專(zhuān)利名稱(chēng)：改進(jìn)的可灌樹(shù)脂膨脹錨固件及其安裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及錨桿以及安裝錨桿的方法，具體地說(shuō)，涉及與粘結(jié)材料結(jié)合起來(lái)使 用的錨桿。本發(fā)明已經(jīng)開(kāi)發(fā)成主要用于在采礦用途中使用的錨桿，且在下文中將參 照該用途來(lái)描述。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明并不僅僅局限于采礦用途。
背景技術(shù)：
在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)的任何討論決不應(yīng)該被認(rèn)為是承認(rèn)這種現(xiàn)有技 術(shù)是眾所周知的或形成本領(lǐng)域常識(shí)的部分。己知三種主要類(lèi)型的用于在礦洞中固定支承結(jié)構(gòu)的錨桿。第一種是樹(shù)脂錨固式 錨桿，通過(guò)將錨桿插入鉆孔而將該錨桿安裝在鉆孔中，該錨桿包含快凝樹(shù)脂化合物。 一旦樹(shù)脂硬化，錨桿就可張緊由此支承結(jié)構(gòu)。第二種是機(jī)械錨固式錨桿，該錨桿利用位于錨桿末端的膨脹組件。該膨脹組件 一旦正向轉(zhuǎn)動(dòng)就會(huì)膨脹以將錨桿錨固在鉆孔中。第三種是機(jī)械和樹(shù)脂相結(jié)合的錨固式錨桿。這種錨桿利用樹(shù)脂化合物結(jié)合機(jī)械 膨脹組件，以形成具有上述兩種類(lèi)型的優(yōu)點(diǎn)的錨固件。通常這種錨桿通過(guò)首先將包含樹(shù)脂化合物的易碎膠囊插入鉆孔中而得以安裝。 然后將錨桿插入鉆孔中以使樹(shù)脂膠囊破裂。 一旦樹(shù)脂釋放，就將錨桿進(jìn)一步插入鉆 孔中直到到達(dá)所想要的位置為止。然后施加正向的轉(zhuǎn)動(dòng)以致動(dòng)膨脹組件，從而將錨 桿鎖定在鉆孔中，同時(shí)樹(shù)脂硬化。這種類(lèi)型的錨桿的缺點(diǎn)是，在插入過(guò)程中，使用者常常必須使錨桿軸向往復(fù)運(yùn) 動(dòng)以充分混合和分布樹(shù)脂化合物，從而一旦樹(shù)脂硬化，錨桿就形成堅(jiān)固的結(jié)合。這 樣，需要實(shí)施該往復(fù)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間會(huì)顯著增加安裝成本。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)所需的軸向插入力是過(guò)大的，因?yàn)殂@孔和膨脹組件之間的細(xì)微 間隙只形成用于樹(shù)脂流動(dòng)的很小的路徑。應(yīng)該理解，在此插入過(guò)程中且在錨桿到達(dá)其所想要的位置之前，只要施加最小 的轉(zhuǎn)動(dòng)。也就是說(shuō)，正向的轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致膨脹組件在其到達(dá)最終位置之前立即不可逆地
鎖定錨桿，而反向的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致膨脹組件可能與錨桿桿身部脫開(kāi)。本發(fā)明的目的是克服或改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的至少一個(gè)缺點(diǎn)、或提供有用的替換方案。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種錨桿，該錨桿具有 細(xì)長(zhǎng)的桿身；處于桿身的末端的膨脹組件，該膨脹組件可膨脹，從而一旦錨桿有相對(duì)的正向 轉(zhuǎn)動(dòng)，膨脹組件就將錨桿鎖定在鉆孔中；以及止動(dòng)裝置，止動(dòng)裝置使膨脹組件相對(duì)于錨桿鎖定，從而一旦錨桿有反向轉(zhuǎn)動(dòng)就 共同轉(zhuǎn)動(dòng)。較佳的是，膨脹組件包括膨脹殼，該膨脹殼具有兩個(gè)或多個(gè)縱向延伸的細(xì)長(zhǎng)膨 脹葉片以用于將錨桿鎖定在鉆孔中。較佳的是，膨脹殼與桿身可滑動(dòng)地配合，且由鄰接構(gòu)件支承在桿身上。更佳的 是，鄰接構(gòu)件是與桿身螺紋嚙合的螺母。較佳的是，膨脹殼的直徑基本等于錨桿桿身的直徑，從而粘結(jié)材料更自由地流 動(dòng)到膨脹殼下方的錨桿桿身的區(qū)域。