摩擦锚杆制造技术

一种用于摩擦接合钻凿到岩层中的钻孔32的内表面的摩擦锚杆40。所述摩擦锚杆40包括：圆形的管42，其纵向裂开，并且其具有前端和尾端以及在所述管内朝向所述前端的扩展器机构。伸长杆或缆索47设置在所述管42内，并且在处于一端处的所述扩展器机构和处于另一端处的锚固布置结构之间延伸。环43焊接至所述管42的尾端，并且所述杆或缆索47穿过所述环延伸，与所述锚固布置结构连接。限制器构件35与所述环43相邻地设置在所述管42内，并且至少部分地绕所述杆或缆索47延伸，且与所述杆或缆索47接合。所述管42具有与所述环43相邻的弱化区域HAZ，且限制器构件35在所述管42内在所述管42的前端的方向上纵向延伸越过所述弱化区域HAZ。所述限制器构件45包括突出部38，该突出部38突出穿过所述管42的纵向裂缝，以与所述钻孔32的面对壁接合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种为了稳定岩层使其不破裂或者坍塌而在岩层中使用的岩石锚杆。这样的岩石锚杆在采矿、掘进和挖掘行业中广泛地使用。本专利技术主要关注摩擦岩石锚杆，并且这种岩石锚杆的基本形式由纵向裂开的钢管构成，该钢管被强制推入到钻凿到岩层中的钻孔中，使得管的外表面摩擦接合钻孔的内表面。因而，管被摩擦地锚固在钻孔内，并且通过锚固作用来稳定岩层。本专利技术涉及上述类型的岩石锚杆的特殊形式，其能够通过内部扩展机构而径向扩展，从而促进径向扩展，并且因而促进锚杆与钻孔的内表面的摩擦接合。这种形式的岩石锚杆被称为扩展式岩石锚杆。
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使扩展机构在锚杆的管内扩展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，其中扩展机构位于管内，通常朝向被首先插入到岩层或者岩壁中的钻孔内的管的前端。扩展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。通过拉动或者旋转柔性缆索或实心杆实现扩展机构的扩展。被钻凿到岩层中的钻孔的直径趋向于比管的外径小，使得管在使扩展机构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，并且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相反。扩展岩石锚杆的安装简便性与其中通常采用树脂筒的树脂锚固锚杆的安装相反。在锚杆插入钻孔中之前，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，所以可能不便接触树脂筒要被插入的钻孔。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锚杆廉价，但是水泥的应用比树脂更费力。水泥灌浆需要水泥混合设备以及泵送和输送设备，从而将混合后的水泥输送到钻孔中。树脂或者水泥锚固岩石锚杆通常锚固在钻孔中，以与摩擦岩石锚杆相比提供更大水平的岩石加固性或者稳定性，这是因为与摩擦岩石锚杆的摩擦接合相比，这些锚杆通常在钻孔壁和树脂或者水泥之间具有更好的粘合性。同样地，特别是对于水泥锚固岩石锚杆，沿岩石锚杆和钻孔壁的全部长度存在适当粘合。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更具吸引力。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断裂。断裂能够是拉伸或者剪切断裂，或者能够是拉伸和剪切断裂的组合。在扩展岩石锚杆中，锚杆能够由于管破裂而断裂。只要锚杆的杆或缆索不是也断裂，则能够容忍这种断裂。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断裂，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机构和岩板。有时，弹出的那一段中还能够包括其它附件。因而，应易于明白，将期望防止上述这种弹出。
技术实现思路
