CN104428493A - 用于安装岩石锚杆的方法和岩石锚固钻凿设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于借助岩石锚固钻凿设备(100)将岩石锚杆(124)安装在第一钻孔中的方法，其中，岩石锚固钻凿设备(100)包括运载装置(101)、紧固至运载装置(101)的吊杆单元(102)、以及经由第一接合装置(106)紧固至吊杆单元(102)的锚杆单元(103)，其中，锚杆单元(103)包括进给单元(104)，进给单元(104)包括用于以可移位的方式承载钻机(105)的装置，其中，锚杆单元包括第一端部(103A)以及用于保持岩石锚杆(124)的保持装置(123、125)。该方法包括：借助第一接合装置(106)将锚杆单元(103)的第一端部(103A)操纵至用于装载锚杆的第一位置；当已将锚杆单元(103)操纵至用于装载锚杆的第一位置时，将岩石锚杆(124)设置至锚杆单元(103)以借助保持装置(123、125)进行保持；以及当锚杆单元(103)已装载有岩石锚杆(124)时，将锚杆单元(103)操纵至用于安装岩石锚杆(124)的位置，并且操纵装载有岩石锚杆(124)的锚杆单元(103)钻凿第一钻孔并将岩石锚杆(124)安装在第一钻孔中。本发明还涉及一种岩石锚固钻凿设备。

Description

用于安装岩石锚杆的方法和岩石锚固钻凿设备

技术领域

本发明涉及用于安装岩石锚杆的方法，并且尤其涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于安装岩石锚杆的方法。本发明还涉及一种岩石锚固钻凿设备。

背景技术

在相对较低且较窄的巷道中实施用于提取矿体的开采是普遍的。例如，当出于经济原因而提取矿石时，通常期望以如下的方式实施矿石的提取：优选仅提取矿体，从而将必须被照顾的剩余岩石的量减少到最大可能的程度，也就是说，伴随用于进一步处理的提取出的矿石，应当带出尽可能少的周围岩石/矿石。

矿体可能布置在相对较薄的层(具有1米至2米厚的量级)中，这导致薄的矿体和/或矿体的仅仅薄部分处的提取物包括所需的矿石含量，因此可以在具有极低高度的巷道中实施提取，由此对岩石钻凿设备提出了要求以允许以有限的高度提取矿石。

不仅在提取以上种类的矿石期间，而且在窄/低的巷道中实施岩石钻凿的其他情形下以及在一般岩石钻凿期间，通常期望且时常要求巷道的已钻凿部分中的壁部和顶部被加固以确保岩石/石头部分不会变得松动并掉落从而存在伤害人和钻机的风险。

这种加固通常通过一般地根据一些预定的模式——比如，例如在锚杆之间具有一定的最大相互距离——安装岩石锚杆来执行，岩石锚杆在安装之后紧固岩石。这种岩石锚杆的安装通常包括钻凿孔以及随后将岩石锚杆安装在该孔中，这通常借助钻机来实施。

然而，这种岩石加固通常需要一定的最小锚杆长度，该最小锚杆长度在巷道低/窄时使得锚杆的除锚杆单元的死区长度之外的长度——即，能够进行锚杆安装所需的岩石锚杆后面的长度——超过巷道的高度/宽度，由此通常需要操作者采取手动动作。

例如，目前存在的锚杆单元尽管通常特别地设计成用于在窄的巷道中使用，但仍可能需要操作者在锚杆安装操作期间在操作中的多个阶段必须在用于锚杆安装的位置处并且因此在未紧固的岩石下面的位置处主动地执行操作的多个阶段。所采取的这种手动动作的示例包括接合/改变钻杆以及在岩石锚杆后面的空间足以使岩石锚杆的剩余部分能够在钻机的辅助下插入钻孔中之前将岩石锚杆至少在某种程度上手动插入钻孔中。

因此，操作中存在操作者可能被迫在未紧固的岩石下面作业的多个阶段并且在操作中也存在钻杆和/或岩石锚杆在部分钻孔或完整钻孔中作业的阶段，因而存在使钻孔周围的一部分松动和掉落的风险并因此造成人员受伤的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于将岩石锚杆安装在第一钻孔中的方法，该方法可以降低操作中岩石钻凿设备的操作者被迫在未紧固的岩石下面作业的多个阶段所涉及的风险。该目的是通过根据权利要求1所述的方法来实现的。

