摩擦錨杆的製作方法

2023-06-14 00:20:31 2

本發明涉及一種為了穩定巖層使其不破裂或者坍塌而在巖層中使用的巖石錨杆。這樣的巖石錨杆在採礦、掘進和挖掘行業中廣泛地使用。本發明主要關注摩擦巖石錨杆，並且這種巖石錨杆的基本形式由縱向裂開的鋼管構成，該鋼管被強制推入到鑽鑿到巖層中的鑽孔中，使得管的外表面摩擦接合鑽孔的內表面。因而，管被摩擦地錨固在鑽孔內，並且通過錨固作用來穩定巖層。

本發明涉及上述類型的巖石錨杆的特殊形式，其能夠通過內部擴展機構而徑向擴展，從而促進徑向擴展，並且因而促進錨杆與鑽孔的內表面的摩擦接合。這種形式的巖石錨杆被稱為擴展式巖石錨杆。

背景技術：

通過將鑽孔鑽鑿到巖層中、將巖石錨杆插入到鑽孔中並且使擴展機構在錨杆的管內擴展而安裝擴展巖石錨杆。擴展巖石錨杆包括通常縱向裂開的伸長的管，其中擴展機構位於管內，通常朝向被首先插入到巖層或者巖壁中的鑽孔內的管的前端。擴展機構被連接至延伸至巖石錨杆的尾端並且附接至錨固器的柔性纜索或實心杆。通過拉動或者旋轉柔性纜索或實心杆實現擴展機構的擴展。

被鑽鑿到巖層中的鑽孔的直徑趨向於比管的外徑小，使得管在使擴展機構擴展之前已經在鑽孔內摩擦配合。這使得巖石錨杆與鑽孔壁的摩擦接合最大化。這種插入方法相對地簡單，並且與採用樹脂或者水泥漿以將巖石錨杆錨固在鑽孔內的其它形式的巖石錨杆相反。

擴展巖石錨杆的安裝簡便性與其中通常採用樹脂筒的樹脂錨固錨杆的安裝相反。在錨杆插入鑽孔中之前，樹脂筒需要插入到鑽孔中。樹脂筒的插入有時非常困難，這是因為通常隧道壁延伸至相當的高度，所以可能不便接觸樹脂筒要被插入的鑽孔。另外，所採用的樹脂相對昂貴並且具有有限的保質期。

水泥漿巖石錨杆比樹脂錨固錨杆廉價，但是水泥的應用比樹脂更費力。水泥灌漿需要水泥混合設備以及泵送和輸送設備，從而將混合後的水泥輸送到鑽孔中。

樹脂或者水泥錨固巖石錨杆通常錨固在鑽孔中，以與摩擦巖石錨杆相比提供更大水平的巖石加固性或者穩定性，這是因為與摩擦巖石錨杆的摩擦接合相比，這些錨杆通常在鑽孔壁和樹脂或者水泥之間具有更好的粘合性。同樣地，特別是對於水泥錨固巖石錨杆，沿巖石錨杆和鑽孔壁的全部長度存在適當粘合。然而，安裝速度和成本的優勢使得摩擦巖石錨杆在適當的環境下更具吸引力。

如果錨杆暴露於由錨杆已經被安裝到的巖層引起的過量負荷，則任何形式的巖石錨杆都易於斷裂。斷裂能夠是拉伸或者剪切斷裂，或者能夠是拉伸和剪切斷裂的組合。在擴展巖石錨杆中，錨杆能夠由於管破裂而斷裂。只要錨杆的杆或纜索不是也斷裂，則能夠容忍這種斷裂。然而，如果巖石錨杆被施加負荷的程度達到管以及杆或纜索兩者都斷裂，則存在朝向鑽孔的敞開端(巖石錨杆的尾端)的巖石錨杆的那一段能夠以相當大的動量從鑽孔彈出的潛在可能，從而對於緊鄰的工人和設備造成危險。能夠從鑽孔彈出的巖石錨杆的那一段能夠包括杆或纜索以及管的一部分、附接至纜索或者杆的尾端的錨固機構和巖板。有時，彈出的那一段中還能夠包括其它附件。

因而，應易於明白，將期望防止上述這種彈出。

技術實現要素：

根據本發明，提供一種用於摩擦接合鑽鑿到巖層中的鑽孔的內表面的摩擦錨杆，該摩擦錨杆包括：1)伸長的、大致圓形的管，該管縱向裂開以便徑向擴展，管具有前端和尾端以及擴展器機構，擴展器機構設置在管內，處在前端的區域中，用以施加趨向於使管的至少一部分徑向擴展的負荷；2)伸長的杆或纜索，該杆或纜索縱向地設置在管內，並且在杆或纜索的第一端處或朝向杆或纜索的第一端與擴展器機構連接，且在杆或纜索的相對的第二端處或朝向杆或纜索的相對的第二端與定位在管的尾端處的錨固布置結構連接；3)環，該環被焊接至管的尾端，並且杆或纜索穿過環超過管的尾端延伸，與錨固布置結構連接，限制器構件與環相鄰地設置在管內，限制器構件至少部分地繞杆或纜索延伸並且與杆或纜索接合；4)管具有與環相鄰的弱化區域，並且限制器構件在管內在管的前端的方向上縱向延伸越過弱化區域；5)限制器構件包括突出部，該突出部突出穿過管的縱向裂縫，用以接合鑽孔的面對壁，巖石錨杆插入到所述鑽孔中。

