CN101198764B - 流体回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及扩张和/或排空锚杆部件的装置及方法和安置锚杆的方法。在此，锚杆栓部(2)由于压力提高(充胀压力)在钻孔中扩张，从而使锚杆栓部的外表面顶靠到钻孔壁上并由此使岩石锚杆(1)在钻孔中固定。通过一个与转接器(6)连接的气体输入装置，可以在锚杆栓部(2)扩张之前和/或之后将处于压力下的气体尤其是压力空气加入到锚杆栓部中。压缩的气体在拆下转接器(6)以后卸压(压力平衡)，并使锚杆栓部(2)内的流体几乎完全从锚杆(1)中排出去。

Description

流体回收系统

技术领域

本发明涉及一种用于扩张和/或排空锚杆的部件的装置，该锚杆尤其是摩擦管锚杆或可扩张的摩擦管锚杆类型的岩石锚杆。

此外本发明还涉及一种用于排空锚杆的部件的方法，该锚杆尤其是摩擦管锚杆或可扩张的摩擦管锚杆类型的岩石锚杆。

此外本发明还涉及一种用于安置锚杆的方法，该锚杆尤其是摩擦管锚杆或可扩张的摩擦管锚杆类型的岩石锚杆。

背景技术

已知的是，将具有可扩张部件的锚杆置入钻孔中，用于石块和地面的固定或防护，例如在隧道建设或者坡地防护方面。这种锚杆，尤其是摩擦管锚杆或可扩张摩擦管锚杆，以商品名“Swellex”(制造商Atlas Copco MAI GmbH)为人所知。作为可扩张的部件，这种锚杆尤其是具有可扩张的锚杆栓部，其外表面在扩张状态顶靠到钻孔壁上并由此使锚杆在钻孔内固定。锚杆栓部的扩张可以通过水来实现，使水借助泵通过一可拆除的转接器有压力地加入到锚杆栓部中。

在将扩张介质尤其是水压入以后，在锚杆栓部中被压缩的空气起到使水在拆除转接器以后再从锚杆栓部中压出去的作用。但已经证实不利的是，水是不可控的并且只能部分地从锚杆栓部中排出。一定量的残余水保留在锚杆栓部中并且会与在锚杆栓部中所含有的空气一起引起腐蚀过程，这对锚杆尤其是摩擦管锚杆的寿命起到不利影响。

发明内容

因此本发明的目的是，提供一种开头所述形式的装置以及方法， 借此能够尽可能地避免上述缺陷。

为此，本发明提供一种用于扩张和/或排空锚杆的部件的装置，该锚杆用于石块和地面的固定或防护，所述装置具有一个锚杆板和一个可拆除地设置在锚杆上的转接器，该转接器不仅通过至少一个流体管道与泵连接而且还与可扩张的部件连接，其特征在于，所述转接器直接或间接地与一气体输入装置连接，该气体输入装置能够将气体在压力下输送给所述可扩张的部件，使得流体从可扩张的部件中导出。

相应地，本发明提出一种用于排空锚杆的以流体充满的部件的方法，该锚杆用于石块和地面的固定或防护，其特征在于，将气体在压力下输送给要被排空的部件，并且，在气体从要被排空的部件中排出时使流体从这些部件中导出。

此外，本发明还提出一种用于安置锚杆的方法，该锚杆用于石块和地面的固定或防护并且具有可扩张的部件，其中，在所述部件设置在事先构成的钻孔中以后，借助流体通过使用内部压力来扩张部件，其特征在于，在输入压缩气体的情况下使流体从可扩张的部件中导出。