本发明涉及一种用于借助岩石锚固钻凿设备将岩石锚杆安装在第一钻孔中的方法，其中，所述岩石锚固钻凿设备包括运载装置、紧固至所述运载装置的吊杆单元、以及经由第一接合装置紧固至所述吊杆单元的锚杆单元，其中，所述锚杆单元包括进给单元，所述进给单元具有用于以可移位的方式承载钻机的装置，其中，所述锚杆单元包括第一端部以及用于保持所述岩石锚杆的保持装置，其中，所述方法包括：

-借助所述第一接合装置将所述锚杆单元的所述第一端部操纵至用于装载锚杆的第一位置，

-当已将所述锚杆单元操纵至所述用于装载锚杆的第一位置时，将岩石锚杆设置至所述锚杆单元以通过所述保持装置保持，以及

-当所述锚杆单元已装载有所述岩石锚杆时，将所述锚杆单元操纵至用于安装所述岩石锚杆的位置，并且操纵装载有所述岩石锚杆的锚杆单元钻凿所述第一钻孔并将所述岩石锚杆安装在所述第一钻孔中。

根据本发明，提供了一种利用岩石锚固钻凿设备、尤其是利用适用于此的锚杆单元进行锚杆安装的方法，这使得机械化钻凿和锚杆安装成为可能，从而使得由操作者执行的所有作业——例如在钻凿用于锚杆安装的孔时更换钻杆或者将岩石锚杆插入在钻孔中——均可以从操作者在锚杆安装方法期间不会因此被迫出现在未紧固岩石下面的位置处的安全位置实施。因此本发明很大程度地降低了人员受伤的风险。

这特别地通过在孔被钻凿之前将锚杆单元带至用于装载的位置来实现，其中，在所述用于装载的位置处，在无需操作者暴露于未紧固的岩石的情况下可以通过操作者将岩石锚杆设置至锚杆单元。锚杆单元包括用于对已经由操作者设置的岩石锚杆进行保持的保持装置。接着，可以将锚杆单元操纵至用于锚杆安装的期望位置并且固定在该位置中，由此可以在不需要操作者步行至锚杆单元的情况下执行钻凿和锚杆安装。

因此，本发明提供了一种使锚固方法完全地执行而不将操作者置于未紧固岩石下面成为可能的装置，其中，机械化的方法还有助于用于操作者的操作。另外，与进给装置保持平行的岩石锚杆可以具有尽可能长的长度并且原则上具有与巷道的高度或锚杆单元的长度相对应的长度。

根据以下对示例性实施方式和附图的详细描述，本发明的另外的特征及其优点将变得明显。

附图说明

图1示出了根据本发明的具有锚杆单元的岩石锚固钻凿设备，其意于在锚杆安装中使用、特别是在低高度的巷道中的锚杆安装中使用。

图2示出了根据本发明的一个实施方式的锚杆单元的原理图。

图3示出了根据图2中示出的原理图的锚杆单元的示例性实施方式。

图4示出了根据本发明的示例性方法。

图5A至图5C示出了图3中示出的锚杆单元的另外方面。

具体实施方式

图1中示意性地示出了根据本发明的处于对用于安装岩石锚杆的孔108进行钻凿的位置处的岩石锚固钻凿设备100。该岩石锚固钻凿设备100包括吊杆102，吊杆102的一个端部紧固至例如可以由车辆构成的(示意性地表示的)运载装置101，并且其中，锚杆单元103经由第一接合装置106以枢转的方式紧固至第二端部102a。锚杆单元包括承载钻机105的进给单元104。钻机105借助沿着进给装置104行进的滑动件122能够沿着进给单元104移位。岩石锚固钻凿设备100还包括控制系统，该控制系统包括对岩石锚固钻凿设备100中存在的多种功能进行控制的至少一个控制单元107。