根據本發明的摩擦錨杆有利地能夠防止巖石錨杆的杆或纜索的在不存在限制器構件的情況下能夠被彈出鑽孔的那一部分以及附接至杆或纜索的這一部分的部件和附件在負荷下彈出，由此提高巖石錨杆附近的工人和設備的安全性。這通過限制器構件與鑽孔的面對壁表面和杆或纜索中的每一個之間的相互作用來實現。趨向於使杆或纜索彈出的負荷通過在限制器構件和杆或纜索之間的接合而傳遞至限制器構件，並且通過在限制器構件和鑽孔表面之間的摩擦接合對該負荷起反作用，因而防止了在低於由於摩擦接合而存在的最大摩擦負荷的負荷下彈出。在限制器構件和管的內表面之間也能夠存在摩擦相互作用，用以增加抵抗杆或纜索脫離管的運動的摩擦接合的水平。

本發明還涉及一種在摩擦巖石錨杆中使用的限制器構件。

杆或纜索的能夠從鑽孔彈出的那一部分是這樣的部分，即：該部分處於杆或纜索的斷裂的、朝向鑽孔的敞開端的一側上，並且取決於斷裂發生的位置，該部分能夠包括從杆或纜索的小部分至大部分任何地方。

管的弱化區域是管的靠近焊接至管的尾端的環或與焊接至管的尾端的環相鄰的區域。弱化區域通常是管的剛好在巖石錨杆的其餘部分所插入的鑽孔之外的那一部分，或者是延伸到鑽孔中一小段的那一部分。在任一情況下，管的弱化區域與鑽孔的表面不具有摩擦接合，或者具有不顯著的摩擦接合。當在弱化區域處發生斷裂時，斷裂以內的管的部分留在鑽孔內就位，與鑽孔表面摩擦接合，並且通過管的該段的縱向裂縫，使得限制器構件能夠摩擦接合鑽孔表面，從而限制杆或纜索彈出。如上所述，限制器構件還能夠與管的同一段的內表面摩擦接合，從而增加對杆或纜索彈出的摩擦阻力。

由於將環焊接至管的動作通常以弱化該區域中的管的強度的方式改變與環相鄰的管的強度，所以稱其為弱化區域。該弱化作為在焊接期間產生的熱的結果而發生，並且可替代地，該區域被稱為「熱影響區域」。儘管如此，弱化區域或者熱影響區域中的弱化可能不是始終發生到這樣的程度，即，管被充分地弱化，使管在足夠的負荷下，優先於管的其它部分、範圍或區域，在該區域中斷裂。另外，焊接技術的變化能夠使得弱化區域或者熱影響區域中的弱化可忽略，或者再次至少不足以使管在該區域(優先於管的其它部分、範圍或區域)中斷裂。無論如何，在本行業中普遍理解的是，管在焊接環後最可能被弱化的地方是熱影響區域或者是管的靠近或者與環相鄰的區域。

熱影響區域通常將發生在環的約20mm內。熱影響區域通常能夠發生在環的最多40mm內。這適用於採用具有在33mm和47mm之間的外徑以及在2mm和4mm之間的壁厚的管的巖石錨杆。

有效地，本發明提供在管的弱化區域以內的摩擦接合，使得管在該區域處的斷裂結合杆或纜索的斷裂不會使杆或纜索不受約束而從鑽孔彈出。摩擦接合能夠在弱化區域以內的任何適當位置處，諸如與弱化區域開始相鄰的地方或者與弱化區域間隔開的地方。限制器構件維持與弱化區域以內的面對鑽孔表面以及杆或纜索的連接或接合，從而抵抗並且優選地限制杆或纜索的彈出。限制器構件還能夠維持與管的內側表面的連接或接合。

限制器構件的突出部突出穿過管的縱向裂縫，從而與巖石錨杆所插入的鑽孔的面對壁接合。突出部能夠包括增強與鑽孔壁的摩擦接合的輪廓，並且在本發明的一些形式中，該輪廓為此能夠包括橫跨突出部側向延伸的突肋或倒鉤等。能夠可替代地採用其它形狀的輪廓，並且這種輪廓能夠包括從限制器構件，或者從限制器構件的突出部的表面突出以與鑽孔壁的接合的多個指部或齒等。所述輪廓能夠進行選擇，以咬入到鑽孔壁中，特別是在限制器構件在管以及杆或纜索斷裂時的彈出方向上移動時，咬入鑽孔壁。例如，在設置有倒鉤時，倒鉤能夠傾斜，使得限制器構件在彈出方向上的移動導致倒鉤趨向於一旦發生該移動就夾緊或者咬入鑽孔壁。可替代地，突出部的壁接合表面能夠為平坦或光滑表面，或者能夠包括縱向或側向凹槽。突出部的壁接合表面的輪廓能夠提供對鑽孔壁表面中的變化的適應，諸如具有將受擠壓的柔性。

突出部的輪廓可以諸如在管斷裂之前夾緊或者咬入鑽孔壁中，並且在本發明的一些形式中，這種咬入或者夾緊將在將巖石錨杆安裝到鑽孔中時發生。在安裝之後在巖層中相對於限制器構件的少量移動也將趨向於將突出部的帶輪廓的表面固定在輪廓中的能夠夾緊或者咬入鑽孔壁的位置。

