CN102939435B - 带有护罩末端的膨胀锚杆 - Google Patents

Abstract

本发明包括一种具有纵向可膨胀管的锚杆。该管包括限定了临时且封闭的纵向通道的纵向延伸凹陷部分。该锚杆还包括护罩末端以阻止岩屑进入临时且封闭的纵向通道。使用盖子来罩住远端，该盖子可以是塞子或帽并且可为锚杆提供圆形末端。该塞子可以是球形的。该帽可以被安装成：其近端邻接锚杆的远端，插入到锚杆的远端中，或沿锚杆侧壁延伸到远端之外。本发明还包括此种锚杆的制造方法和此种锚杆的使用方法。

Description

带有护罩末端的膨胀锚杆

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年6月4日提交的、申请号为61/351,328、名称为“带有护罩末端的膨胀锚杆”的美国临时专利申请的优先权，该申请的全部公开内容通过引用方式并入本文。

技术领域

本发明涉及具有可膨胀管和护罩末端的锚杆、此种锚杆的制造方法和此种锚杆的使用方法。

背景技术

锚杆使用在诸如煤矿等地下矿藏中来支撑顶板和矿壁。常规锚杆的安装包括：使用细长的钻孔工具(称为钻杆)在岩石中钻出所需深度的钻孔，从钻孔中取出钻杆，可选地插入粘合树脂盒，并且在将盒保留在钻孔封闭端的同时将锚杆(可选地带有膨胀锚栓)安装到钻孔中。锚杆的伸到钻孔外面的自由端收纳于锚杆安装机的卡盘中。锚杆安装机旋转钻孔内的锚杆以使粘合树脂混合和/或使膨胀锚栓膨胀。

其它锚杆包括纵向可膨胀管，该纵向可膨胀管包括纵向延伸的凹陷部分，该凹陷部分位于管自身部分塌陷形成的两个弯曲外伸部之间。管的两端折叠以在管的弯曲外伸部产生两个封闭腔，同时使凹陷部分所限定的临时通道的两端保持打开。在将锚杆设置在预钻孔中后，将加压流体输送到这两个封闭腔中以向外推动凹陷部分，使管膨胀并且将管压在周围岩石上。在完成膨胀之前，凹陷部分所限定的通道的两端是打开的，使得来自钻孔的岩屑能落入到凹陷部分所限定的通道中。

发明内容

本发明包括一种具有纵向可膨胀管的锚杆。该管包括限定了临时且封闭的纵向通道的纵向延伸凹陷部分。该锚杆还包括位于岩锚杆的远端上的盖子，从而阻止岩屑进入临时且封闭的纵向通道，使锚杆易于插入钻孔并且有助于使锚杆对准钻孔。该盖子可以是塞子或帽并且可为锚杆提供圆形末端。该塞子可以是球形的。该帽可以被安装成：其近端邻接锚杆的远端，插入到锚杆的远端中，或沿锚杆侧壁延伸到远端之外。

本发明还包括一种制造锚杆的方法，包括：提供可膨胀构件，该可膨胀构件包括可膨胀管和端头配件，其中，可膨胀管具有设置在管的一对外伸部之间的纵向延伸凹陷部分，管的外部限定了具有敞开远端的临时且封闭的纵向通道，并且管的外伸部具有封闭远端；并且用盖子将可膨胀构件封闭，使得可膨胀管的临时且封闭的纵向通道的敞开远端被覆盖。该盖子可以是塞子或帽并且可为锚杆提供圆形末端。该方法还可包括将加强管设置在可膨胀管的近端上，使得加强管包围可膨胀构件的近端并且具有与可膨胀管中的相应开口对准的开口，从而为可膨胀管的内部提供流体连通。