較佳的是，膨脹組件包括與桿身螺紋嚙合的卡盤(pán)，從而錨桿相對(duì)于卡盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng) 導(dǎo)致卡盤(pán)的軸向移動(dòng)，卡盤(pán)具有與膨脹葉片上的互補(bǔ)表面滑動(dòng)鍵配合的表面，從而 一旦錨桿有相對(duì)正向的轉(zhuǎn)動(dòng)，就會(huì)導(dǎo)致葉片向外擴(kuò)散變形?？ūP(pán)和膨脹殼較佳地適 于共同轉(zhuǎn)動(dòng)。較佳的是，止動(dòng)裝置是設(shè)置在錨桿桿身的末端的止動(dòng)結(jié)構(gòu)。更佳的是，止動(dòng)結(jié) 構(gòu)是固定地連接至錨桿桿身的凸緣構(gòu)件。作為替換，止動(dòng)結(jié)構(gòu)是由錨桿桿身的一部 分來(lái)形成的，且錨桿的末端被壓平以形成止動(dòng)結(jié)構(gòu)。較佳的是，每個(gè)葉片都包括多個(gè)與鉆孔夾緊配合的、設(shè)置在葉片的外表面上的 夾緊結(jié)構(gòu)。較佳的是，卡盤(pán)表面是成錐度的。較佳的是，卡盤(pán)包括一個(gè)或多個(gè)流體流動(dòng)通道。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種將第一方面的錨桿安裝在巖層的鉆孔中的方 法，包括以下步驟(i)將包含粘結(jié)材料的易碎膠囊插入鉆孔中；(ii) 將錨桿插入鉆孔中直到膠囊破裂為止，沿反向轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)施加插入力以進(jìn) 一步插入鉆孔中；以及(iii) 沿正向轉(zhuǎn)動(dòng)錨桿以使膨脹組件膨脹，從而將錨桿鎖定在鉆孔中。 較佳的是，在步驟(ii)之后，錨桿桿身的主要部分被粘結(jié)材料包封。 較佳的是，反向轉(zhuǎn)動(dòng)可混合粘結(jié)材料。較佳的是，易碎膠囊通過(guò)反向轉(zhuǎn)動(dòng)而基本碎裂。較佳的是，在步驟(ii)之后，錨桿的頭部離開(kāi)巖層的表面基本上50mm。 較佳的是，粘結(jié)材料是雙組分環(huán)氧樹(shù)脂化合物。


現(xiàn)在將借助示例、參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的較佳實(shí)施例，在這些附圖中 圖1是根據(jù)本發(fā)明的錨桿的側(cè)視圖；圖2是圖1的錨桿的膨脹組件的放大圖，該膨脹組件顯示成可釋放地鎖定至錨 桿的桿身；以及圖2是圖1的錨桿的另一實(shí)施例的剖視圖，該錨桿顯示成安裝在鉆孔中。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)附圖，錨桿包括細(xì)長(zhǎng)的桿身1和位于桿身的末端的膨脹組件2。布置如此， 從而一旦錨桿有相對(duì)的正向轉(zhuǎn)動(dòng)，膨脹組件就膨脹以將錨桿鎖定在巖層中的鉆孔3 中。如同本技術(shù)領(lǐng)域中所通常的那樣，所示的錨桿結(jié)合了雙組分環(huán)氧樹(shù)脂化合物來(lái) 使用以將錨桿固定在鉆孔中。以壓平部4的形式存在的止動(dòng)結(jié)構(gòu)位于錨桿桿身1的末端，且一旦錨桿有相對(duì) 反向的轉(zhuǎn)動(dòng)，就用來(lái)相對(duì)于錨桿鎖定膨脹組件以便共同轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖2所最佳顯示的。 在另一實(shí)施例(未示出)中，止動(dòng)結(jié)構(gòu)采取固定地連接至錨桿末端的凸緣構(gòu)件的形 式。膨脹組件2包括膨脹殼5，該膨脹殼5具有三個(gè)縱向延伸的葉片6以用于將錨 桿鎖定在鉆孔中。每個(gè)葉片包括多個(gè)夾緊鋸齒7，這些夾緊鋸齒7外圍地圍繞其外 表面而設(shè)置，用于與鉆孔夾緊配合。膨脹殼5包括間隙孔8，用于與錨桿桿身1的螺紋部分9滑動(dòng)配合。帶螺紋的 螺母10將膨脹殼支承在桿身上，從而膨脹組件2可固定在桿身的末端。膨脹組件還包括卡盤(pán)11，該卡盤(pán)11具有用于與桿身1螺紋嚙合的螺紋孔12