使用突出穿過形成在管中的縱向裂縫的突出部以與鑽孔壁接合提供了對杆或纜索彈出的主要阻力，而限制器構件和管的內側表面之間的接合提供輔助阻力。每種接合提供的阻力的水平能夠不同，使得主要阻力不是必需大於輔助阻力。

限制器構件能夠以任何適當的量延伸越過弱化區域，從而提供與面對的鑽孔表面以及可選地與管的內側表面的適當摩擦接合，從而在杆或纜索以及管都斷裂時限制杆或纜索從鑽孔彈出。在迄今為止完成的測試中，限制器構件的總長度為從約50mm至約150mm。與較短長度相比，優選的是更長長度的限制器構件。適當的總長度包括從50mm至300mm，但是150mm是優選的。雖然如下所解釋的那樣，各種因素能夠影響限制器構件的長度，但是更長長度的限制器能夠通過提高與面對的鑽孔表面的摩擦接合的程度而是有利的。

在限制器構件和越過弱化區域的面對的鑽孔表面之間產生的摩擦的水平需要足以抵抗或者限制杆在來自巖層的負荷下以及在管和杆或纜索斷裂後彈出。摩擦的水平可以取決於巖石錨杆的預期負荷而變化。摩擦水平還將取決於限制器構件的材料，以及其與面對的鑽孔表面以及可選地與管的內側表面的相互作用。雖然管的內側表面能夠被粗糙化，從而提高摩擦接合，但是為了最佳摩擦接合，也能夠選擇限制器構件的材料。迄今為止已經成功地採用的適當材料包括高密度聚乙烯(HDPE)，其已經展現出有利的摩擦質量。

限制器構件在管內在管的前端的方向上縱向延伸越過弱化區域。這允許限制器構件的一端在弱化區域的任一側上延伸，或者允許限制器構件僅在弱化區域的朝向管的前端的一側上延伸。

限制器構件與環相鄰地設置在管內。這允許限制器構件與環間隔隔開，但是非常接近，或者甚至是與環接合。這還允許限制器構件與環間隔開，諸如離環最多約650mm。

在限制器構件的外側表面和管的面對的內側表面之間存在接合的情況下，這種接合能夠是全接合或者部分接合。全接合有利地最大化管的內側表面和限制器構件的外側表面之間的摩擦接觸。全接合確認(recognize)管具有縱向裂縫，使得在全接合中，僅存與管的繞裂縫的那些部分的接合。

能夠可替代地存在限制器構件不具有與管的面對的內側表面的全接合的布置結構。例如，限制器構件可以與管的可用的內側表面的一部分接觸，並且在圓筒形管中，限制器構件可以與內側表面的270°接觸。為了提供縱向裂縫，管的可用的內側表面可以為約300°，並且限制器構件可以與該全表面面積或者較小的面積接觸。與管的內側表面的接觸量能夠取決於所需的摩擦負荷的大小。

能夠通過在限制器構件和管之間的配合的緊密度來增加在限制器構件和弱化區域以內的管的內側表面之間產生的摩擦的水平。限制器構件能夠包括中心孔，用以接納杆或纜索。限制器構件的外徑能夠接近或者等於管的限制器構件要接合的那一部分的管的內徑。限制器構件的外徑能夠大於管的內徑。這在鑽鑿到巖層中的鑽孔具有比管的外徑小的直徑的情況下是有利的，使得隨著管被插入到鑽孔中，管趨向於被壓縮。因而，由於管被壓縮，所以限制器構件和管的內側表面之間的摩擦接合增大。

優選地，留在管內側的限制器構件的外徑約等於在管被插入到鑽孔中之前的管的內徑。這具有與上文所述相同的優勢，因為隨著管被強制推入到鑽孔中，限制器構件和管的內側表面之間的摩擦接合增大，但是此外，限制器更易於在管被插入到鑽孔中之前插入到管中。

如果替代形狀提供增強的摩擦夾緊，或者管不是圓筒形的，諸如，例如是六邊形的，則限制器構件能夠形成管狀，而不是形成為圓筒。

如上所述，被鑽鑿到巖層中的鑽孔的直徑趨向於比管的外徑小，使得當管被插入到鑽孔中時，管趨向於受壓縮。假定管縱向裂開，則對管的壓縮將導致裂縫的寬度縮窄或減小。在這種布置結構中，隨著管的插入進行，能夠迫使在管插入到鑽孔中之前插入到管中的限制器構件與管的內表面形成緊密的摩擦接合。

限制器構件能夠以任何適當的方式安裝，例如，限制器構件能夠如上所述地作為單個部件形成，該單個部件包括帶有中心孔的圓筒，並且在將限制器構件和杆或纜索插入到管中之前，能夠將杆或纜索插入穿過該中心孔。可替代地，限制器構件能夠首先插入到管中，並且其次能夠將杆或纜索插入穿過該中心孔。可替代地，限制器構件能夠作為單個部件形成，該單個部件包括具有中心孔的圓筒，但是該部件能夠在該部件的壁的長度上，在該部件的外側表面和中心孔之間縱向開槽或開縫，使得限制器構件能夠縱向開口並且繞杆或纜索布置，而不需要將杆或纜索穿過該孔插入。