在锚杆尤其是在作为可扩张的摩擦管锚杆构造的岩石锚杆中，具有可扩张的部件(“Swellex”型锚杆)和可拆除地设置在锚杆上的转接器，该转接器不仅通过至少一个流体管道与泵连接而且还与可扩张的部件连接，按照本发明，使转接器直接或间接地与一气体输入装置连接。因此，在可扩张的部件扩张(膨胀)并且至少部分地以流体充填以后，为了进行排空，可以将气体在压力下输送给可扩张的部件。气体在可扩张的部件里面膨胀并且强制地将流体从锚杆中顶压出去。必要时可以重复这个过程，直到完全排空流体。由此几乎可以完全抑制在锚杆栓部中由于空气和水的共同作用而发生的腐蚀过程，从而显著提高了锚杆寿命。

按照本发明，处于压力下的气体的加入，尤其是压力空气的加入，不仅可以在锚杆用扩张流体加载之前进行而且也可以在此之后进行。结果是，与已知方法(在已知方法中，仅仅是在锚杆内处于正常气压的空气体积受压缩)不同，在以流体加载之前在人为地产生过压的情 况下，在压力平衡以后只有非常微少的残余水留在锚杆里面。加入到可扩张的部件里面的流体可以在扩张之后几乎完全地和受控地排出去，并且必要时可以重新使用，以扩张其它锚杆的部件。

附图说明

由下文参照附图的描述给出本发明装置以及本发明方法的其它细节、特征和优点，在附图中示出了优选的实施形式，其中：

图1以示意性的纵向视图表示出一个岩石锚杆的实施例，

图2示出图1中的岩石锚杆的横截面图，

图3示出图1中的岩石锚杆，具有一个套装上的转接器，

图4以示意图示出按照本发明的用于扩张和/或排空岩石锚杆的部件的装置的实施例。

具体实施方式

在图1中示出了一个岩石锚杆1，在该锚杆中可以使用按照本发明的装置以及按照本发明的方法。所示实施例对应于可扩张的摩擦管锚杆，例如由US 4,459,067A已知的那样并且也称作“Swellex”。该岩石锚杆1为了石块和地面的固定或防护而被插进钻孔中并且固定在其内。

该岩石锚杆1主要包括一个可扩张的部件，它在靠近钻孔外端部的末端(在图1中右侧)上具有一个套3，并且在另一末端部通过一个端套4封闭。可扩张的部件尤其可以是锚杆栓部2，如图2所示，它通过一个在纵向上向内折叠的管构成，其具有基本上呈Ω形的轮廓。该锚杆栓部2可以通过在折叠的管内部提高压力被扩张，使得管的外表面顶靠到钻孔壁上并且由此使岩石锚杆1固定在钻孔里面。

在套3中设置了一个开口，例如一个孔5，其功能在下面还要描述。

当然，在本发明的范围内，也可以采用其它形式和结构的锚杆，而非所述的摩擦管锚杆，而首选的是开头所述类型的锚杆。作为示例 要列举一种实施形式，它以“Swellex Hybrid”(制造商Atlas CopcoMAI GmbH)为人所知。这种岩石锚杆的特点是，刚性的锚杆杆部/管部的多个段通过接合元件相互连接，并且，在置入钻孔中的这样构成的锚杆杆部的(前)端处仅仅设置一短段的可扩张的部件，如上面所述的锚杆栓部2。

岩石锚杆1可以在其位于钻孔开口的末端处带有一个锚杆板，它在地面或石块侧支承在套3上。

在将岩石锚杆1连同安好的锚杆板置入钻孔里面以后，如图3所示，在套3上设置一个转接器6。在一个优选的实施例中，转接器6作为充胀转接头(Inflationadapter)插套到或旋拧到套3上。该转接器6通过一个流体管道尤其是膨胀管道7以及通过一个流体管道尤其是固定压力管道8与泵9连接。为了提高锚杆栓部2内部的压力，该泵提供最好100至500bar、尤其是240至300bar的流体工作压力(充胀压力)供使用。

