表面，该组件包括：伸长的管，其具有前端和尾端；扩展器机构，其定位在管内并且朝向所述前端或在所述前端处定位并且构造用以向管施加径向扩展力，以将组件固定到岩层；伸长的杆或缆索，其在管内纵向地延伸并且在第一端处或朝向第一端连接到扩展器机构并且在第二端处或朝向第二端连接到锚固器机构，该锚固器机构定位在管的尾端或朝向管的尾端定位；保持器机构，其作用在管和杆或缆索之间，使得如果杆或缆索断裂，防止至少杆或缆索的长度部分从组件弹出；锚固器机构包括固定装置，其能够在杆或缆索的所述第二端处或朝向杆或缆索的所述第二端安装并且构造成抵靠管的尾端支承，通过调节在杆或缆索中产生张力，以作用于扩展器机构上并且产生径向扩展力；其特征在于：固定装置的至少一部分径向地向外突出超过管或附接到管的外部区域的部件，以便能够在围绕钻孔的外端的区域处抵靠岩层支承。优选地是，固定装置包括螺母和径向地向外延伸超出管的凸缘，该凸缘构造成抵靠岩层支承。可选地是，螺母和凸缘非一体地形成，以便相对于彼此且相对于伸长的管是分离的部件。可选地是，螺母固定到杆或缆索的第二端，使得螺母的旋转提供杆或缆索的相应旋转。可选地是，根据另外的实现形式，螺母经由相协作配合的螺纹固定到杆或缆索的第二端，以允许杆或缆索经由螺母的旋转而轴向地移动。优选地是，凸缘形成为能够被轴向地卡在螺母和管的环形尾端之间的环形垫圈。重要地是，环形垫圈形式的凸缘不通过焊接、粘合剂或其它机械附接装置机械地固定到管并且仅经由通过螺母与杆或缆索接合以便抵靠管的尾端将凸缘支承在合适位置上而在组件处可拆卸。这样的实施方式有利于避免当凸缘被由岩层的变化和迁移产生的轴向扩展力加载时拉伸负荷传递穿过管。优选地是，凸缘和螺母非一体地形成；螺母直接地联接到杆或缆索；并且凸缘轴向地定位在螺母和管的尾端之间。优选地是，凸缘包括邻接部表面，该邻接部表面从管径向地向外延伸并且具有大体上面向管的前端的至少一部分，该邻接部表面能够由岩板接合，以从凸缘径向地向外延伸并且在围绕钻孔的所述外端的所述区域处抵靠岩层支承。因此，凸缘的径向外侧区域被暴露出来并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种摩擦锚杆组件(10)，所述摩擦锚杆组件(10)用以摩擦地接合在岩层(15)中形成的钻孔(36)的内表面，所述组件包括：伸长管(25)，其具有前端(16)和尾端(41)；扩展器机构(11)，其定位在所述管(25)内并且朝向或在所述前端(16)处定位并且构造用以向所述管(25)施加径向扩展力，以将所述组件固定到所述岩层(15)；伸长杆(22)或缆索，其在所述管(25)内纵向地延伸并且在第一端(21)处或朝向第一端(21)连接到所述扩展器机构(11)并且在第二端(40)处或朝向第二端(40)连接到锚固器机构(12)，所述锚固器机构(12)定位在所述管(25)的尾端(41)处或朝向所述管(25)的尾端(41)定位；保持器机构(13)，其作用在所述管(25)和所述杆(22)或缆索之间，使得如果所述杆(22)或缆索断裂，防止至少所述杆(22)或缆索的长度部分从所述组件(10)弹出；所述锚固器机构(12)包括固定装置，其能够在所述杆(22)或缆索的所述第二端(40)处或朝向所述杆(22)或缆索的所述第二端(40)安装并且构造成抵靠所述管(25)的所述尾端(41)支承，通过调节在所述杆(22)或缆索中产生张力，以作用于所述扩展器机构(11)上并且产生径向扩展力；其特征在于：所述固定装置的至少一部分径向地向外突出超过所述管(25)或附接到所述管(25)的外部区域的部件，以便能够在围绕所述钻孔(36)的外端的区域处抵靠所述岩层(15)支承。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.30 EP PCT/EP2015/0780631.一种摩擦锚杆组件(10)，所述摩擦锚杆组件(10)用以摩擦地接合在岩层(15)中形成的钻孔(36)的内表面，所述组件包括：伸长管(25)，其具有前端(16)和尾端(41)；扩展器机构(11)，其定位在所述管(25)内并且朝向或在所述前端(16)处定位并且构造用以向所述管(25)施加径向扩展力，以将所述组件固定到所述岩层(15)；伸长杆(22)或缆索，其在所述管(25)内纵向地延伸并且在第一端(21)处或朝向第一端(21)连接到所述扩展器机构(11)并且在第二端(40)处或朝向第二端(40)连接到锚固器机构(12)，所述锚固器机构(12)定位在所述管(25)的尾端(41)处或朝向所述管(25)的尾端(41)定位；保持器机构(13)，其作用在所述管(25)和所述杆(22)或缆索之间，使得如果所述杆(22)或缆索断裂，防止至少所述杆(22)或缆索的长度部分从所述组件(10)弹出；所述锚固器机构(12)包括固定装置，其能够在所述杆(22)或缆索的所述第二端(40)处或朝向所述杆(22)或缆索的所述第二端(40)安装并且构造成抵靠所述管(25)的所述尾端(41)支承，通过调节在所述杆(22)或缆索中产生张力，以作用于所述扩展器机构(11)上并且产生径向扩展力；其特征在于：所述固定装置的至少一部分径向地向外突出超过所述管(25)或附接到所述管(25)的外部区域的部件，以便能够在围绕所述钻孔(36)的外端的区域处抵靠所述岩层(15)支承。2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述固定装置包括螺母(32)和径向地向外延伸超出所述管(25)的凸缘(31)，所述凸缘(31)构造成抵靠岩层(15)支承。3.根据权利要求2所述的组件，其中：所述凸缘(31)和所述螺母(32)非一体地形成；所述螺母(32)直接地联接到所述杆(22)或缆索；并且所述凸缘轴向地定位在所述螺母(32)和所述管(25)的所述尾端(41)之间。4.根据权利要求2或3所述的组件，其中，所述凸缘(31)包括邻接部(37)，所述邻接部(37)从所述管(25)径向地向外延伸并且具有大体上面向所述管(25)的所述前端(16)的至少一部分，所述邻接部表面(37)能够由岩板(30)接合，以从所述凸缘(31)径向地向外延伸并且在围绕所述钻孔(36)的所述外端的所述区域处抵靠所述岩层(15)支承。5.根据权利要求4所述的组件，其中，所述凸缘(31)从所述管(25)径向地向外延伸的距离近似地等于或大于所述凸缘(31)在所述管(25)和所述杆(22)或缆索之间径向地向内延伸的距离。6.根据权利要求4所述的组件，其中，所述凸缘(31)从所述管(25)径向地向外延伸的距离大于所述杆(22)或缆索的径向厚度的一半。7.根据从属于权利要求2时的前述权利要求中任一项所述的组件，所述组件还包括岩板(30)，所述岩板(30)邻接所述凸缘(31)并且从所述凸缘(31)径向地向外延伸，以在围绕所述钻孔(36)的所述外端的所区域处抵靠所述岩层(15)支承。8...

【专利技术属性】
技术研发人员：米奇斯瓦夫·劳陶伊，彼得·杨，布雷德利·达林顿，
申请(专利权)人：山特维克知识产权股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE