CN101307694A - 自钻式岩石锚杆 - Google Patents

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CN101307694A CNA2008100971062A CN200810097106A CN101307694A CN 101307694 A CN101307694 A CN 101307694A CN A2008100971062 A CNA2008100971062 A CN A2008100971062A CN 200810097106 A CN200810097106 A CN 200810097106A CN 101307694 A CN101307694 A CN 101307694A
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Abstract

本发明涉及一种自钻式岩石锚杆(11),包括一个空心圆柱形的容纳体(12),该容纳体在一端(13)上具有一个钻头(16),并且包括一个设置在容纳体(12)中的、具有一个与钻头(16)隔开距离的排出孔(22)的内管(21),用以容纳一种可压出的、可时效硬化的混合料(26)。在内管(21)内在可时效硬化的混合料(26)与钻头(16)之间设置一个在内管(21)内可移动支承的混合元件(31)。钻头(16)具有一个靠近混合元件(31)的用于混合元件(31)的自由端(32)的凹槽(18)以及一个用于可时效硬化的混合料(26)的穿通孔(17)。钻头(16)的凹槽(18)具有一个定心区段(20)并且混合元件(31)在靠近钻头(16)的自由端(32)上具有一个可与钻头(16)的凹槽(18)的定心区段(20)相配合的对应定心区段(33)。