在所公开的实施方式中，吊杆102包括单个长形部分，但吊杆102还可以采取任何其他形状，比如，例如布置成包括两个吊杆部分，所述两个吊杆部分借助接合装置接合从而在操纵锚杆单元103时进一步提供自由度。

在具有低巷道高度的条件下在岩石中进行钻凿对岩石钻凿设备的设计提出了更高的要求，并且图1中示出的岩石锚固钻凿设备100在低且/或窄的巷道中、比如例如在具有大约1.6m至2m量级的高度和/或宽度的巷道中作业时特别地适于在钻凿和/或锚固中使用，其中，为了将岩石/石头塌陷的风险降低至期望程度，必须使用利用与巷道的高度基本上对应的锚杆长度进行的锚固。

岩石锚固钻凿设备100的功能——比如，运载装置101和锚杆单元103的移动/操纵以及锚杆的安装操作——根据本示例由位于岩石锚固钻凿设备100中的操作者控制，操作者从操作者位置控制岩石钻凿设备100。由于所公开类型的钻凿设备因根据上文的巷道的高度可以较低而本质上相对较小，因此操作者的位置可以布置成使得操作者靠近钻机站立并且因此不在运载装置上，虽然这种解决方案也是可以的。

现在将结合根据本发明的用于锚杆安装的示例性方法400对本发明进行描述，该方法400在图4中示出。该方法在岩石锚固钻凿设备100的位置(特别是运载装置101的位置)为用于锚杆安装的期望位置时开始。这可以例如通过岩石锚固钻凿设备100的控制系统107来判定，预定的锚杆安装计划可以存储在该控制系统107中。替代性地，这可以例如通过钻机的操作者来判定，该钻机的操作者例如可以将岩石锚固钻凿设备100操纵至用于锚杆安装的期望位置。

在步骤401中，判定岩石锚固钻凿设备100的位置(运载装置的位置)是否为期望位置，由此可以开始锚杆的安装，这例如可以由控制系统或者由操作者在所述操作者位置通过操纵适当的操纵装置来自动地启动，在这种情况下，该方法继续到步骤402。

通常，从相同的运载位置安装多个岩石锚杆，为此，吊杆102有利地以枢转的方式紧固至运载装置101以在操纵锚杆单元103时允许更大的自由度。借助吊杆102，可以将锚杆单元103操纵至用于锚杆安装的期望位置，并且因此在无需钻凿设备的任何运动的情况下，借助锚杆单元和/或吊杆的适当操纵而将锚杆单元定位在用于锚杆安装的期望位置。当已经完成特定运载位置的一个或多个锚杆安装时，可以使运载装置前进以安装另一组岩石锚杆。例如，运载装置在安装两组岩石锚杆之间沿运载装置的纵向方向前进的距离可以为1m。因此，岩石锚固钻凿设备随锚杆安装方法进程而前进，并且即使锚杆安装方法通常沿挖掘的方向前进并且由此沿朝向未紧固岩石的方向前进，这种运动仍将导致岩石锚固钻凿设备的至少一部分在移动之后将位于通过锚杆安装已经紧固在先前的岩石锚固钻凿设备位置处的岩石下面。

当岩石锚固钻凿设备100已经移动至用于锚杆安装的位置时，在步骤402中执行后来安装在期望位置处的岩石锚杆的装载。根据本发明，在钻凿待安装岩石锚杆的孔之前执行锚杆的这种装载。

锚杆的装载通过借助所述第一接合装置106使锚杆单元103、特别是锚杆单元103的一个端部、并且在本示例中为锚杆单元103的前端部——即，在钻凿期间指向钻孔的端部103A——朝向运载装置101转动来实现。由于锚固操作跟着岩石挖掘发生并且因此随着开采/矿石提取进程而在挖掘的方向上相继地执行，因而锚杆单元103借助接合装置106在运载装置101的方向上的转动——该转动运动根据本示例借助液压缸120控制——同时在已经紧固的岩石的方向上操纵锚杆单元103。由此使锚杆单元103移动至用于装载的位置，借此还可以确保锚杆单元103至少部分地移动至已经紧固的岩石下面的位置，或者至少变得操作者可够得到以从紧固的岩石下面的操作者位置执行岩石锚杆的装载。该位置由图1中的“OP”表示。根据本示例，只要将锚杆单元103的一个端部、在这种情况下为根据上文的锚杆单元103的前端部103A移动至能够从借助岩石锚杆紧固的岩石下面的位置够得到的位置就足够了。