根据本专利技术，提供一种用于摩擦接合钻凿到岩层中的钻孔的内表面的摩擦锚杆，该摩擦锚杆包括：1)伸长的、大致圆形的管，该管纵向裂开以便径向扩展，管具有前端和尾端以及扩展器机构，扩展器机构设置在管内，处在前端的区域中，用以施加趋向于使管的至少一部分径向扩展的负荷；2)伸长的杆或缆索，该杆或缆索纵向地设置在管内，并且在杆或缆索的第一端处或朝向杆或缆索的第一端与扩展器机构连接，且在杆或缆索的相对的第二端处或朝向杆或缆索的相对的第二端与定位在管的尾端处的锚固布置结构连接；3)环，该环被焊接至管的尾端，并且杆或缆索穿过环超过管的尾端延伸，与锚固布置结构连接，限制器构件与环相邻地设置在管内，限制器构件至少部分地绕杆或缆索延伸并且与杆或缆索接合；4)管具有与环相邻的弱化区域，并且限制器构件在管内在管的前端的方向上纵向延伸越过弱化区域；5)限制器构件包括突出部，该突出部突出穿过管的纵向裂缝，用以接合钻孔的面对壁，岩石锚杆插入到所述钻孔中。根据本专利技术的摩擦锚杆有利地能够防止岩石锚杆的杆或缆索的在不存在限制器构件的情况下能够被弹出钻孔的那一部分以及附接至杆或缆索的这一部分的部件和附件在负荷下弹出，由此提高岩石锚杆附近的工人和设备的安全性。这通过限制器构件与钻孔的面对壁表面和杆或缆索中的每一个之间的相互作用来实现。趋向于使杆或缆索弹出的负荷通过在限制器构件和杆或缆索之间的接合而传递至限制器构件，并且通过在限制器构件和钻孔表面之间的摩擦接合对该负荷起反作用，因而防止了在低于由于摩擦接合而存在的最大摩擦负荷的负荷下弹出。在限制器构件和管的内表面之间也能够存在摩擦相互作用，用以增加抵抗杆或缆索脱离管的运动的摩擦接合的水平。本专利技术还涉及一种在摩擦岩石锚杆中使用的限制器构件。杆或缆索的能够从钻孔弹出的那一部分是这样的部分，即：该部分处于杆或缆索的断裂的、朝向钻孔的敞开端的一侧上，并且取决于断裂发生的位置，该部分能够包括从杆或缆索的小部分至大部分任何地方。管的弱化区域是管的靠近焊接至管的尾端的环或与焊接至管的尾端的环相邻的区域。弱化区域通常是管的刚好在岩石锚杆的其余部分所插入的钻孔之外的那一部分，或者是延伸到钻孔中一小段的那一部分。在任一情况下，管的弱化区域与钻孔的表面不具有摩擦接合，或者具有不显著的摩擦接合。当在弱化区域处发生断裂时，断裂以内的管的部分留在钻孔内就位，与钻孔表面摩擦接合，并且通过管的该段的纵向裂缝，使得限制器构件能够摩擦接合钻孔表面，从而限制杆或缆索弹出。如上所述，限制器构件还能够与管的同一段的内表面摩擦接合，从而增加对杆或缆索弹出的摩擦阻力。由于将环焊接至管的动作通常以弱化该区域中的管的强度的方式改变与环相邻的管的强度，所以称其为弱化区域。该弱化作为在焊接期间产生的热的结果而发生，并且可替代地，该区域被称为“热影响区域”。尽管如此，弱化区域或者热影响区域中的弱化可能不是始终发生到这样的程度，即，管被充分地弱化，使管在足够的负荷下，优先于管的其它部分、范围或区域，在该区域中断裂。另外，焊接技术的变化能够使得弱化区域或者热影响区域中的弱化可忽略，或者再次至少不足以使管在该区域(优先于管的其它部分、范围或区域)中断裂。无论如何，在本行业中普遍理解的是，管在焊接环后最可能被弱化的地方是热影响区域或者是管的靠近或者与环相邻的区域。热影响区域通常将发生在环的约20mm内。热影响区域通常能够发生在环的最多40mm内。这适用于采用具有在33mm和47mm之间的外径以及在2mm和4mm之间的壁厚的管的岩石锚杆。有效地，本专利技术提供在管的弱化区域以内的摩擦接合，使得管在该区域处的断裂结合杆或缆索的断裂不会使杆或缆索不受约束而从钻孔弹出。摩擦接合能够在弱化区域以内的任何适当位置处，诸如与弱化区域开始相邻的地方或者与弱化区域间隔开的地方。限制器构件维持与弱化区域以内的面对钻孔表面以及杆或缆索的连接或接合，从而抵抗并且优选地限制杆或缆索的弹出。限制器构件还能够维持与管的内侧表面的连接或接合。限制器构件的突出部突出穿过管的纵向裂缝，从而与岩石锚杆所插入的钻孔的面对壁接合。突出部能够包括增强与钻孔壁的摩擦接合的轮廓，并且在本专利技术的一些形式中，该轮廓为此能够包括横跨突出部侧向延伸的突肋或倒钩等。