一种使用锚杆的方法，包括：提供一种锚杆，该锚杆具有可膨胀构件和位于可膨胀构件的远端并覆盖临时的纵向通道的盖子，该可膨胀构件包括可膨胀管，该可膨胀管具有带敞开远端的临时且封闭的纵向通道；在岩石中钻孔；将锚杆设置在钻孔中；通过向管的内部提供加压流体来使管膨胀，从而在管的外部和钻孔的内部之间提供摩擦接合；并且从管内部抽干流体。该盖子可以是塞子或帽并且可为锚杆提供圆形末端。

附图说明

图1是根据本发明制造的锚杆的侧视图；

图2是沿图1的1-1线截取的截面图；

图3是锚杆安装在岩层时沿图1的2-2线截取的截面图；

图4是根据本发明一个实施例的锚杆远端的纵向截面图；

图5是根据本发明第二实施例的锚杆远端的纵向截面图；

图6是根据本发明第三实施例的锚杆远端的纵向截面图；以及

图7是根据本发明第四实施例的锚杆远端的纵向截面图。

具体实施方式

参考附图(其中相同附图标记表示相同元件)，图1示出了包括可膨胀管4的锚杆2，可膨胀管4具有如图2所示的初始截面轮廓。管4自身部分塌陷(诸如通过滚动或拖拽)以在两个弯曲外伸部8、10之间提供沿管4的纵向延伸的凹陷区域6。管4由钢合金等制造而成，钢合金具有足够强度，即使在由于如下文描述的内部液压而变形之后也能起到岩石支撑的作用。具有侧壁和两个开口端的第一加强管14与管4的近端15连接并包围近端15。可以从加强管14延伸出用于在锚杆2插入钻孔时接合岩石表面的边缘18。

具有侧壁和两个开口端的第二加强管20与管4的远端21连接并包围远端21，管4的端部是不封闭的。盖子22覆盖第二加强管20、管4或两者的远端23的开口，并且可通过焊接等固定在该远端23。管4的弯曲外伸部8、10彼此邻接以限定临时主通道26以及内部通道28、30。主通道26在管4的远端21处是打开的，而如图4至图7所示，内部通道28、30是封闭的。如图1所示，第一加强管14限定有与管4中的开口(未示出)对准的开口34，使得该开口与内部通道28、30流体连通。

在操作中，钻孔钻入岩石至所需深度并且穿过支承板将锚杆2插入到钻孔中。诸如水等的加压流体源通过第一加强管14的开口34和管4中的开口被输送到内部通道28、30。当流体充满通道28、30时，进一步加入的流体产生足以使管4打开的液压压力，使得通道28、30合并成管4的内部35来使管4膨胀，并最终将管4压在钻孔周围岩石上。参考图3，结果，主通道26不再存在。当管4完全膨胀并且没有更多流体收纳其中时，移除流体供给源并排干流体。以此方式，胀管4依靠摩擦锚固在周围岩石R中和/或紧靠周围岩石。

盖子22可采用塞子或帽的形式。在一个实施例中，盖子22分别是如图4和图5所示的塞子122或塞子222。塞子122、222被设置在管20的远端23的开口中，使得其第一部分124、224露出来而第二部分125、225处于管20的内部。只要覆盖主通道26，塞子122、222可采用任何合适的形状(如圆形)。塞子122、222可由钢或任何其他合适的材料制造而成。塞子122、222可通过焊接等方式固定在锚杆102、202上。例如，围绕塞子122、222外周间隔开的点焊32可用来将塞子122、222连接在管20上。

在一个实施例中，对于如图4所示的锚杆102，塞子122是球形的。如图所示，塞子122可设置成：露出部124是球形塞子122的一个半球，而在第二加强管20的远端23的开口中的第二部分125是另一个半球。作为选择，塞子122可设置成：只要覆盖主通道26，可露出更少的塞子122或露出更多的塞子122。塞子122可采用抛光或未抛光滚珠的形式。

在另一个实施例中，对于如图5所示的锚杆202，塞子222的露出部分224可以是圆顶状的，而伸入管20的第二部分225可以是圆柱形的。第二圆柱部225还可具有如图所示的斜切边缘227。

作为选择，盖子22可以分别是如图6和图7所示的帽322或帽422。只要覆盖主通道26，帽322、422可采用任何合适的形状(如圆形)。帽322、422可由钢或任何其他合适的材料制造而成。帽322、422可通过焊接等方式固定在锚杆302、402上。例如，围绕帽322、422的近端329、429外周间隔开的点焊32可用来将帽322、422连接在各自的管20上。

在一个实施例中，对于如图6所示的锚杆302，帽322是半球形的，帽322具有封闭远端334，并且帽322的敞开近端329邻接管20的远端23。示出的帽322是中空的，但它也可能是实心的(未示出)，例如，球体(如图4中的塞子122)切成两半。

在另一个实施例中，对于如图7所示的锚杆402，帽422具有封闭远端434、敞开近端429以及侧壁436，侧壁436从封闭远端434延伸到敞开近端429从而产生内腔438。帽422罩在管20上使得管20和管4的远端21被收纳进内腔438。帽422的侧壁436沿着管20的侧壁延伸。帽422能够使用任何合适的方法制造而成，包括但不限于冲压、铸造或将盖子部分连接到圆柱管上。与上述锚杆302的帽322一样，帽422的远端434可以是中空的(如图所示)或实心的(未示出)。

在另一个实施例(未示出)中，帽422的尺寸可以使其侧壁安装在管20的远端23之内，而帽422的远端434延伸到管20的远端23之外。侧壁436的一部分可延伸到管20的远端23之外或侧壁436可调整使得仅远端434延伸到管20的远端23之外。

锚杆能够通过提供可膨胀构件制造而成，该可膨胀构件包括可膨胀管4和在可膨胀管4的远端21上的端头配件。可膨胀管4具有设置在管的一对弯曲外伸部8、10之间的纵向延伸凹陷部分6。管的外部限定了具有敞开远端23的临时且封闭的纵向通道26，并且管4的外伸部的限定了具有封闭远端23的内部通道28、30。然后管4的远端由盖子封闭以便覆盖该临时且封闭的纵向通道26的敞开远端23。该盖子可以是塞子122、222或帽322、422的形式并且可以是圆形。盖子可通过焊接或任何其它合适的方法固定在可膨胀构件上。该方法还可包括将加强管20设置在可膨胀构件的近端15上，使得加强管20包围可膨胀构件的近端15并且具有与可膨胀管4中相应开口对准的开口34，从而为可膨胀管4的内部提供流体连通。加强管20可通过焊接、压接或任何其它合适的方法连接在可膨胀构件上。

当锚杆处于未膨胀情况时，盖子阻止岩屑进入锚杆的主通道。盖子还允许锚杆更容易地插入钻孔并被置于钻孔中心。由盖子产生的锚杆圆顶端使锚杆的远端没有易于卡在钻孔侧部的锐角。圆顶端还使锚杆能够更容易地被置于钻孔中心。

与使端部变圆的其它方法(例如，在坯料顶部上堆焊焊接金属来将端部变圆)相比，盖子还具有降低制造成本的优点。使用最小数量的如上所述的点焊可将盖子固定就位，从而简化了制造和降低了成本。此外，当根据图4所示的实施例102来制造锚杆时，制造变得更容易。球形塞子122可以任何朝向设置在管20中，从而简化了装配并因此减少了装配时间。

以上描述阐述了本本发明的优选实施例。当然，在不脱离本发明的范围的情况下，本领域的技术人员根据以上教导将会清楚各种修改、添加和替代的设计。本发明的范围由上述权利要求而不是以上描述来限定。与权利要求同等含义和范围的改变和变化将包含在权利要求的范围以内。特别地，本文所描述的实施例具有圆形盖子，但覆盖锚杆主通道的具有任何形状的盖子都在本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种锚杆，包括：