根据上文，钻机105布置成能够借助滑动件122沿着进给装置104移位，并且根据本实施方式，第一后锚杆保持件123紧固至滑动件122，并且因此第一后锚杆保持件123布置成在滑动件122移位时沿着进给装置移位。同时，当锚杆单元已被操纵至用于装载的位置时或者在锚杆单元已被操纵至用于装载的位置之后，钻机的滑动件122、并且由此后锚杆保持件123沿着进给单元104——即，沿着锚杆单元的前端部103A的方向——向前移动，锚杆单元在用于装载的位置处指向紧固的岩石以有助于锚杆装载操作。

接着，操作者通过将岩石锚杆定位在后锚杆保持件123中来装载锚杆124，于是，锚杆124在用于装载的位置处可以朝向操作者向前进给。以这种方式，操作者可以将岩石锚杆的一个端部(后端部)放置在后锚杆保持件中，并且由于岩石锚杆的长度，这可以从紧固岩石下面、甚至在锚杆单元本身不一定移动至加固岩石下面的位置的情况下执行。

接着锚杆的前部部分被引导到第二前锚杆保持件125中，其中，前锚杆保持件125例如可以设置有夹紧装置，该夹紧装置布置成在操纵至用于装载的位置时打开，并且其中，前锚杆保持件可以布置成使得在用于装载的位置处允许岩石锚杆例如通过操作者在前锚杆保持件中“放置”就位。接着夹紧装置可以至少部分地关闭以防止岩石锚杆124在锚杆单元103后续运动时出位。因此，操作者可以以简单的方式将岩石锚杆引导到后锚杆保持件中以随后在前锚杆保持件中将岩石锚杆放置就位，然而同时，操作者一直位于紧固的岩石下面。

替代包括夹紧装置的前锚杆保持件125，前锚杆保持件125例如可以替代地设计为可以引导岩石锚杆通过的通孔。根据一个实施方式，岩石锚杆124因此首先被引导通过前锚杆保持件125以接着在后锚杆保持件123中放置就位，后锚杆保持件123以对应的方式可以具有不同的种类。根据下文，前锚杆保持件125和后锚杆保持件123两者分别可以布置成能够选择性地将岩石锚杆牢固地夹持并且还布置成允许岩石锚杆移位。这种类型的保持装置对于本领域的技术人员而言是众所周知的，并且可以例如借助圆筒形的保持装置实现，其中，径向操作的装置可以被控制以选择性地实现对岩石锚杆的牢固夹持，替代性地，夹紧装置可以关闭到不同的程度。

当岩石锚杆124已由操作者放置就位时，这可以例如通过操纵适当的操纵装置——比如，经由例如键盘或触摸感应显示器操纵输入部或杆——来向钻凿设备的控制系统107指示。接着前锚杆保持件125在适当时关闭至岩石锚杆保持就位但被允许移位的位置，而后锚杆保持件123借助操纵根据上文的适当装置可以被控制以牢固地夹持岩石锚杆，使得岩石锚杆在滑动件沿着进给单元向后移动时可以通过使滑动件122沿着进给单元后退而被向后带动并且由此被“拉入”到锚杆单元中。

当这被完成时，岩石锚杆124处于图2至图3中所示的位置，其中，岩石锚杆因此布置成与滑动件/钻机105平行，并且也与沿其执行钻凿的钻凿轴线平行，并且其中，岩石锚杆因此可以具有与锚杆单元的长度基本上对应的长度，并且特别地具有超过滑动件可以沿着进给梁移位的距离的长度。当滑动件已经后退到岩石锚杆到达期望位置的位置时，前锚杆保持件125可以布置成牢固地夹持岩石锚杆124，而同时对岩石锚杆124的牢固夹持通过后锚杆保持件123释放以允许在钻凿期间滑动件122相对于岩石锚杆124的移位。这可以布置成通过操作者或控制系统执行。

