改進的可灌樹脂膨脹錨固件及其安裝方法

2023-10-11 08:45:44 5

專利名稱：改進的可灌樹脂膨脹錨固件及其安裝方法
技術領域：
本發明涉及錨杆以及安裝錨杆的方法，具體地說，涉及與粘結材料結合起來使 用的錨杆。本發明已經開發成主要用於在採礦用途中使用的錨杆，且在下文中將參 照該用途來描述。然而，應該理解，本發明並不僅僅局限於採礦用途。
背景技術：
在整個說明書中關於現有技術的任何討論決不應該被認為是承認這種現有技 術是眾所周知的或形成本領域常識的部分。己知三種主要類型的用於在礦洞中固定支承結構的錨杆。第一種是樹脂錨固式 錨杆，通過將錨杆插入鑽孔而將該錨杆安裝在鑽孔中，該錨杆包含快凝樹脂化合物。 一旦樹脂硬化，錨杆就可張緊由此支承結構。第二種是機械錨固式錨杆，該錨杆利用位於錨杆末端的膨脹組件。該膨脹組件 一旦正向轉動就會膨脹以將錨杆錨固在鑽孔中。第三種是機械和樹脂相結合的錨固式錨杆。這種錨杆利用樹脂化合物結合機械 膨脹組件，以形成具有上述兩種類型的優點的錨固件。通常這種錨杆通過首先將包含樹脂化合物的易碎膠囊插入鑽孔中而得以安裝。 然後將錨杆插入鑽孔中以使樹脂膠囊破裂。 一旦樹脂釋放，就將錨杆進一步插入鑽 孔中直到到達所想要的位置為止。然後施加正向的轉動以致動膨脹組件，從而將錨 杆鎖定在鑽孔中，同時樹脂硬化。這種類型的錨杆的缺點是，在插入過程中，使用者常常必須使錨杆軸嚮往復運 動以充分混合和分布樹脂化合物，從而一旦樹脂硬化，錨杆就形成堅固的結合。這 樣，需要實施該往復運動的時間會顯著增加安裝成本。此外，已經發現所需的軸向插入力是過大的，因為鑽孔和膨脹組件之間的細微 間隙只形成用於樹脂流動的很小的路徑。應該理解，在此插入過程中且在錨杆到達其所想要的位置之前，只要施加最小 的轉動。也就是說，正向的轉動導致膨脹組件在其到達最終位置之前立即不可逆地
鎖定錨杆，而反向的轉動會導致膨脹組件可能與錨杆桿身部脫開。本發明的目的是克服或改進現有技術的至少一個缺點、或提供有用的替換方案。發明內容根據本發明的第一方面，提供一種錨杆，該錨杆具有 細長的桿身；處於桿身的末端的膨脹組件，該膨脹組件可膨脹，從而一旦錨杆有相對的正向 轉動，膨脹組件就將錨杆鎖定在鑽孔中；以及止動裝置，止動裝置使膨脹組件相對於錨杆鎖定，從而一旦錨杆有反向轉動就 共同轉動。較佳的是，膨脹組件包括膨脹殼，該膨脹殼具有兩個或多個縱向延伸的細長膨 脹葉片以用於將錨杆鎖定在鑽孔中。較佳的是，膨脹殼與桿身可滑動地配合，且由鄰接構件支承在桿身上。更佳的 是，鄰接構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於錨杆桿身的直徑，從而粘結材料更自由地流 動到膨脹殼下方的錨杆桿身的區域。較佳的是，膨脹組件包括與桿身螺紋嚙合的卡盤，從而錨杆相對於卡盤的轉動 導致卡盤的軸向移動，卡盤具有與膨脹葉片上的互補表面滑動鍵配合的表面，從而 一旦錨杆有相對正向的轉動，就會導致葉片向外擴散變形。卡盤和膨脹殼較佳地適 於共同轉動。較佳的是，止動裝置是設置在錨杆桿身的末端的止動結構。更佳的是，止動結 構是固定地連接至錨杆桿身的凸緣構件。作為替換，止動結構是由錨杆桿身的一部 分來形成的，且錨杆的末端被壓平以形成止動結構。較佳的是，每個葉片都包括多個與鑽孔夾緊配合的、設置在葉片的外表面上的 夾緊結構。較佳的是，卡盤表面是成錐度的。較佳的是，卡盤包括一個或多個流體流動通道。根據本發明的第二方面，提供一種將第一方面的錨杆安裝在巖層的鑽孔中的方 法，包括以下步驟(i)將包含粘結材料的易碎膠囊插入鑽孔中；(ii) 將錨杆插入鑽孔中直到膠囊破裂為止，沿反向轉動同時施加插入力以進 一步插入鑽孔中；以及(iii) 沿正向轉動錨杆以使膨脹組件膨脹，從而將錨杆鎖定在鑽孔中。 較佳的是，在步驟(ii)之後，錨杆桿身的主要部分被粘結材料包封。 較佳的是，反向轉動可混合粘結材料。較佳的是，易碎膠囊通過反向轉動而基本碎裂。較佳的是，在步驟(ii)之後，錨杆的頭部離開巖層的表面基本上50mm。 較佳的是，粘結材料是雙組分環氧樹脂化合物。