能够可替代地采用其它形状的轮廓，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于摩擦接合钻凿到岩层中的钻孔的内表面的摩擦锚杆，所述摩擦锚杆包括：伸长的、大致圆形的管，所述管纵向裂开以便径向扩展，且所述管具有前端和尾端以及扩展器机构，所述扩展器机构设置在所述管内，处在所述前端的区域中，用以施加趋向于使所述管的至少一部分径向扩展的负荷；伸长的杆或缆索，所述杆或缆索纵向地设置在所述管内，并且在所述杆或缆索的第一端处或朝向所述杆或缆索的第一端与所述扩展器机构连接，且在所述杆或缆索的相对的第二端处或朝向所述杆或缆索的相对的第二端与定位在所述管的所述尾端处的锚固布置结构连接；环，所述环被焊接至所述管的所述尾端，并且所述杆或缆索穿过所述环超过所述管的所述尾端延伸，与所述锚固布置结构连接，限制器构件与所述环相邻地设置在所述管内，所述限制器构件至少部分地绕所述杆或缆索延伸并且与所述杆或缆索接合；所述管具有与所述环相邻的弱化区域，并且所述限制器构件在所述管内在所述管的所述前端的方向上纵向延伸越过所述弱化区域；所述限制器构件包括突出部，所述突出部突出穿过所述管的纵向裂缝，用以接合钻孔的面对壁，所述岩石锚杆插入到所述钻孔中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.13 AU 20149022551.一种用于摩擦接合钻凿到岩层中的钻孔的内表面的摩擦锚杆，所述摩擦锚杆包括：伸长的、大致圆形的管，所述管纵向裂开以便径向扩展，且所述管具有前端和尾端以及扩展器机构，所述扩展器机构设置在所述管内，处在所述前端的区域中，用以施加趋向于使所述管的至少一部分径向扩展的负荷；伸长的杆或缆索，所述杆或缆索纵向地设置在所述管内，并且在所述杆或缆索的第一端处或朝向所述杆或缆索的第一端与所述扩展器机构连接，且在所述杆或缆索的相对的第二端处或朝向所述杆或缆索的相对的第二端与定位在所述管的所述尾端处的锚固布置结构连接；环，所述环被焊接至所述管的所述尾端，并且所述杆或缆索穿过所述环超过所述管的所述尾端延伸，与所述锚固布置结构连接，限制器构件与所述环相邻地设置在所述管内，所述限制器构件至少部分地绕所述杆或缆索延伸并且与所述杆或缆索接合；所述管具有与所述环相邻的弱化区域，并且所述限制器构件在所述管内在所述管的所述前端的方向上纵向延伸越过所述弱化区域；所述限制器构件包括突出部，所述突出部突出穿过所述管的纵向裂缝，用以接合钻孔的面对壁，所述岩石锚杆插入到所述钻孔中。2.根据权利要求1所述的摩擦锚杆，所述突出部沿着所述纵向裂缝纵向延伸。3.根据权利要求1或2所述的摩擦锚杆，所述突出部包括这样的轮廓，即：所述轮廓具有横跨所述突出部侧向延伸的突肋或倒钩。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的摩擦锚杆，所述限制器构件以在40mm和300mm之间的量延伸越过所述弱化区域。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的摩擦锚杆，所述限制器构件的长度为从约50mm至约300mm。6.根据权利要求5所述的摩擦锚杆，所述限制器构件的长度约为150mm。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的摩擦锚杆，所述限制器构件是管状的，并且包括中心孔，用以接纳所述杆或缆索。8.根据权利要求7所述的摩擦锚杆，所述限制器构件是圆筒形的。9.根据权利要求7或8所述的摩擦锚杆，在所述管插入到所述钻孔中之前，所述限制器构件具有接近或等于所述管的内径的直径。10.根据权利要求1至9中的任一项所述的摩擦锚杆，所述限制器构件与越过所述弱化区域的所述管的内侧表面接合，以在所述限制器构件和越过所述弱化区域的所述管的内侧表面之间产生足够的拖曳，使得在所述管在所述弱化区域中断裂并且所述杆或缆索断裂而形成前杆或前缆索部分和尾杆或尾缆索部分时，所述限制器构件抑制所述尾杆或尾缆索部分从所述岩石锚杆弹出。11.根据权利要求1至10中的任一项所述的摩擦锚杆，所述限制器构件是管状的，并且包括中心孔，用以接纳所述杆或缆索，并且所述限制器构件包括狭槽或狭缝，所述狭槽或狭缝在该部件的外侧表面和所述中心孔之间纵向穿过所述限制器构件的长度。12.根据权利要求1至10中的任一项所述的摩擦锚杆，所述限制器构件形成为两个分离的部件。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：米奇斯瓦夫·劳陶伊，尤斯蒂纳·切卡伊，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