当步骤403判定岩石锚杆124处于安装位置时，锚杆单元103通过操作者或通过控制系统操纵至用于锚杆安装的期望位置。巷道的待安装岩石锚杆的顶部和壁部由标记进行多次标记。接着操作者可以将锚杆单元103操纵就位以在相应的标记处安装岩石锚杆124。

当步骤404判定锚杆单元103已被带至用于锚杆安装的期望位置时，锚杆单元根据本示例分别借助前支承腿部126和后支承腿部127以常规的适当方式固定。在锚杆单元103已借助支承腿部126、127固定之后，根据本发明，锚杆单元103在锚杆安装操作期间持续地保持固定，也就是说，锚杆安装孔的钻凿和随后的锚杆安装在不使锚杆单元103运动的情况下并且由此在不需要使支承腿部126、127相关联地释放的情况下执行。

根据本示例，锚杆单元103的所有功能性部件绕轴线A悬置，在本示例中，轴线A与后支承腿部127的轴线一致，但是当然，其并不一定是这种情况。根据优选的实施方式，进给装置104绕轴线A的转动使得可以在优选地且在本示例中构成第一终端位置的第一位置与优选地且在本示例中构成第二终端位置的第二位置之间发生转动。根据本示例，所述终端位置中的第一终端位置构成进给装置104处于钻机中心——即钻凿中心——位于孔中心的位置中的位置，而在第二终端位置，岩石锚杆124的锚杆中心反而处于孔中心。因此，锚杆保持件123、125在锚杆单元处布置为使得进给装置的转动导致岩石锚杆沿着中心在轴线A上的圆弧的外周移动，该圆弧经过钻凿中心。进给装置在第一终端位置与第二终端位置之间的转动分别借助进给臂128来实现。

因此，当锚杆单元103随着进给装置处于所述第一位置而定位并固定成用于锚杆安装时，在步骤405中执行对用于锚杆安装的孔108进行钻凿，其中，通过朝向钻凿中心带动的两个钻杆130、131中的第一钻杆130开始钻凿。所述第一钻杆130以及第二钻杆131分别由夹持装置134、135承载，所述第一钻杆130以及第二钻杆131布置在可转动的钻杆臂132上，其中，钻杆臂132也绕轴线A转动。钻杆130、131在所述钻杆臂132上布置为使得在钻杆臂132绕轴线A转动时钻杆130、131沿着中心在轴线A上并且经过钻凿中心(孔中心)的圆弧移动。因此，两个钻杆130、131中的任意一个钻杆可以通过使钻杆臂132适当转动至沿着所述圆弧的不同位置而定位在钻凿中心。

钻杆130、131借助所述钻杆臂进一步布置成保持在轴向方向上，使得钻杆130、131在被操纵至钻凿中心时可以在钻机105已后退到进给装置104的后部位置时自由地引入钻机105的前部中。上述钻杆进一步布置成能够相对于呈夹紧装置133形式的上钻杆支承件自由地移动。这例如可以确保当钻机以及随后与钻机螺纹连接在一起的钻杆在钻凿之后后退到适当的位置时，钻杆臂在通过根据下文执行这种夹持来完成钻凿之后再次夹持钻杆。

因此，当所述第一钻杆130已被带至钻凿中心时，滑动件106、并且因此钻机105在朝向所述钻杆的方向上被操纵，而同时钻机105被设定成旋转使得当钻机的螺纹到达所述第一钻杆时，由钻杆臂132保持的钻杆130与钻机105螺纹连接在一起，而同时钻机优选地以适应于螺纹的螺距和钻机105的旋转速度的速度朝向钻杆向前移动。

当钻机105已与所述钻杆130螺纹连接在一起时，钻杆30通过夹持装置134进行的夹持被释放，使得钻杆臂132可以被带至闲置位置侧。接着，以适当的方式——比如，例如通过使用常规的初始钻凿——实施借助第一钻杆130的钻凿并且例如通过钻凿设备的控制系统控制。至少在初始钻凿期间，钻杆支承件133的夹紧装置可以关闭从而引导钻杆但不夹持钻杆。接着夹紧装置可以在完成初始钻凿之后打开。接着，钻凿进程继续直到第一钻杆130的后端部已到达上钻杆支承件为止，这可以借助适当的传感器来判定，替代性地，这可以借助操作者控制钻机的向前进给来判定并且因此还可以在钻凿要被停止时来判定。