從而錨桿相對(duì)于卡盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致卡盤(pán)的軸向移動(dòng)?？ūP(pán)包括與葉片6上的互補(bǔ)表 面成滑動(dòng)鍵配合的斜面13，從而一旦錨桿有相對(duì)正向的轉(zhuǎn)動(dòng)，卡盤(pán)的軸向移動(dòng)就 會(huì)導(dǎo)致葉片向外擴(kuò)散變形。而且，葉片和斜面之間的配合允許膨脹殼和卡盤(pán)之間的 共同轉(zhuǎn)動(dòng)?？ūP(pán)11還包括流體流動(dòng)通道14以允許樹(shù)脂流動(dòng)穿過(guò)卡盤(pán)而流到桿身1上。在圖2所示的實(shí)施例中，膨脹殼5具有基本等于錨桿桿身1的直徑的直徑。因 為膨脹殼的外表面與錨桿桿身的外表面基本成一直線，所以樹(shù)脂將在安裝過(guò)程中更 自由地流動(dòng)到膨脹殼下方的區(qū)域。理想的是，鉆孔直徑近似等于或稍稍小于膨脹殼的直徑，從而在膨脹殼的周緣 和鉆孔之間會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)阻力。如圖3所最佳顯示的，為了將錨桿安裝入鉆孔3，首先將易碎的樹(shù)脂膠囊(未 示出)插入鉆孔中。然后，將已經(jīng)插穿過(guò)待支承的礦石結(jié)構(gòu)15的錨桿插入鉆孔中， 以使樹(shù)脂膠囊破碎，且使樹(shù)脂能向外流到組件上。然后反向轉(zhuǎn)動(dòng)錨桿，最初導(dǎo)致卡 盤(pán)11移動(dòng)以鄰接壓平部4，由此相對(duì)于錨桿鎖定膨脹組件以便共同轉(zhuǎn)動(dòng)。然后通過(guò)繼續(xù)反向轉(zhuǎn)動(dòng)和向上的軸向力，將錨桿進(jìn)一步插入鉆孔中。樹(shù)脂將從 膨脹組件2上方的區(qū)域穿過(guò)通道14且圍繞膨脹殼的周緣而流到桿身l上。應(yīng)該理 解，由于膨脹組件相對(duì)于錨桿是鎖定的，膨脹組件就不可能在反向轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中與錨 桿脫開(kāi)。繼續(xù)反向轉(zhuǎn)動(dòng)插入過(guò)程以實(shí)施三個(gè)主要功能。首先，迫使樹(shù)脂沿錨桿向下從而 包封桿身1的主要部分。其次，將鎖定的膨脹組件有效地與雙組分環(huán)氧樹(shù)脂化合物 有效混合。最后，膨脹組件2的轉(zhuǎn)動(dòng)使易碎的樹(shù)脂膠囊基本上碎裂。一旦錨桿頭部16離開(kāi)巖層表面約50mm，它就以傳統(tǒng)的方式正向轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)使卡 盤(pán)軸向地移動(dòng)遠(yuǎn)離壓平部，從而使膨脹組件2膨脹以將錨桿鎖定在鉆孔中。應(yīng)該理解，所示的錨桿減少了安裝時(shí)間，因?yàn)榉聪虻霓D(zhuǎn)動(dòng)可更容易地克服膨脹 組件插穿過(guò)樹(shù)脂時(shí)的阻力。此外，樹(shù)脂化合物有效混合且樹(shù)脂膠囊在插入過(guò)程中基 本碎裂，這也顯著節(jié)省了安裝時(shí)間。盡管已經(jīng)參照具體的例子來(lái)描述了本發(fā)明，但是熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理 解，本發(fā)明還可實(shí)施成許多其它形式。例如，應(yīng)該理解，可使用許多其它合適的止 動(dòng)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)施相同的功能而不脫離本發(fā)明的的范圍。
權(quán)利要求
1.一種錨桿，具有細(xì)長(zhǎng)的桿身；處于所述桿身的末端的膨脹組件，一旦所述錨桿有相對(duì)的正向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述膨脹組件能夠膨脹而將所述錨桿鎖定在鉆孔中；以及止動(dòng)裝置，一旦所述錨桿有反向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述止動(dòng)裝置使所述膨脹組件相對(duì)于所述錨桿鎖定而共同轉(zhuǎn)動(dòng)。
2. 如權(quán)利要求1所述的錨桿，其特征在于，所述膨脹組件包括膨脹殼，所述 膨脹殼具有兩個(gè)或多個(gè)縱向延伸的細(xì)長(zhǎng)膨脹葉片以用于將所述錨桿鎖定在所述鉆 孔中。
3. 如權(quán)利要求2所述的錨桿，其特征在于，所述膨脹殼與所述桿身可滑動(dòng)地配合，且由鄰接構(gòu)件支承在所述桿身上。
4. 如權(quán)利要求3所述的錨桿，其特征在于，所述鄰接構(gòu)件是與所述桿身螺紋 嚙合的螺母。
5. 如權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的錨桿，其特征在于，所述膨脹殼的直徑 基本等于所述錨桿桿身的直徑，從而所述粘結(jié)材料更自由地流動(dòng)到所述膨脹殼下方 的所述錨桿桿身的區(qū)域。