現在將藉助示例、參照附圖來描述本發明的較佳實施例，在這些附圖中 圖1是根據本發明的錨杆的側視圖；圖2是圖1的錨杆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 杆的桿身；以及圖2是圖1的錨杆的另一實施例的剖視圖，該錨杆顯示成安裝在鑽孔中。
具體實施方式
參見附圖，錨杆包括細長的桿身1和位於桿身的末端的膨脹組件2。布置如此， 從而一旦錨杆有相對的正向轉動，膨脹組件就膨脹以將錨杆鎖定在巖層中的鑽孔3 中。如同本技術領域中所通常的那樣，所示的錨杆結合了雙組分環氧樹脂化合物來 使用以將錨杆固定在鑽孔中。以壓平部4的形式存在的止動結構位於錨杆桿身1的末端，且一旦錨杆有相對 反向的轉動，就用來相對於錨杆鎖定膨脹組件以便共同轉動，如圖2所最佳顯示的。 在另一實施例(未示出)中，止動結構採取固定地連接至錨杆末端的凸緣構件的形 式。膨脹組件2包括膨脹殼5，該膨脹殼5具有三個縱向延伸的葉片6以用於將錨 杆鎖定在鑽孔中。每個葉片包括多個夾緊鋸齒7，這些夾緊鋸齒7外圍地圍繞其外 表面而設置，用於與鑽孔夾緊配合。膨脹殼5包括間隙孔8，用於與錨杆桿身1的螺紋部分9滑動配合。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11，該卡盤11具有用於與桿身1螺紋嚙合的螺紋孔12
從而錨杆相對於卡盤的轉動會導致卡盤的軸向移動。卡盤包括與葉片6上的互補表 面成滑動鍵配合的斜面13，從而一旦錨杆有相對正向的轉動，卡盤的軸向移動就 會導致葉片向外擴散變形。而且，葉片和斜面之間的配合允許膨脹殼和卡盤之間的 共同轉動。卡盤11還包括流體流動通道14以允許樹脂流動穿過卡盤而流到桿身1上。在圖2所示的實施例中，膨脹殼5具有基本等於錨杆桿身1的直徑的直徑。因 為膨脹殼的外表面與錨杆桿身的外表面基本成一直線，所以樹脂將在安裝過程中更 自由地流動到膨脹殼下方的區域。理想的是，鑽孔直徑近似等於或稍稍小於膨脹殼的直徑，從而在膨脹殼的周緣 和鑽孔之間會產生轉動阻力。如圖3所最佳顯示的，為了將錨杆安裝入鑽孔3，首先將易碎的樹脂膠囊(未 示出)插入鑽孔中。然後，將已經插穿過待支承的礦石結構15的錨杆插入鑽孔中， 以使樹脂膠囊破碎，且使樹脂能向外流到組件上。然後反向轉動錨杆，最初導致卡 盤11移動以鄰接壓平部4，由此相對於錨杆鎖定膨脹組件以便共同轉動。然後通過繼續反向轉動和向上的軸向力，將錨杆進一步插入鑽孔中。樹脂將從 膨脹組件2上方的區域穿過通道14且圍繞膨脹殼的周緣而流到桿身l上。應該理 解，由於膨脹組件相對於錨杆是鎖定的，膨脹組件就不可能在反向轉動過程中與錨 杆脫開。繼續反向轉動插入過程以實施三個主要功能。首先，迫使樹脂沿錨杆向下從而 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氧樹脂化合物 有效混合。最後，膨脹組件2的轉動使易碎的樹脂膠囊基本上碎裂。一旦錨桿頭部16離開巖層表面約50mm，它就以傳統的方式正向轉動來使卡 盤軸向地移動遠離壓平部，從而使膨脹組件2膨脹以將錨杆鎖定在鑽孔中。應該理解，所示的錨杆減少了安裝時間，因為反向的轉動可更容易地克服膨脹 組件插穿過樹脂時的阻力。此外，樹脂化合物有效混合且樹脂膠囊在插入過程中基 本碎裂，這也顯著節省了安裝時間。儘管已經參照具體的例子來描述了本發明，但是熟悉本領域的技術人員會理 解，本發明還可實施成許多其它形式。例如，應該理解，可使用許多其它合適的止 動結構來實施相同的功能而不脫離本發明的的範圍。
權利要求