来自固定压力管道8的流体在转接器6内部使两个密封环10这样顶压到一起(固定压力)，使得产生的密封环10膨胀顶压套3并且固定地和对充胀压力密封地包围套。接着，流体从膨胀管道7通过输入孔11流向位于两个密封环10之间的密封空间里面的孔5，进入锚杆栓部2里面并且开始充填该锚杆栓部。在此情形下，锚杆栓部2的Ω轮廓被展开，从而使锚杆栓部2的外表面顶靠到钻孔壁上并由此使岩石锚杆1固定在钻孔中。在完成展开时，此时流体工作压力约为240至300bar，锚杆栓部轮廓达到一种接近圆形的横截面。

因为在实践中钻孔具有比完全扩张的锚杆栓部2更小的直径，因此锚杆栓部不能完全展开，从而使其在保持纵向折叠的条件下顶压钻孔壁。所形成的纵向折叠的优点是，它由于存在刚性而起到提高稳定性的作用。通过在至少6秒的时间段上保持工作压力，使锚杆栓部2按照钻孔壁的不规则情况进行施压，并在钻孔中形成一种摩擦和形状锁合的连接。

图4示出，转接器6是如何通过膨胀管道7和固定压力管道8与 泵9连接的。泵9则又与一流体供应管道12连接。在膨胀管道7中设置一个阀门13，通过它来调节流体到转接器6的输入和从中的排出。

此外，按照本发明规定：转接器6与一气体输入装置连接，它在所示实施例中例如由另一流体管道尤其是气体管道14和一个压缩机15构成。该压缩机15可以是一个空气压缩机或者与一个压缩空气容器连接。在所示实施例中，气体管道14从压缩机15出发不直接通到转接器6，而是终结在转接器6与阀门13之间区域内的膨胀管道7中。在气体管道14中设置一个阀门16，通过它来调节气体流量。所述阀门13、16以及泵9和压缩机15通过一个控制单元17进行控制。

按照本发明，所述装置是作为用以回收锚杆栓部2扩张介质的系统起作用，尤其是作为水回收系统。借助压缩机15，可以经由转接器6将压缩空气压进锚杆栓部2中，它在膨胀时使剩余的和不期望的流体部分从锚杆栓部2中导引到膨胀管道7中。按照本发明，可以在用流体加载锚杆1之前和/或之后加入处于压力下的气体，尤其是压力空气。

为了在锚杆栓部2扩张后加入尤其是压力空气，具体地，在锚杆栓部2扩张以后通过固定压力管道8来保持固定压力即流体压力，用于使密封环10顶压到一起，并且使充胀压力、即优选240至300bar的流体工作压力下降。在这个工艺时刻，打开在膨胀管道7中的阀门13并且关闭在气体管道14中的阀门16。

如果流体绝大部分从锚杆栓部2流出/顶压出去，则在下一步骤中关闭阀门13并打开阀门16，从而使气体尤其是空气通过气体管道14和膨胀管道7导入到转接器6中，并由此导入到锚杆栓部2里面。此时还总是保持着固定压力。

接着，再关闭阀门16并且打开阀门13，从而使压进锚杆栓部2里面的气体经由膨胀管道7排出，同时使残余流体从锚杆栓部2中压出去。

必要时重复上述过程，直到流体(例如水)被完全排空。为了从套3上拆除转接器6而使固定压力下降。

与目前的设计类似，尤其是与所述的在气体及流体输入到锚杆栓部2时的阀门调节类似，按照本发明也存在这种可能性，即，特别是使压力空气在锚杆栓部2扩张之前便已被加入已经插到钻孔里面的尚还空着的锚杆1中。

接着，用扩张流体对锚杆1加载并使其通过压力扩张。展开轮廓并且使锚杆1在形成摩擦和形状锁合连接的情况下贴靠到钻孔壁上。在这个过程期间，事先压入的空气受到压缩。在锚杆栓部2扩张以后去除转接器6。压缩的空气卸压(压力平衡)并且使在锚杆栓部2内的流体从锚杆1中排出去。

与压缩位于锚杆1中在正常气压下的空气体积的方法不同，在用流体加载之前强制产生过压的情况下，在压力平衡以后只有非常微少的残余水滞留在锚杆1中。由此使锚杆1的内部几乎是干燥的。