在能夠有助於將限制器構件安裝到巖石錨杆的管中的另一替代例中，限制器構件能夠以兩個分開的部件的形式形成。這些部件能夠是對稱或者非對稱的。因而，所述部件中的一個能夠包括突出部，或者兩個部件都能夠包括突出部的一部分，使得當該兩個部件被組裝在一起時，突出部完全地形成。這在組裝根據本發明的巖石錨杆時提供優勢。通過這種兩部件的布置結構，在杆或纜索以及擴展機構中的每一個被安裝到管中時，但是在杆或纜索已經被定位在其最終安裝位置處之前，限制器構件的第一部件能夠容易地插入到管中。可替代地，在該中間位置中，在管內存在易於將限制器構件的第一部件插入到管中的足夠空間。第一部件將包括限制器構件的中心孔的一部分，並且將定位在杆或纜索的一側上。

能夠通過將第二部件施加至杆或纜索的另一側而將限制器構件的第二部件插入到管中，並且隨著杆或纜索被推動至最終安裝位置，第二部件也能夠被推動。因而，第二部件能夠附接至杆或纜索或者繞杆或纜索放置在適當位置，並且能夠與杆或纜索一起推入到管中。限制器構件的尺寸能夠是這樣的，即：使得將需要力以將限制器構件的第二部件與其附接的杆或纜索推動到管中，因為隨著第二部件進入管，第二部件將開始與管的內側表面摩擦接合，並且隨著第二部件接近其在管內的最終位置，第二部件將摩擦接合限制器構件的第一部件。能夠通過普通的安裝器械，諸如錘子、木槌、氣動或者液壓機或者其它機械推動裝置來提供適當的安裝力。巖石錨杆的尾端的標準構造通常將包括第二部件的尾端能夠接合的墊圈。墊圈是附接至杆或纜索的尾端的錨固器的一部分，使得能夠向錨固器施加力，從而將杆或纜索插入到管中，並且錨固器和杆或纜索的向內移動導致限制器構件的第二部件的向內移動。

一旦安裝了第一和第二部件兩者，則第一和第二部件將接觸，並且限制器構件能夠與管的內側表面穩固地摩擦接觸。突出部將突出穿過管中的縱向裂縫，以與鑽孔表面接合。之後，限制器構件將以在杆或纜索和管斷裂的情況下限制杆或纜索從鑽孔彈出所需的方式起作用。

在本發明的一些形式中，第一和第二部件在安裝在管中時沿著在杆或纜索的任一側上的傾斜或成角度的表面接合。有利地，隨著兩個部件朝著彼此移動，第一和第二部件有效地楔合在一起，從而確保兩個部件之間的穩固連接。這有助於安裝，因為安裝開始階段所需的力是較低的(由於第一和第二部件之間的楔合直到兩個部件處於幾乎完全安裝位置之前都不發生)，並且隨著第一和第二部件接合併且開始楔合而增大。此外，在其中一個部件包括突出部時，該部件能夠被首先插入到管中。這是有利的，因為被焊接至管的尾端的環對這樣的突出部起障礙的作用，如果限制器構件不以兩部件的形式形成，由於這樣的突出部將突出超過環的內徑，所以否則限制器構件將需要變形來推動超過環。

限制器構件的第一和第二部件的傾斜或者成角度的表面能夠視需要為平滑面或者粗糙面，以便保持它們在巖石錨杆的操作期間不分離。第一和第二部件之間的摩擦負荷能夠足以將它們定位在一起，或者能夠採用適當的定位布置結構。例如，第一和第二部件能夠被膠粘在一起。可替代地，第一和第二部件中的一個或者兩者能夠在它們的尾端上包括唇部或指部，當限制器構件被完全安裝時，該唇部或指部定位在巖石錨杆的環的與限制器構件的其餘部分相反的一側上。可替代地，環能夠座置在限制器構件的尾端中的環形凹槽或通道內，從而定位限制器構件。限制器構件能夠視需要而與巖石錨杆的其它部件相互作用，從而定位限制器構件。上述布置結構還能夠應用於沿著成角度的表面不接合的第一和第二部件，以及應用於不包括下文所述的類型的突出部的第一和第二部件。

在另一替代中，限制器構件能夠以兩部件的形式形成，其中第一部件是本體，並且第二部件為突出部或者包括突出部。本體能夠包括限制器構件的大部分，或者能夠包括除了突出部之外的限制器構件的基本全部。在本體包括除了突出部之外的限制器構件的基本全部的情況下，本體能夠是管(tube)或者圓筒，該管或者圓筒繞杆或纜索延伸並且與其接合，並且可選地還能夠接合管的內側表面。本體和突出部能夠包括協作配合的連接器，用以將它們連接在一起。在一種形式中，本體能夠包括開口或多個開口，用以接納形成為從突出部的底側延伸的銷或多個銷或類似件。所述銷能夠形成用以提供與本體的卡扣連接。所述銷能夠替代地是單獨的帶螺紋的螺栓，所述帶螺紋的螺栓穿過突出部，並且與本體內的帶螺紋的開口螺紋連接。螺栓的頭部能夠座置在突出部中的凹部中，以便不與旨在接合鑽孔的壁表面的突出部的那一部分產生幹涉。

能夠採用將突出部連接至本體的其它布置結構。例如，本體的外表面能夠包括凹部，用以容納突出部的底部或者基部，或者突出部的底部或者基部能夠包括一個或更多個突出部，該一個或更多個突出部延伸到本體中的一個或更多個凹部或開口中。能夠使用膠水或者粘合劑。將採用的布置結構是這樣的布置結構，即，確保突出部相對於本體固定，但是允許突出部與本體分離，直到需要限制器構件的完全安裝。能夠形成這種一般類型的其它布置結構，並且這些布置結構在本發明的範圍內。

