局部锚固的自钻式中空岩石锚杆制造技术

局部锚固的自钻式可变形中空岩石锚杆具有一个或多个中间局部锚固件16A，每个锚固件的两侧是两个相对可伸长的柄段14A、14B。在岩石锚杆处于钻孔中期间通过岩石锚杆的中空内部提供浆料后，每个锚固件16A将锚杆固定到岩体，而相邻的光滑柄段14A、14B可以变形并且甚至屈服以适应岩石断裂。与柄段相比，局部锚固件可以相对较短。中间锚固件16A中的一个或多个可以由将相邻的锚杆段连接在一起的联接件形成，和/或通过将锚杆成型而形成和/或通过提供外部锚固件而形成。岩石锚杆的最内端可由钻头形成或承载钻头。钻头可以具有钻孔和用作锚杆的最内锚固件的双重功能。

Local anchored self drilling hollow rock bolt

The partially anchored self drilling deformable hollow rock bolt has one or more intermediate part anchors 16A, and each anchorage has two relatively elongated shank 14A and 14B on each side. When rock bolts are in drilling, slurry is provided through the hollow interior of rock bolts. Each anchor 16A anchors bolts to the rock mass, while the adjacent smooth handle sections 14A and 14B can deform and even yield to adapt to the rock fracture. Compared with the shank, the local anchors can be relatively short. One or more of the intermediate anchor 16A can be formed by joining the adjacent anchor segments together and / or by forming the bolting and / or providing external anchors. The most inner end of the rock bolt can be formed or loaded by a bit. The drill can have a double function of drilling and the most internal anchor of the anchor.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】局部锚固的自钻式中空岩石锚杆相关申请的交叉引用本申请根据35USC§1.119(e)要求于2015年5月8日提交的题为“LOCALLYANCHOREDSELF-DRILLINGHOLLOWROCKBOLT”的在先美国临时专利申请第62/158,656号的优先权，其内容通过引用整体并入本文。
本专利技术一般涉及墙锚，更具体地说，涉及用于加固矿井巷道、隧道等的岩壁的自钻式中空“岩石锚杆”。本专利技术还涉及制造，组装和使用这种岩石锚杆的方法。
技术介绍
采矿和隧道工程通常需要将形成矿井巷道或隧道的墙壁的岩石加固以抵抗岩石自重、缓慢变形和/或突然爆裂。锚杆是地下挖掘中最常用的岩石加固技术。全世界每年都消耗数百万个岩石锚杆。岩石锚杆的基本要求是，它们不仅必须能够承受重载荷，而且还必须在锚杆失效前承受一定的伸长。在高应力岩体中，岩石以在弱岩石中大变形的形式或在硬岩石中岩石爆裂的形式对挖掘作出反应。在这些情况下，需要可变形(或可吸能)锚杆，以实现良好的岩石加固并降低岩石坠落的风险。特别是在采矿业中，由于采矿活动越来越深，并且随着深度增加岩石变形和岩石爆裂的问题越来越严重，因此对可变形锚杆的需求比其他岩石分支更强。然而，传统的岩石锚杆不具有锚固或承载能力与可变形性的良好组合。例如，完全灌浆的传统钢筋锚杆在失效前提供非常有限的伸长(大约30毫米)。传统的摩擦式锚杆虽然表现出高可变形性，但是对许多应用来说具有不可接受的低承载能力。最近，已经开发出一种岩石锚杆，其被局部锚固在一个或多个离散位置处并且可在锚固件之间可变形。