由锚杆栓部2中排出的流体可以由泵9或者是通过排出管道18导入到一个容器中或者是直接在一个封闭的回路中进行导引。

概括地，在使用按照本发明的装置和按照本发明的方法的情况下，用于安置岩石锚杆1的实施例可描述如下：

在将包括锚杆栓部2的岩石锚杆1尤其是可扩张的摩擦管锚杆1首先以端套4插进此前产生的钻孔中以后，在套3上设置一个具有液体输入及排出口的转接器6。一方面，通过固定压力管道8产生一固定压力，它使转接器6固定在套3上。另一方面，通过膨胀管道7使流体流入到锚杆栓部2中并且开始充填这个锚杆栓部。在此，锚杆栓部2由于压力提高(充胀压力)在钻孔中扩张，从而使锚杆栓部的外表面顶靠到钻孔壁上，并由此使岩石锚杆1在钻孔中固定。

通过一个与转接器6连接的气体输入装置，可以在锚杆栓部2扩张之前和/或之后将处于压力下的气体尤其是压力空气加入到锚杆栓部中。压缩的气体在拆下转接器6以后卸压(压力平衡)，并使锚杆栓部2内的流体几乎完全从锚杆1中排出去。

Claims (16)

1.用于扩张和/或排空锚杆(1)的部件(2)的装置，该锚杆用于石块和地面的固定或防护，所述装置具有一个锚杆板和一个可拆除地设置在锚杆(1)上的转接器(6)，该转接器不仅通过至少一个流体管道(7，8)与泵(9)连接而且还与可扩张的部件(2)连接，其特征在于，所述转接器(6)直接或间接地与一气体输入装置连接，该气体输入装置能够将气体在压力下输送给所述可扩张的部件，使得流体从可扩张的部件中导出。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气体输入装置由一个气体管道(14)和一个压缩机(15)构成。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述压缩机(15)是一个气体压缩机和/或与一个具有压缩空气的容器连接。

4.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，在流体管道(7)中设有一个阀门(13)。

5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，在气体管道(14)中设置一个阀门(16)。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，在流体管道中设有一个阀门，所述流体管道(7)中的阀门(13)和所述气体管道(14)中的阀门(16)与一个控制单元(17)连接。

7.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述气体管道(14)在所述流体管道(7)中的阀门(13)与所述转接器(6)之间的区域内通到流体管道(7)中。

8.用于排空锚杆的以流体充满的部件的方法，该锚杆用于石块和地面的固定或防护，在所述方法中使用如权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，将气体在压力下输送给要被排空的部件(2)，并且，在气体从要被排空的部件(2)中排出时使流体从这些部件中导出。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在输入和排出气体期间，保持作用于转接器(6)上的固定压力。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，为了将气体输入到要被排空的部件(2)中，使一个流体管道(7)中的阀门(13)关闭并使一个气体管道(14)中的阀门(16)打开。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，在气体输入到要被排空的部件(2)以后，使所述气体管道(14)中的阀门(16)关闭并使所述流体管道(7)中的阀门(13)打开。

12.如权利要求8至11中任一项所述的方法，其特征在于，从要被排空的部件(2)导出的流体在一个封闭的回路中进行导引。

13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，为了拆除转接器(6)，使固定压力下降。

14.如权利要求8至11中任一项所述的方法，其特征在于，在部件(2)扩张之前和/或之后，将处于压力下的气体输送给要被排空的部件(2)。

15.如权利要求8至11中任一项所述的方法，其特征在于，在所述部件(2)中处于压力下的气体通过压力平衡被卸压，并将流体从要被排空的部件(2)中导出。

16.用于安置锚杆的方法，该锚杆用于石块和地面的固定或防护并且具有可扩张的部件(2)，其中，在所述部件设置在事先构成的钻孔中以后，借助流体通过使用内部压力来扩张部件(2)，其特征在于，在输入压缩气体的情况下使流体从可扩张的部件(2)中导出。

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