在本體包括除了突出部之外的限制器構件的大部分的情況下，本體能夠是部分地繞杆或纜索延伸並且接合杆或纜索的部分管(part tube)或部分圓筒。本體還能夠可選地接合管的內側表面。本體可以為圓筒，例如，該圓筒包括縱向裂縫或狹槽，在組裝這種形式的限制器構件時，突出部的基部延伸到所述縱向裂縫或者狹槽中。裂縫或者狹槽可以是楔形的，並且突出部的基部能夠具有互補形狀，用以在本體和突出部之間楔合連接。能夠形成這種一般類型的其它布置結構，並且這些布置結構在本發明的範圍內。

上述布置結構允許突出部由與本體不同的材料形成。這在其中通過限制器構件的不同材料增強與管的內部表面以及與鑽孔壁的表面的相應的摩擦接合的情況下可以是有利的。

上述形式的限制器構件的安裝能夠為通過將第一部件連接至杆或纜索，與形成在杆或纜索上的任何鄰靠部鄰靠。能夠在裝配第一部件之前或者之後將金屬箍模鍛(swage)在杆或纜索上。金屬箍能夠是被配合至杆或纜索並且然後模鍛到杆或纜索上的管段。墊圈能夠被定位成介於金屬箍和第一部件之間。然後，帶有組裝到杆或纜索上的除了第二部件(突出部)之外的所有固定物的杆或纜索能夠被插入到管中，之後第二部件能夠被配合至第一部件，並且然後完成限制器構件的安裝。

一種選項是以兩部件形式來形成上述布置結構的第一部件，與其中限制器構件由兩部件形成的早前的示例相同，但是在本發明的該後一形式中，突出部依然為分離的部件，用於在後面連接至第一部件，而與第一部件本身是否由兩個或更多個部件形成無關。

作為替代或者除了限制器構件和管的內表面之間的摩擦接合之外，管還能夠與限制器構件相互作用，以便在管在弱化區域斷裂時抵抗限制器構件和弱化區域以內的管的部分之間的相對移動。在本發明的一些形式中，管能夠在限制器構件已經被插入到管中之後向內變形，以便形成推入到限制器構件的側壁中的凹痕。為此，限制器構件必須由柔性或者有延展性的材料形成，並且在本發明的一些形式中，在由HDPE形成的限制器構件中提供這些特徵。同樣地能夠採用其它塑料材料。在本發明的這種形式中，側壁變形還有助於在巖石錨杆的操作期間維持第一和第二部件不分離。

在本發明的其它形式中，限制器構件和管的面對表面能夠被膠粘在一起，以在管斷裂時抵抗限制器構件和管的內側部分之間的相對移動。膠粘能夠與上述類型的變形結合。

應明白，限制器構件將由這樣的材料製成，所述材料不被預期本身在負荷下斷裂。因而，雖然杆或纜索以及管能夠斷裂，但是限制器構件將保持其結構和整體性，並且將在斷裂期間維持與鑽孔壁，以及可選地與管的內表面的摩擦接合。限制器構件能夠由其製成的上文引用的塑料材料被預期用以確保限制器構件在杆或纜索以及管斷裂的情況下本身將不斷裂。

提供接合面對的鑽孔壁表面的突出部還在將巖石錨杆安裝到鑽孔中時向限制器構件自身施加壓縮力，其有利地起作用，以將兩部件式的限制器構件的第一和第二部件維持在一起。限制器構件與杆或纜索接合地繞杆或纜索延伸。上文已經通過將限制器構件的一個端部接合或者鄰靠在其上的金屬箍模鍛至杆或纜索而給出一種接合形式。與杆或纜索的接合有必要足以在管以及杆或纜索斷裂的情況下防止杆或纜索從鑽孔彈出。在限制器構件和杆或纜索之間的接合能夠採取任何適當的形式。在巖石錨杆包括杆而非纜索的本發明的一些形式中，杆將通常包括沿著杆長度的表面突肋或者螺紋。這些表面突肋或者螺紋不是巖石錨杆的操作必然需要的，而是作為用於巖石錨杆構造的類型的杆的正常部件而提供。當採用這種類型的杆時，能夠在限制器構件繞著安裝的杆的那一段中移除突肋或者螺紋，從而確保在杆和限制器構件之間實現緊密配合。然而，杆和限制器構件之間的配合不需要如此緊密，以防止或者顯著地限制杆的致動擴展器機構的移動。通常通過旋轉該杆或者在杆上軸向拉動來致動擴展器機構，並且杆和限制器構件之間的配合不能夠到防止這種移動的程度。

從限制器構件繞著安裝的杆的那一段移除突肋或者螺紋還允許其餘的突肋形成鄰靠部，限制器構件的前端能夠在巖石錨杆的安裝狀態下鄰靠在該鄰靠部上。有利地，這是能夠形成鄰靠部的簡單方式。通過這種鄰靠部，杆不能被彈出，同時限制器構件被保持穩固地固定在管內。在管的內側表面和限制器構件的面對表面之間的，以及在限制器構件的孔和杆之間的配合的緊密性優選地足以使鄰靠螺紋在巖石螺杆的操作期間不推入到限制器構件的孔中。

應明白，能夠採用任何形式的鄰靠部，並且它們能夠與杆一體地形成，或者作為杆的附加物。鄰靠部還能夠被應用於在巖石錨杆中使用的纜索。從限制器構件繞著安裝的杆的那一段移除突肋或者螺紋是一種形成鄰靠部的方式，而其它替代包括在杆中形成突出部，諸如通過對杆卷邊，或者如上所述的那樣通過將金屬箍模鍛在杆或纜索上。

附圖說明

為了可以更充分地理解本發明，現在將參考附圖描述一些實施例，其中：

圖1是現有技術的巖石錨杆的透視圖。

圖2是圖1的巖石錨杆的截面圖。

圖3是根據本發明的一個實施例的限制器構件的透視圖。

圖4是安裝在巖石錨杆的尾端中的圖3的限制器構件的透視圖。

圖5是圖4的布置結構的截面圖。

圖6示出了安裝了根據本發明的限制器構件的一個部件的巖石錨杆的尾端。

圖7示出了圖6的布置結構，其中限制構件的第二部件被定位以用於安裝。

圖8是圖7的布置結構的截面圖。

圖9和10是圖3的限制構件的分離部件的透視圖。

圖11是根據本發明的另一實施例的限制器構件的透視和分解圖。

圖12是安裝在巖石錨杆中的圖11的限制器構件的截面圖。

圖13示出了杆的帶有通過模鍛而附接的金屬箍的那一段。

具體實施方式

圖1是與根據本發明的限制器構件一起使用的示例巖石錨杆的透視圖。巖石錨杆10包括伸長的、通常為圓形的管11，管11包括縱向裂縫12，該縱向裂縫12使得管11能夠徑向擴展。管11具有前端13和尾端14。擴展器機構15被設置在管11內，處在前端13區域中，並且可操作用以施加趨向於使管11的至少前端13徑向擴展的負荷。擴展器機構15能夠採取任何適當的形式，並且包括楔形布置結構，該楔形布置結構包括至少一對楔元件，該至少一對楔元件隨著它們相對於彼此移動而擴展。

巖石錨杆10還包括杆16，所述杆16被縱向地設置在管11內，並且所述杆16在一端處與擴展器機構15連接，而在另一端處與整體由標識符17指示的錨固布置結構連接。在巖石錨杆的一些形式中，杆16的連接至錨固布置結構17的端部通過楔形布置結構連接。

錨固布置結構包括被焊接至管11的尾端14的環18、墊圈19、被擰到杆16的尾端上的螺母20、以及定中插塞21。螺母20是盲孔螺母，該盲孔螺母被擰到杆16的端部上，但是一旦螺母20完全旋轉到杆的端部上，螺母將不再相對於杆16進一步旋轉。因此，螺母20的進一步旋轉導致杆16旋轉。為了進一步的附接安全性，螺母20能夠被膠粘至杆16的端部。

在所示的巖石錨杆10中，螺母20在一個方向上的旋轉使杆16在引起擴展器機構15擴展的方向上旋轉。巖石錨杆的可替代形式能夠包括纜索而非剛性杆16，並且在那些布置結構中，通過向纜索施加拉力而使擴展器機構15擴展。

在圖1中未示出巖板，巖板通常將座靠在環18的面對巖層的側面上並且支承頂靠在巖石錨杆10已經安裝到的巖層的端面上。巖板將由巖石錨杆施加至該巖板的負荷分散在與巖石錨杆10安裝到其中的鑽孔的開口緊鄰的巖壁上。

在圖2中示出巖石錨杆10的截面圖，並且該圖也示出關於這些巖石錨杆的使用已經遇到的問題。在圖2中，擴展機構被示出包括一對楔元件25和26。楔元件25以螺紋接合方式連接至杆16，而楔元件26諸如通過焊接而固定至管11的內側表面。應明白，在圖2的巖石錨杆10的定向中，楔元件25相對於楔元件26向下移動將導致擴展器機構15擴展，從而引起管11至少在擴展器機構15的區域中徑向擴展。通過旋轉螺母20來使杆16旋轉，從而使楔元件25相對於楔元件26向下移動。楔元件25和26之間的相互作用防止元件25與杆16一起旋轉。

圖2還示出座靠在環18的內側表面上的巖板27。圖2中所示的焊接處於環18和管11之間。已經關於圖1描述且在圖2中出現的其它特徵保留相同的附圖標記。

圖2的巖石錨杆10的截面圖是從圖1中所示的修改的，以示出巖石錨杆10在三個的位置處的斷裂。首先，管11已經鄰近環18斷裂。其次，杆16已經斷裂，並且現在包括分離的前部29和尾部30。第三，管11已經鄰近杆部分29的自由端斷裂。這種斷裂通常在杆16斷裂時發生。由於第一和第二斷裂，所以包括杆16的尾部30、錨固機構17、管11的小部分31以及巖板27的巖石錨杆10的那一部分都能夠在負荷下從巖石錨杆10插入其內的鑽孔32彈出。

應明白，儘管管11在兩個位置處斷裂，但是在斷裂之間的管11的部分33在鑽孔32內保持在適當位置而不被彈出，這是因為管11的該部分33與鑽孔32的內部表面保持摩擦接觸。

杆16的斷裂能夠發生在沿著杆16的長度的任何部位處。然而，已經發現管11的斷裂發生在管的已經通過將環18焊接至管的動作(action)而弱化的區域中。該動作通常以弱化該區域中的管的強度的方式來改變與環18相鄰的管11的強度。弱化作為在焊接期間產生的熱的結果而發生，並且該區域也被稱為「熱影響區域」。熱影響區域通常將發生在環18的約20mm內。

本發明在於一種採用限制器構件的巖石錨杆，並且在圖3中示出該構件的一種形式。限制器構件35以兩個部件36和37的形式形成，並且包括從部件36突出的一體的突出部38。除了突出部38之外，限制器構件35如圖所示為部分圓筒形(part cylindrical)，但是在本發明的其它形式中，限制器構件35能夠是非圓筒形管狀的。限制器構件35為圓筒形(除了突出部之外)，以適配限制器構件35要插入到其中的管11的內徑。

限制器構件35還包括中心孔39，該中心孔39具有與本發明對其應用的巖石錨杆的杆的外徑基本相同的直徑。同樣地，孔的形狀能夠與圖3中所示的不同，從而適配非圓形的杆，諸如正方形或者六邊形的杆。

圖4在透視圖中示出了根據本發明的巖石錨杆40的尾端，並且示出了延伸穿過管42的縱向裂縫41的突出部38。巖石錨杆40包括環43、墊圈44和螺母45，所述環43、墊圈44和螺母45與巖石錨杆10的相同特徵具有相同的操作。

圖5在截面圖中示出圖4的布置結構，並且該圖還示出限制器構件35繞杆47的緊配合。繞杆47的配合是緊密的，但是不防止杆47在需要使巖石錨杆10的楔元件25相對於楔元件26移動以使擴展器機構15擴展時旋轉。限制器構件35能夠繞杆47松配合，或者如圖所示緊密配合。緊密配合是優選的。圖5還示出了限制器構件35的外表面與管42的內側的面對表面形成接合。這種接合是可選的，但是如果提供，則優選的是顯著的摩擦接合。

當比較圖2和5的巖石錨杆時，能夠看出限制器構件35延伸遠超過這樣的部位，即：在該部位處，管11已經在附圖標記31處斷裂。在所示實施例中，限制器構件在弱化區域的任一側上延伸，但是在可替代實施例中，限制器構件能夠僅在弱化區域的朝向管的前端13的一側上延伸。限制器構件能夠與環18或者43間隔開，諸如與環間隔開最多約650mm。

此外，對於全部或者至少大部分長度，限制器構件35與管42的內側表面摩擦接合地延伸。因而，限制器構件35在管的弱化區域或者熱影響區域(在圖4中標以HAZ)以內並且遠超過該弱化區域或熱影響區域接合管42的內側表面。

限制器構件35的所示形式還包括突出部38，用於限制巖石錨杆40的尾端從鑽孔彈出。突出部38被形成為摩擦接合巖石錨杆40插入到其中的鑽孔的內側表面。突出部38具有包括多個倒鉤46的輪廓，所述多個倒鉤增強與鑽孔壁(圖2中的壁32)的摩擦接合。倒鉤46橫跨突出部38側向地延伸，並且傾斜，使得限制器構件在彈出方向上的移動導致倒鉤46趨向於在該移動發生時夾緊或者咬入到鑽孔壁中。

圖5還示出在限制器構件35以內的杆47的一段上形成在杆47的外表面上的突肋49。突肋49已經被從杆的限制器構件繞著安裝的那一段移除，並且這允許突肋49形成鄰靠部，限制器構件35的前端能夠在巖石錨杆的安裝狀態下鄰靠在該鄰靠部上。通過該鄰靠，限制了杆47的彈出，同時限制器構件35保持穩固地固定為與管42的內側表面以及與巖石錨杆40安裝在其中的鑽孔的壁表面32處於摩擦接合。在管42的內側表面與限制器構件35的面對表面之間的，以及在限制器構件35的孔39與杆47之間的配合的緊密度優選地足以使突肋49在巖石錨杆40的操作期間不會推入到孔39中。如上所述，能夠採用其它形式的鄰靠部。

因而，在所示意的布置結構中，與杆16的斷裂結合的在HAZ區域處的斷裂不會使管42的尾端以及在該尾端處的部件和附件從鑽孔彈出。相反，限制器構件35維持在HAZ以內的管42的內側表面和杆16之間的摩擦連接，以及與壁表面32的摩擦連接，使得杆部分30及相關聯的部件和附件的彈出受到抵抗並且最優選地受到限制。

為了易於安裝，限制器構件35的兩部件式布置結構是優選的。參考圖6和7，當杆47未被完全插入到管42中時，第一部件36繞杆47安裝到管42中。部件36更容易地首先安裝到管42中，因為如果限制器構件35形成為單件，則難以經過環43將突出部38插入。應明白，如果限制器構件35完全形成為圓筒，則構件的插入的難度不是那麼難。然而，當包括突出部時，兩部件式構造是優選。

在如圖6中所示地將第一部件36插入到管42中的情況下，能夠安裝第二部件37，並且隨後杆47能夠被推入到管42中，從而採取圖4中所示的位置。在圖7中，示出了部件37被定位成在前端位於管42的開口52處並且尾端與凸緣53鄰靠接合的情況下插入。隨著杆47被推入，部件37被推入到管42中。

通過提供定位在環43的尾側上的唇部或指部50，防止了部件36從圖6的安裝位置移動。圖8在截面圖中示出了圖6的布置結構，並且示出了環43座置在與指部50相鄰的凹槽51中。

此外，由於在第一部件36和第二部件37之間的傾斜接合表面，所以第二部件37不接合第一部件36，直到接近部件37完全插入到管42中為止。圖9和10分開地示出第一部件36和第二部件37，並且示出了相應的傾斜接合表面54和55，傾斜接合表面54和55在第一部件36和第二部件37的接合形式中形成傾斜接合線56(參見圖3)。在這些圖中示出接合表面54和55是平滑的，但是在本發明的其它形式中，那些表面能夠是粗糙的，用以促進部件36和37之間的更牢固接合。可替代地，所述表面中的一個表面54或55能夠包括淺凹和其它突出部，使得所述淺凹和突出部在部件36和37的連接形式中匹配。更進一步地，為了接合的目的，表面54和55能夠帶臺階或者以其它方式成形。

在圖11中示意了本發明的可替代布置機構，其中限制器構件以兩部件的形式形成。在該圖中，限制器構件60包括在圖11中形成為圓筒61的第一部件，該圓筒61為完全圓筒(complete cylinder)並且包括中心且圓形的孔62。圓筒61包括一對間隔開的開口63，從突出部66的底側65延伸的卡扣連接器64能夠進入到所述一對間隔開的開口63中並且被卡扣在其中。突出部66包括在早前的圖中示出為倒鉤46的類型的一組倒鉤67。倒鉤67以與倒鉤46相同的方式操作，用以接合鑽孔壁的壁表面。

圖12示出了巖石錨杆的尾端的截面圖，限制器構件60已經配合到該巖石錨杆。為了清楚的目的，在鑽孔的外側示出圖12的圖示。

圖12示出了管70，該管70像早前的管11和52那樣包括縱向裂縫，突出部穿過所述縱向裂縫延伸。杆71縱向地設置在管70內，並且延伸至包括螺母72的錨固布置結構。杆71延伸穿過墊圈73以及被焊接至管70的外側表面的環74。螺母72、墊圈73和環74中的每一個都根據早前實施例的等同特徵操作。

限制器構件60的圓筒61繞杆71的尾部設置。與圖5的布置結構不同，杆71的突肋75沒有在限制器構件60的區域中移除，相反，突肋75沿著杆71繼續延伸至杆的端部，並且在限制器構件60和杆71之間的鄰靠通過模鍛(swage)到杆71上的模鍛金屬箍76來提供。圖13示意了杆71的金屬箍76模鍛到其處的部分。金屬箍76能夠例如是模鍛到杆71的如圖所示的適當位置中的一段長度的管(例如，30mm)。

插入在金屬箍76和圓筒61的面對端77之間的是墊圈78。圓筒61的相對端79被示出與墊圈73接合。

圖12示出了與圓筒61連接配合的突出部66。從圖11和12中能夠看出，卡扣連接器64具有頸部80和頭部81，頭部81在中央裂開。連接器64還是彈性的，使得頸部和頭部的相對側能夠隨著連接器64穿過較小直徑區段D1進入開口63而朝著彼此向內偏移，並且然後能夠張開、展開或向外偏移，使得頭部81偏移到開口63的較大直徑區段D2中。這將頭部81卡扣在較大直徑區段D2中，並且將突出部66固定至圓筒61。

圖11至13所示的布置結構提供了將限制器構件60配合在適當位置的可替代布置結構。那些圖的布置結構允許在金屬箍76被模鍛到杆71上之前或之後將圓筒61配合至杆71，並且一旦配合，杆71和相關聯的部件就能夠被完全插入到管70中。如果圓筒61的外徑稍微小於管70的內徑，則杆及其相關聯的部件的插入將不存在阻力。對於圓筒61的外徑的替代是與管70的內徑輕微摩擦配合，或者甚至是的過盈配合，並且在那些情況下，將需要將圓筒61強制推入到管70中。

一旦杆71已經被定位在管70內，就能夠通過將卡扣連接器64插入到開口63中而將突出部66配合至圓筒61。一旦連接器64張開或者向外展開，使得頭部81移動到開口63的較大直徑D2，突出部66就被穩固地連接至圓筒61。

圖12的組件然後能夠被插入到鑽鑿到巖層中的鑽孔中，並且當突出部66的外部帶倒鉤的表面67接合面對的鑽孔壁時，其將趨向於將圓筒61朝向管70的相對內表面推動並將增加在圓筒61和管70之間的摩擦接合。因此，在突出部66的倒鉤表面67和鑽孔壁的面對表面之間將存在摩擦阻力，並且在圓筒61和管70的內側表面之間將存在摩擦接合。所有的阻力都將趨向於在杆71和管70兩者都斷裂時抵抗杆71的一部分以及螺母72、墊圈73和環74的彈出。

在關於限制器構件35的兩部件式構造的討論之後，將容易理解的是，圓筒61也能夠形成為多個部件，所述多個部件形成完整的圓筒61或者部分圓筒。

此外，將容易理解的是，卡扣連接器64僅是突出部66能夠被連接至圓筒61的一種方法，並且能夠採用諸如在上文中討論的其它布置結構。

除了特別描述的那些之外，本文所述的發明可允許多種變體、改型和/或添加，並且應理解，本發明包括落入本公開的精神和範圍內的所有這些變型、改型和/或添加。