Description

自钻式岩石锚杆
技术领域
本发明涉及一种自钻式岩石锚杆,包括一个空心圆柱形的容纳体,该容纳体在一端上具有一个钻头,并且包括一个设置在容纳体中的、具有一个与钻头隔开距离的排出孔的内管,用以容纳一种可压出的、可时效硬化的混合料,其中在内管内在可时效硬化的混合物与钻头之间设置一个在内管中可移动支承的混合元件,并且钻头具有一个靠近混合元件的用于混合元件的一个自由端凹槽以及一个用于可时效硬化的混合料的穿通孔。
背景技术
岩石锚杆是固定元件并且用于稳定空腔如隧道、坑道等的壁,而且这样相互固定到相邻的岩石区域的壁。在许多情况下由此出发,将在紧接的壁附近作为建造空腔的结果在其机械特性特别是其承载能力上受损害的区域固定到另外的远离的、未受损害的岩石区域上。所述术语空腔的壁在这方面应被理解为除空腔的顶盖区段和各侧壁外还有其底部区域。
由DE 10301968A1已知一种此类的自钻式岩石锚杆,它在工作侧配备有待压入的砂浆混合料。将岩石锚杆钻进到基础中。在内管与容纳体之间的中间腔以及在内管的排出孔与钻头之间的自由腔中,在干式钻孔方法中可以吸出由钻头粉碎的岩石、所谓钻粉和钻屑或者在湿式钻孔方法中将洗冲水供给钻头。为了确保一个足够大的中间腔,在内管上设置多个垫片。各垫片是单独的元件或在制造内管时构成在内管上。在达到要求的放置深度以后,借助压力将设置在内管中的例如包装在一个薄膜袋中的砂浆混合料压出,其中将沿放置方向位于待压出的砂浆混合料之前的混合元件向前推入到钻头的一个凹槽中。待提取的砂浆混合料例如一种多成分的砂浆混合料在继续施压情况下在混合元件中被混合并且通过在钻头中的穿通孔被注入到围绕岩石锚杆的空腔中。由于向前推进的混合元件,在压出过程中没有待时效硬化的混合料进入到在容纳体与内管之间的中间腔中。因此对昂贵的待时效硬化的混合料的需要限于在外体与钻孔壁之间的待填充空腔。在混合料时效硬化以后,岩石锚杆化学地锚定在基础中。
按照待固定的基础的类型,为了稳定空腔的壁,必须放置大量的岩石锚杆,从而还有需要,在这类岩石锚杆中降低其制造成本。
发明内容
本发明的目的是,提供一种自钻式岩石锚杆,它相对于已知的岩石锚杆可更经济地制造并同时能确保几乎不损失待时效硬化的混合料地将待压出的混合料压到围绕容纳体的空腔中。
通过独立权利要求的特征达到该目的。有利的进一步扩展说明于诸从属权利要求中。
按照本发明,钻头的凹槽具有一个定心区段并且混合元件在靠近钻头的自由端上具有一个可与钻头的凹槽的定心区段相配合的对应定心区段。
混合元件的靠近钻头的自由端在推进过程中由于压出过程自主地或自动地到达钻头的凹槽。不需要一个单独的间隔件或一个附加设置在容纳管中的导向件例如一个斜面实现这样的到达。如果混合元件的自由端对接钻头的一个靠近混合元件的边缘,则混合元件通过混合元件的自由端的结构在继续的压出过程中被转移到钻头的凹槽中。一旦混合元件的自由端贴靠在钻头中的凹槽的定心区段中,混合的、待时效硬化的混合料就可以通过钻头的穿通孔填充围绕容纳体的空腔。
混合元件有利地由一种塑料制成并且特别在混合元件的自由端的对应定心区段的区域内具有一种弹性的变形性能。有利的是,混合元件的自由端在对应定心区段的区域内设有一些平行于内管的纵轴线延伸的开口,它们同样确保对应定心区段在与钻头的凹槽的定心区段配合时的一种有利的弹性的变形性能。
在钻孔过程中,内管带着待取出的混合料可以在容纳体中摇动,从而确保在内管与容纳体之间的一个足够的中间腔,用以吸出钻粉或钻屑或用以将冲洗水供给钻头。
在本发明的岩石锚杆中,相对于已知的岩石锚杆可以降低制造成本,这在此类的批量产品中构成一个基本的优点。尽管如此,还确保了自钻式岩石锚杆的满意的应用。
优选的是,钻头的凹槽的定心区段构成为喇叭形的并且朝钻头的自由端逐渐缩小。由于这种结构,特别简化了一个混合元件与一个圆锥形的、朝钻头方向逐渐缩小的自由端的配合。
优选的是,定心区段的一个围绕钻头的凹槽的壁区段构成为凹面的,借此在混合元件移动时确保混合元件的自由端有利地转移到钻头的凹槽中。在这方面,术语“凹面的”针对相应的壁区段的结构。在一种有利的实施形式中,围绕钻头的凹槽的壁区段构成为一个部分球形的凹槽。
优选的是,对应定心区段的围绕混合元件的自由端的端部区域的壁区段构成为凸面的,借此在混合元件移动时确保混合元件的自由端有利地转移到钻头的凹槽中。在这方面,术语“凸面的”针对相应的壁区段的结构。在一种有利的实施形式中,围绕混合元件的自由端的端部区域的壁区段构成为混合元件的自由端的一种凸球状的或球形的结构。
优选的是,钻头的凹槽的定心区段的直径大于混合元件的自由端的对应定心区段的直径,借此混合元件的自由端可以被容纳在钻头的凹槽中。
优选的是,对应定心区段由多个在混合元件的自由端上的定心元件构成,它们确保混合元件的自由端转移到钻头的凹槽中。特别优选的是,各定心元件相对于内体的纵轴线旋转对称地例如按一种两个或多个旋转轴线地设置,借此混合元件的自由端在内管的任何位置都被转移到钻头的凹槽中。
优选的是,在钻头的凹槽中设置一个用于混合元件的止挡,它限制混合元件的推进。该止挡例如构成为环形的边缘,它有利地在钻头的凹槽中朝钻头的自由端方向与定心区段相邻地设置。利用钻头中的止挡在压出过程中限制混合元件的推进,从而混合元件的自由端的端部区域在推进时不会如此变形,以致限制混合的、待取出的混合料的通流。
附图说明
以下借助各实施例更详细地说明本发明。其中:
图1一个本发明的岩石锚杆的第一实施例的纵剖面视图;
图2一个本发明的岩石锚杆的第二实施例的前端的详图;以及
图3图2中所示的混合元件的自由端的前视图。
具体实施方式
原则上在各图中相同的部分设有相同的标记。
图1中所示的自钻式岩石锚杆11具有一个空心圆柱形的容纳体12,它在一个朝放置方向S的第一端13上具有一个钻头16而在相对置的一端14上具有一个例如可与一台旋转式钻机连接的多边形形式的旋转传动装置15。钻头16具有一个穿通孔17以及一个包括一个定心区段20的凹槽18,该定心区段构成为喇叭形的并且朝向钻头16的自由端逐渐缩小。
在容纳体12中设置一个内管21,在其中设置一种包装在薄膜袋中的、可压出的和可时效硬化的混合料26。内管具有一个与钻头隔开距离的排出孔22。在内管21内在可时效硬化的混合物26与钻头16之间设有一个在内管21中可移动支承的混合元件31,它在混合元件31的自由端32的一个端部区域上具有一个对应定心区段33,该对应定心区段可与钻头16的凹槽18的定心区段20相配合。
钻头16的凹槽18的定心区段20的靠近混合元件31的壁区段构成为凹面的。此外在钻头16的凹槽18中设置一个用于混合元件31的止挡19。围绕混合元件31的自由端32的端部区域的壁区段构成为凸面的。钻头16的凹槽18的定心区段20的直径D1大于混合元件31的自由端32的端部区域的对应定心区段33的直径d1。
在达到要求的钻孔深度以后,借助压力取出可压出的混合料26,其中首先将混合元件31朝钻头16方向推进,直到混合元件31的自由端32进入钻头16的凹槽18中。在给待压出的混合料26继续施压时,它通过在钻头16中的穿通孔17从岩石锚杆11中排出。
图2和3中部分示出的自钻式岩石锚杆41除钻头46的凹槽48的定心区段50和混合元件61的自由端62的对应定心区段63的结构外都设计成与岩石锚杆11相同,因此相同的部分设有相同的标记。
围绕定心区段50的各壁区段构成为凹面的并且具有一个直径D2。在混合元件61的自由端62上设置多个定心元件64,它们相对于内管21的纵轴线23旋转对称地设置。各定心元件64的自由端相互面对,其中围绕对应定心区段63的壁区段构成混合元件61的自由端62的端部区域的一种凸面的或球形的结构,所述壁区段对应于定心元件64的径向外面。对应定心区段63的直径d2小于定心区段50的直径D2。