可膨胀管，其自身部分塌陷，使得在两个纵向延伸的内部通道之间形成纵向延伸凹陷部分，其中所述纵向延伸凹陷部分在所述可膨胀管的远端形成临时主通道，所述两个纵向延伸的内部通道一旦经受到膨胀则形成所述可膨胀管的内部，所述临时主通道在所述可膨胀管的远端处是打开的，所述两个纵向延伸的内部通道在所述可膨胀管的远端处是封闭的，并且加压的流体可被输送到所述两个纵向延伸的内部通道以迫使所述纵向延伸凹陷部分向外，从而使所述可膨胀管膨胀并将所述可膨胀管压在周围岩石上；

端头配件，其连接在所述可膨胀管的远端上，所述端头配件纵向延伸超过所述两个纵向延伸的内部通道的封闭远端；以及

球形塞子，其覆盖所述临时主通道，其中所述球形塞子固定在所述端头配件的纵向延伸超过所述两个纵向延伸的内部通道的封闭远端的部分上。

2.根据权利要求1所述的锚杆，其中，所述球形塞子是滚珠。

3.根据权利要求2所述的锚杆，其中，所述球形塞子利用焊接固定在所述端头配件的纵向延伸超过所述两个纵向延伸的内部通道的封闭远端的部分上。

4.根据权利要求1所述的锚杆，其中，所述球形塞子的一部分设置在所述端头配件的内部，而所述球形塞子的另一部分设置在所述端头配件的外部。

5.一种制造锚杆的方法，包括：

将管自身部分塌陷以形成设置在两个纵向延伸的内部通道之间的纵向延伸凹陷部分，其中所述纵向延伸凹陷部分在所述管的远端形成临时主通道；

将端头配件连接在所述管的远端上，所述端头配件纵向延伸超过所述两个纵向延伸的内部通道的远端；

将位于所述管的远端的两个纵向延伸的内部通道进行封闭；以及

通过将球形塞子固定在所述端头配件上而覆盖所述临时主通道，

其中，加压的流体可被输送到所述两个纵向延伸的内部通道以迫使所述纵向延伸凹陷部分向外，从而使所述管膨胀并将可膨胀管压在周围岩石上。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述球形塞子是滚珠。

7.根据权利要求5所述的方法，还包括将加强管设置在所述可膨胀管的近端上，其中，所述加强管包围所述可膨胀管的近端并且具有与所述可膨胀管中的相应开口对准的开口，从而为所述可膨胀管的内部提供流体连通。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述球形塞子的一部分设置在所述端头配件的内部，而所述球形塞子的另一部分设置在所述端头配件的外部。

9.一种使用锚杆的方法，包括：

提供一种锚杆，其包括：

可膨胀管，其自身部分塌陷，使得在两个纵向延伸的内部通道之间形成纵向延伸凹陷部分，其中所述纵向延伸凹陷部分在所述可膨胀管的远端形成临时主通道，所述两个纵向延伸的内部通道一旦经受到膨胀则形成所述可膨胀管的内部，所述临时主通道在所述可膨胀管的远端处是打开的，所述两个纵向延伸的内部通道在所述可膨胀管的远端处是封闭的，并且加压的流体可被输送到所述两个纵向延伸的内部通道以迫使所述纵向延伸凹陷部分向外，从而使所述可膨胀管膨胀并将所述可膨胀管压在周围岩石上；

端头配件，其连接在所述可膨胀管的远端上，所述端头配件纵向延伸超过所述两个纵向延伸的内部通道的封闭远端；以及

球形塞子，其覆盖所述临时主通道，其中所述球形塞子固定在所述端头配件上；

在岩石中钻孔；

将所述锚杆设置在所述钻孔中；

通过向所述可膨胀管的内部提供加压流体来使可膨胀管膨胀，从而在所述可膨胀管的外部和钻孔的内部之间提供摩擦接合；并且

从所述可膨胀管内部抽干所述流体。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述球形塞子是滚珠。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述球形塞子的一部分设置在所述端头配件的内部，而所述球形塞子的另一部分设置在所述端头配件的外部。