这种锚杆可从Normet商购获得，商品名为并且公开在美国专利第8,337,120号中，该专利的主题通过引用整体并入本文。该锚杆包括相对光滑的钢柱，沿着钢柱的长度具有多个离散的一体化的锚固件。该锚杆通过粘结性浆料或树脂锚固在钻孔中。该锚杆主要锚固在锚固件的位置处的周围浆料中，同时锚固件之间的光滑段可以在锚杆经受岩石膨胀时自由变形。该锚杆通过充分调动锚杆材料(通常是工程钢)的强度和变形能力来吸收岩石膨胀能。D-Bolt的光滑段独立地提供岩石加固功能，一段失效不影响该锚杆其他段的加固功能。D-Bolt岩石锚杆提供可变形性和承载能力的极好组合。然而，它在一些应用中仍表现出一些缺点。例如，D-Bolt岩石锚杆和其他岩石锚杆通常具有标准长度，这需要将所有钻孔都钻到相同的深度，或者需要手头具有不同标准长度的不同锚杆，以允许加固深度的一定多样性。此外，D-Bolt通常必须分三步灌浆到先前钻出的钻孔中，包括钻孔、灌浆和插入岩石锚杆。将浆料灌入钻孔的通常方法是直接灌入钻孔或者将一个或多个填充有浆料的小圆桶插入钻孔中。当岩石锚杆随后插入钻孔时，这些小圆桶破裂。在任何一种情况下，浆料都要填充岩石锚杆和钻孔的内周表面之间的空间，并且当硬化时，将岩石锚杆锁定到局部锚固件处的岩石上。然而，如果岩石高度破裂，则碎片可能形成阻止浆料完全填充岩石锚杆和钻孔周面之间的间隙的障碍物。此外，一些浆料采用两部分树脂的形式，它们必须通过转动锚杆来混合。钻孔中的碎片可能会阻碍树脂充分混合。在极端情况下，在钻头移去后，钻孔实际上可能会塌陷，从而阻止随后的灌浆和/或岩石锚杆插入钻孔。自钻式岩石锚杆是已知的，其不需要在插入岩石锚杆之前用独力的工具钻孔，消除了在岩石锚杆插入之前钻孔坍塌的风险，并且消除或减少了岩石锚杆周围钻孔坍塌的其他不利影响。典型的自钻式锚杆采用中空管的形式，其内端具有牺牲式钻头。管的直径小于钻头的直径，因此在钻入基体时，在锚杆周围形成钻孔。然后可以从其外端将浆料注入锚杆中，于是浆料轴向地流过锚杆，通过在锚杆内端或牺牲式钻头中的或附近的一个或多个通道向外流入锚杆和钻孔壁之间以填充间隙。然而，现有的自钻式锚杆，包括现有的自钻式空心岩石锚杆，如上所述的其它传统岩石锚杆，在相对可伸长的锚杆段之间缺少局部锚固件。大多数自钻式岩石锚杆代之以螺纹或者具有沿其整个长度的相对较小的锚固件，因此缺少比其它段更可伸长或者就此而言提供更大锚固能力的段。因此传统的自钻式岩石锚杆不提供局部锚固或承载能力与可伸长性的可接受的组合。因此，需要提供一种中空的自钻式局部锚固的可伸长的岩石锚杆。另外还需要提供一种可调节长度的中空的局部锚固的自钻式岩石锚杆，从而增加对钻孔深度的更大通用性，而不增加库存要求。另外需要提供一种简化的安装局部锚固的中空的自钻式岩石锚杆的过程。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，通过提供一种中空的自钻式岩石锚杆来满足上述需要中的至少一个，该岩石锚杆具有至少一个中间局部锚固件，该锚固件的两侧是两个相对可变形的柄段。当该岩石锚杆在钻孔中时，通过该岩石锚杆的中空内部提供浆料，该岩石锚杆被灌浆到钻孔中。每个锚固件将该锚杆固定到浆料和岩体，而该柄段具有比所述局部锚固件低的锚固能力。以另一种方式来这种情况，与锚固件相比，这些柄段相对地“可脱粘”，因为它们可以比锚固件更容易滑动。这种滑动能力允许柄段伸长，甚至可能屈服以适应岩石断裂。该岩石锚杆在变形和承载两方面都具有很高的能力，而且是自钻式并且可以被灌浆到位。该岩石锚杆的最内端可以由钻头形成或者可以支撑钻头。该钻头可以具有钻孔和用作锚杆的最内锚固件的双重功能。与柄段相比，局部锚固件可以相对较短。例如，局部锚固件的轴向总长度与锚杆的总长度之比可以为1:2至1:50，更典型地为约1:10至1:25。在一个实例中，每个中间局部锚固件的长度约为40至80mm，每个柄段的长度约为500至2500mm，更典型地为900至1900mm。在另一个实例中，每个中间局部锚固件长度约为40至80mm，每个柄段长度约为1500至3500mm，更典型地为2500至2800mm。每个局部锚固件可被构造成具有超过岩石锚杆的屈服载荷的“锚固”或“保持”力。柄段中的一个或多个可以沿着其基本上整个轴向范围具有均匀的脱粘性。例如，柄段可以是光滑的，具有可能光滑的圆柱形性质。或者，柄段中的一个或多个可以沿着其轴向长度具有不均匀的脱粘性，使得一个或多个部分比一个或多个其它部分更不易滑动，从而提供比局部锚固件所提供的锚固低的有限锚固。