1.一種錨杆，具有細長的桿身；處於所述桿身的末端的膨脹組件，一旦所述錨杆有相對的正向轉動，所述膨脹組件能夠膨脹而將所述錨杆鎖定在鑽孔中；以及止動裝置，一旦所述錨杆有反向轉動，所述止動裝置使所述膨脹組件相對於所述錨杆鎖定而共同轉動。
2. 如權利要求1所述的錨杆，其特徵在於，所述膨脹組件包括膨脹殼，所述 膨脹殼具有兩個或多個縱向延伸的細長膨脹葉片以用於將所述錨杆鎖定在所述鑽 孔中。
3. 如權利要求2所述的錨杆，其特徵在於，所述膨脹殼與所述桿身可滑動地配合，且由鄰接構件支承在所述桿身上。
4. 如權利要求3所述的錨杆，其特徵在於，所述鄰接構件是與所述桿身螺紋 嚙合的螺母。
5. 如權利要求2至4中任一項所述的錨杆，其特徵在於，所述膨脹殼的直徑 基本等於所述錨杆桿身的直徑，從而所述粘結材料更自由地流動到所述膨脹殼下方 的所述錨杆桿身的區域。
6. 如權利要求2至5中任一項所述的錨杆，其特徵在於，所述膨脹組件包括 與所述桿身螺紋嚙合的卡盤，從而所述錨杆相對於所述卡盤的轉動導致所述卡盤的 軸向移動，所述卡盤具有與所述膨脹葉片上的互補表面滑動鍵配合的表面，從而一 旦所述錨杆有相對的正向的轉動，就會導致所述葉片向外擴散變形。
7. 如權利要求6所述的錨杆，其特徵在於，所述卡盤和膨脹殼適於共同轉動。
8. 如前述權利要求中任一項所述的錨杆，其特徵在於，所述止動裝置是設置 在所述錨杆桿身的所述末端的止動結構。
9. 如權利要求8所述的錨杆，其特徵在於，所述止動結構是固定地連接至所 述錨杆桿身的凸緣構件。
10. 如權利要求8所述的錨杆，其特徵在於，所述止動結構是由所述錨杆杆 身的一部分來形成的。
11. 如權利要求10所述的錨杆，其特徵在於，所述錨杆的所述末端被壓平以形成所述止動結構。
12. 如權利要求2至11中任一項所述的錨杆，其特徵在於，每個葉片都包括多個設置在所述葉片的外表面上的夾緊結構，所述夾緊結構用於與所述鑽孔夾緊 配合。
13. 如權利要求6至12中任一項所述的錨杆，其特徵在於，所述卡盤表面 是成錐度的。
14. 如權利要求6至13中任一項所述的錨杆，其特徵在於，所述卡盤包括 一個或多個流體流動通道。
15. —種基本參照在附圖和/或例子中示出的本發明的諸實施例中的任意一 個所述的錨杆。
16. —種將如權利要求1至15中任一項所述的錨杆安裝在巖層的鑽孔中的 方法，包括以下步驟.-(i) 將包含粘結材料的易碎膠囊插入所述鑽孔中；(ii) 將錨杆插入所述鑽孔中直到所述膠囊破裂為止，沿反向轉動同時施加插 入力以進一步插入所述鑽孔中；以及(iii) 沿正向轉動所述錨杆以使膨脹組件膨脹，從而將所述錨杆鎖定在所 述鑽孔中。
17. 如權利要求16所述的方法，其特徵在於，在步驟(ii)之後，所述錨杆桿身的主要部分被所述粘結材料包封。
18. 如權利要求16或17所述的方法，其特徵在於，所述反向轉動混合所述粘結材料。
19. 如權利要求16至18中任一項所述的方法，其特徵在於，所述易碎膠囊 通過所述反向轉動而基本碎裂。
20. 如權利要求16至19中任一項所述的方法，其特徵在於，在步驟(ii) 之後，所述錨杆的頭部離開所述巖層的表面基本上50mm。
21. 如權利要求16至20中任一項所述的方法，其特徵在於，所述粘結材料 是雙組分環氧樹脂化合物。
22. —種基本參照在附圖和/或例子中示出的本發明的諸實施例中的任意一 個所述的安裝錨杆的方法。
全文摘要
一種錨杆和將錨杆安裝在巖層的鑽孔(3)中的方法。該錨杆包括細長的桿身(1)和位於桿身的末端的膨脹組件(2)。該膨脹組件可膨脹，從而一旦錨杆有相對的正向轉動，膨脹組件就將錨杆鎖定在鑽孔中。錨杆還包括止動裝置(4)，該止動裝置使膨脹組件相對於錨杆鎖定，從而一旦錨杆有反向轉動就共同轉動。
文檔編號E21D20/00GK101151437SQ200680010111
公開日2008年3月26日 申請日期2006年2月23日 優先權日2005年2月23日
發明者P·克雷格 申請人:簡恩馬股份有限公司