Claims (8)

1.自钻式岩石锚杆(11;41),包括一个空心圆柱形的容纳体(12),该容纳体在一端(13)上具有一个钻头(16;46),并且包括一个设置在容纳体(12)中的、具有一个与钻头(16;46)隔开距离的排出孔(22)的内管(21),用以容纳一种可压出的、可时效硬化的混合料(26),其中在内管(21)内在可时效硬化的混合料(26)与钻头(16;46)之间设置一个在内管(21)中可移动支承的混合元件(31;61),并且钻头(16;46)具有一个靠近混合元件(31;61)的用于混合元件(31;61)的一个自由端(32;62)的凹槽(18;48)以及一个用于可时效硬化的混合料(26)的穿通孔(17),其特征在于,钻头(16)的凹槽(18;48)具有一个定心区段(20;50)并且混合元件(31)在靠近钻头(16;46)的自由端(32;62)上具有一个可与钻头(16;46)的凹槽(18;48)的定心区段(20;50)相配合的对应定心区段(33;63)。
2.按照权利要求1所述的岩石锚杆,其特征在于,钻头(16)的凹槽(18)的定心区段(20)构成为喇叭形的并且朝钻头(16)的自由端逐渐缩小。
3.按照权利要求1或2所述的岩石锚杆,其特征在于,一个围绕钻头(46)的凹槽(48)的壁区段(50)构成为凹面的。
4.按照权利要求1至3之一所述的岩石锚杆,其特征在于,对应定心区段(63)的围绕混合元件(61)的自由端(62)的端部区域的壁区段构成为凸面的。
5.按照权利要求1至4之一所述的岩石锚杆,其特征在于,钻头(16;46)的凹槽(18;48)的定心区段(20;50)的直径(D1;D2)大于混合元件(31;61)的自由端(32;62)的对应定心区段(33;63)的直径(d1;d2)。
6.按照权利要求1至5之一所述的岩石锚杆,其特征在于,对应定心区段(63)由多个在混合元件(61)的自由端(62)上的定心元件(64)构成。
7.按照权利要求6所述的岩石锚杆,其持征在于,各定心元件(64)相对于内管(21)的纵轴线(23)旋转对称地设置。
8.按照权利要求1至7之一所述的岩石锚杆,其特征在于,在钻头(16;46)的凹槽(18;48)中设置一个用于混合元件(31;61)的止挡(19;49)。
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