6. 如權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的錨桿，其特征在于，所述膨脹組件包括 與所述桿身螺紋嚙合的卡盤(pán)，從而所述錨桿相對(duì)于所述卡盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致所述卡盤(pán)的 軸向移動(dòng)，所述卡盤(pán)具有與所述膨脹葉片上的互補(bǔ)表面滑動(dòng)鍵配合的表面，從而一 旦所述錨桿有相對(duì)的正向的轉(zhuǎn)動(dòng)，就會(huì)導(dǎo)致所述葉片向外擴(kuò)散變形。
7. 如權(quán)利要求6所述的錨桿，其特征在于，所述卡盤(pán)和膨脹殼適于共同轉(zhuǎn)動(dòng)。
8. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的錨桿，其特征在于，所述止動(dòng)裝置是設(shè)置 在所述錨桿桿身的所述末端的止動(dòng)結(jié)構(gòu)。
9. 如權(quán)利要求8所述的錨桿，其特征在于，所述止動(dòng)結(jié)構(gòu)是固定地連接至所 述錨桿桿身的凸緣構(gòu)件。
10. 如權(quán)利要求8所述的錨桿，其特征在于，所述止動(dòng)結(jié)構(gòu)是由所述錨桿桿 身的一部分來(lái)形成的。
11. 如權(quán)利要求10所述的錨桿，其特征在于，所述錨桿的所述末端被壓平以形成所述止動(dòng)結(jié)構(gòu)。
12. 如權(quán)利要求2至11中任一項(xiàng)所述的錨桿，其特征在于，每個(gè)葉片都包括多個(gè)設(shè)置在所述葉片的外表面上的夾緊結(jié)構(gòu)，所述夾緊結(jié)構(gòu)用于與所述鉆孔夾緊 配合。
13. 如權(quán)利要求6至12中任一項(xiàng)所述的錨桿，其特征在于，所述卡盤(pán)表面 是成錐度的。
14. 如權(quán)利要求6至13中任一項(xiàng)所述的錨桿，其特征在于，所述卡盤(pán)包括 一個(gè)或多個(gè)流體流動(dòng)通道。
15. —種基本參照在附圖和/或例子中示出的本發(fā)明的諸實(shí)施例中的任意一 個(gè)所述的錨桿。
16. —種將如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的錨桿安裝在巖層的鉆孔中的 方法，包括以下步驟.-(i) 將包含粘結(jié)材料的易碎膠囊插入所述鉆孔中；(ii) 將錨桿插入所述鉆孔中直到所述膠囊破裂為止，沿反向轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)施加插 入力以進(jìn)一步插入所述鉆孔中；以及(iii) 沿正向轉(zhuǎn)動(dòng)所述錨桿以使膨脹組件膨脹，從而將所述錨桿鎖定在所 述鉆孔中。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，在步驟(ii)之后，所述錨桿桿身的主要部分被所述粘結(jié)材料包封。
18. 如權(quán)利要求16或17所述的方法，其特征在于，所述反向轉(zhuǎn)動(dòng)混合所述粘結(jié)材料。
19. 如權(quán)利要求16至18中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述易碎膠囊 通過(guò)所述反向轉(zhuǎn)動(dòng)而基本碎裂。
20. 如權(quán)利要求16至19中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟(ii) 之后，所述錨桿的頭部離開(kāi)所述巖層的表面基本上50mm。
21. 如權(quán)利要求16至20中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述粘結(jié)材料 是雙組分環(huán)氧樹(shù)脂化合物。
22. —種基本參照在附圖和/或例子中示出的本發(fā)明的諸實(shí)施例中的任意一 個(gè)所述的安裝錨桿的方法。
全文摘要
一種錨桿和將錨桿安裝在巖層的鉆孔(3)中的方法。該錨桿包括細(xì)長(zhǎng)的桿身(1)和位于桿身的末端的膨脹組件(2)。該膨脹組件可膨脹，從而一旦錨桿有相對(duì)的正向轉(zhuǎn)動(dòng)，膨脹組件就將錨桿鎖定在鉆孔中。錨桿還包括止動(dòng)裝置(4)，該止動(dòng)裝置使膨脹組件相對(duì)于錨桿鎖定，從而一旦錨桿有反向轉(zhuǎn)動(dòng)就共同轉(zhuǎn)動(dòng)。
文檔編號(hào)E21D20/00GK101151437SQ200680010111
公開(kāi)日2008年3月26日 申請(qǐng)日期2006年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月23日
發(fā)明者P·克雷格 申請(qǐng)人:簡(jiǎn)恩馬股份有限公司