例如，柄段可以具有相对光滑的第一部分，以具有非常高的脱粘性和非常低的锚固能力，并且可以具有一个或多个被螺纹化，滚花化，弯曲成波形或者设置或承载有结构的部分，以在该部分中比相对光滑的部分中具有更大的锚固能力和更低的脱粘性。为了提供锚杆长度的通用性，该锚杆可以包括由两个或更多个段或管状体彼此连接形成的管，每对相邻的段通过联接件连接在一起，例如通过套筒螺接到或装配到相邻段的端部。在这种情况下，每个联接件形成中间局部锚固件，并且在套筒或其它局部锚固件之间的管段形成柄段。代替由联接件形成，中间局部锚固件可以由中空锚杆的一段形成，该段通过波纹化或膨胀而成型。外部锚固件也可以装配到锚杆上。这些可选锚固件中的任何一个可以单独使用或者与其他形式的可选锚固件和/或联接件组合使用。根据本专利技术的另一方面，一种加固岩壁的方法包括：用在其内端具有钻头的自钻式中空岩石锚杆在壁中钻孔；然后使浆料流过岩石锚杆的中空内部并通过岩石锚杆和/或牺牲钻头中的一个或多个通道进入钻孔。在浆料硬化之后，岩石锚杆通过钻头和位于钻头与岩石锚杆的外端之间的至少一个中间锚固件局部地锚固本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种局部锚固的自钻式可变形中空岩石锚杆，用于在岩石的钻孔中灌浆，所述岩石锚杆包括：细长的中空管，其具有内端和外端并且具有轴向孔，所述中空管的内端构造成承载钻头；至少一个通道，其构造成允许浆料从所述轴向孔流过并经过所述岩石锚杆的外周表面；和轴向间隔开的局部锚固件，其包括至少一个中间锚固件，该中间锚固件轴向上设置在所述钻头和所述管的外端之间，并且两侧是两个相邻的相对可变形的柄段，与所述岩石锚杆的轴向长度相比，所述局部锚固件的轴向总长度轴向较短，其中与所述局部锚固件的锚固能力相比，每个所述柄段具有相对较低的锚固能力，使得每个所述柄段通过其伸长来约束局部岩石变形。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.08 US 62/158,6561.一种局部锚固的自钻式可变形中空岩石锚杆，用于在岩石的钻孔中灌浆，所述岩石锚杆包括：细长的中空管，其具有内端和外端并且具有轴向孔，所述中空管的内端构造成承载钻头；至少一个通道，其构造成允许浆料从所述轴向孔流过并经过所述岩石锚杆的外周表面；和轴向间隔开的局部锚固件，其包括至少一个中间锚固件，该中间锚固件轴向上设置在所述钻头和所述管的外端之间，并且两侧是两个相邻的相对可变形的柄段，与所述岩石锚杆的轴向长度相比，所述局部锚固件的轴向总长度轴向较短，其中与所述局部锚固件的锚固能力相比，每个所述柄段具有相对较低的锚固能力，使得每个所述柄段通过其伸长来约束局部岩石变形。2.根据权利要求1所述的岩石锚杆，其中所述钻头形成局部锚固件。3.根据权利要求1所述的岩石锚杆，其中所述岩石锚杆具有至少两个中间锚固件和至少三个柄段。4.根据权利要求1所述的岩石锚杆，其中锚固件总长度与锚杆长度之比在1:2和1:50之间。5.根据权利要求4所述的岩石锚杆，其中锚固件总长度与锚杆长度之比在1:10和1:25之间。6.根据权利要求1所述的岩石锚杆，其中所述局部锚固件和所述柄段被构造成使得所述锚杆在所述锚杆的100mm长的段上可容忍大于10％的伸长，同时承受与所述锚杆的屈服载荷相当的载荷。7.根据权利要求1所述的岩石锚杆，其中所述局部锚固件和所述柄段被构造成使得所述锚杆在所述锚杆的100mm长的段上可容忍大于20％的伸长，同时承受与所述锚杆的屈服载荷相当的载荷。8.根据权利要求1所述的岩石锚杆，其中所述中间锚固件中的至少一个包括将所述管的两个相邻管状体连接在一起的联接件。9.根据权利要求6所述的岩石锚杆，其中所述联接件通过螺纹连接和焊接之一安装在所述管状体上。10.根据权利要求1所述的岩石锚杆，其中所述中间锚固件中的至少一个通过将所述锚杆的一段成型和将外部锚固件装配到所述锚杆上二者之一而形成。11.根据权利要求1所述的岩石锚杆，其中所述柄段中的至少一个至少基本上沿其整个轴向长度具有基本上均匀的脱粘性。12.根据权利要求11所述的岩石锚杆，其中所述至少一个柄段的外周表面至少基本上沿其整个轴向长度是光滑的。13.根据权利要求1所述的岩石锚杆，其中所述柄段中的至少一个沿其轴向长度具有非均匀的脱粘性，具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·斯库普赛斯，F·沙雷特，M·斯万贝里，
申请(专利权)人：挪曼尔特国际有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH