[实用新型]自钻岩栓

说明书

技术领域

本发明涉及岩栓(rock bolts)和用于安装岩栓的方法，特别是涉及适于使用在采矿和采掘工业中用于提供顶板和墙壁支护的岩栓。该发明已主要发展用于使用在采矿应用中的岩栓，并且关于该应用将在下文中进行描述。然而，应理解的是本发明并不仅仅局限于采矿应用。 

背景技术

如今，岩栓是一种用于支撑隧道和矿井顶板以及墙壁的常见装置。现实中可以获得包括钢质、玻璃纤维和塑料岩栓在内的各类岩栓。岩栓通常由伸长轴组成，该伸长轴被锚定入岩石或煤炭中的钻孔内，以便对该岩体或煤层提供加固的支撑。 

岩栓能通过与钻孔本身内表面的摩擦接触来被锚定入该钻孔内。例如，美国专利号5,219,248公开了一种矿顶膨胀式锚杆，该锚杆具有与钻孔壁接合而形成的两个相同的、物理上分为两部分的传统锥形凸轮插头和径向可膨胀外壳。在使用过程中，该锚杆进入孔中时只有受到很小的或者不受摩擦阻力，直到向外延伸的部分在孔的入口处与岩层表面相接触。螺栓的继续推进会引起杆体部分(bail portions)内部的变形。由于杆体材料的弹性特性，杆体的末端趋于与钻孔壁紧紧地接合在一起，该末端的锐边和锐角能加强这种接合。通过旋转螺栓能固定锚杆以沿着螺栓的螺纹向下移动插头(plug)，迫使两个外壳部分的叶片与钻孔壁紧紧地接合。 

然而，这种结构的一个缺点是需要用另外的部件将两个外壳部分或楔子固定在一起，例如(在US 5,219,248中公开的岩栓的例子中)延伸通过两片外壳部分中的孔的螺柱。这些螺柱并不配备坚固的连接工具，并且所述另外的部件增加了生产成本和安装时间。另外，在该专利说明书中的岩栓实施例不是自钻型岩栓，在该岩栓被插入之前，需要预钻孔，这增加了安装时间。这种岩栓不 能容易地被重新配置以用于自钻，因为固定所述楔子的螺柱几乎不太可能经受得起钻孔操作的旋转力，从而会在该操作期间导致岩栓的毁坏。 

国际专利申请号WO00/47871也公开了一种岩锚，其被配置为插入预钻孔或类似物以便锚定在其中。该岩锚包括伸长的主体构件，该主体构件限定纵向楔形表面，这种楔形表面在所述岩锚的前端的方向上向外成锥形，以及楔形构件，该楔形构件限定与所述楔形表面滑动地配合的滑动面，以便所述楔形构件从第一缩回位置和延伸位置可沿着楔形表面移动，在所述第一缩回位置，所述楔形构件被设置成大体上与所述主体构件的侧边范围(lateral extent)具有同等范围或在该侧边范围之内，在所述延伸位置，所述楔形构件从所述主体构件侧向延伸以接合钻孔的内表面，并且在钻孔内部楔住所述主体构件。具有以弹性指形结构形式的致动器工具以用于在使用中将楔形构件移动至延伸位置。 

如同US 5,219,248一样，这种结构的缺点是楔形构件是由另外的部件固定的，在这个申请中是允许所述楔形构件滑动的带或者条(优选为易碎的)。所述带不太可能有足够的强度来在自钻岩栓操作期间(该操作会导致楔形构件的毁坏)将楔形构件保持在适当位置(in position)，并且因此这种结构不适于被容易地修改成自钻型岩栓。另外的部件例如所述带还增加了生产成本和安装时间，以及使用的复杂性。 

如上所述，这些传统类型的岩栓的缺点是在将岩栓插入并固定在岩体或煤层中之前需要预钻钻孔。为了克服这个问题，自钻岩栓或岩锚，特别是那些在矿山和隧道建设行业中具有初始化学连接和适配性的与钻孔工具和旋转夹盘一起使用的岩锚，是众所周知的。 

最初这种自钻岩栓主要是化学固定的。 

这种化学固定(chemically set)的岩栓的一个例子是由列支敦士登的喜利得公司生产的并以商标OneStep出售的岩锚(HILTI HOS-W 250/320)。这种岩锚包括一体的粘合剂筒并且是一种单一动作(或者一步)岩锚，借此该岩锚能够被驱入到适当位置(无需预先钻孔)。该锚包括中空管，该中空管一方面用作钻杆，另一方面，当形成为化学连接锚时，该中空管能使得树脂将该锚定入岩体或煤层面中。然而，这种岩锚的一个缺点是，虽然其具有一步的动作，但是该岩锚不是很适合煤层面，因为其包含有快速固化的化学树脂，该树脂会 产生足够的热量而引发火灾。另外，与粘合材料相比，通过所述具有较差的粘合剂的一体的粘合剂筒所能施加的化学材料是有限的。