钻杆130在朝向钻机105的端部中包括套筒130A，该套筒130A容置用于分别与钻机105和第二钻杆131螺纹连接在一起的螺纹，根据下文，与钻杆的其余部分相比，套筒130A具有更大的直径。当钻凿进行到使得套筒130A到达钻杆支承件133的夹紧装置的程度时，夹紧装置再次关闭，其中，套筒130A的更大的直径导致夹紧装置不是仅引导钻杆而是夹持钻杆以牢固地保持钻杆。因此，钻杆支承件布置成使得在关闭位置，钻杆的套筒130A被牢固地夹持，但钻杆的套筒130A例如在初始钻凿期间在相同的关闭位置仅引导钻杆的另外的更窄的部分以在钻杆借助钻机移位通过钻杆支承件时引导钻杆。钻杆支承件可以布置成在完成初始钻凿直到钻杆130的套筒130A被夹持之后经由钻杆支承臂部136被带至一侧。

因此，当钻杆130的套筒被钻杆支承件夹持时，钻机105可以松开并沿着进给器104后退。在这种情形下，第二钻杆131借助钻杆臂132转动到钻凿中心。以与第一钻杆130类似的方式，钻机105可以与第二钻杆131螺纹连接在一起，在这之后，钻杆臂132释放对钻杆131的夹持并且被带至上述一侧，并且在这之后，带有第二钻杆131的钻机105朝向第一钻杆130移动以与第一钻杆130螺纹连接在一起，因此通过由钻杆支承件133对第一钻杆进行的保持使得这种接合成为可能。

在将两个钻杆螺纹连接在一起之后，钻杆130通过钻杆支承件的夹持被释放，使得钻杆支承件133可以移动至上述一侧。接着进行钻凿直到完成将上述孔钻凿成具有与第一钻杆和第二钻杆的总长度基本上对应的孔深度的孔为止。因此，当完成将孔钻凿至期望的深度时，钻机105、并且因此由两个钻杆构成的钻柱后退至前钻杆130的套筒可以再次由钻杆支承件133夹持的位置。第二钻杆131由此可以从第一钻杆130松开，并且钻机105沿着进给装置104进一步后退、优选地后退至钻杆臂之前被释放的位置，由此钻杆臂132可以朝向钻杆131移动并且在与钻杆臂的夹持之前根据上文被释放的位置基本上对应的轴向位置处夹持钻杆131。因此，可以确保沿着钻杆可以从钻杆支承件移出的钻凿轴线将钻杆131夹持在轴向位置处，而同时钻机可以从钻杆松开并且后退至距钻杆一定间隙处。以这种方式，钻杆也可以移动至随后钻凿另一个孔时的准确位置。

因此，通过借助夹持装置135夹持钻杆131，钻机105接着可以从钻杆131松开，使得钻杆131可以移动至上述一侧。钻机105可以接着向前进给至前钻杆130以与前钻杆130螺纹连接在一起，使得随着这种螺纹连接在一起，钻杆支承件释放钻杆，由此第一钻杆也可以后退到适当的位置以通过第一钻杆的钻杆支承臂部132的夹持装置135夹持，使得第一钻杆将还能够移动至随后钻凿另一个孔的准确位置。

图3中还示出了根据本发明的实施方式的关于滑动件的优选特征。通常，用于为滑动件沿着进给梁104的移位提供动力的驱动单元布置在进给单元104的后端部处。根据该实施方式，用于为滑动件沿着进给梁104的移位提供动力的驱动单元129替代地布置在滑动件122上。驱动单元129可以例如由液压马达和链轮构成，其中，链轮在沿着进给装置行进的悬置链上旋转。当驱动单元129以常规的方式布置在进给单元104的后端部处时，这导致更长的死区长度，从而减小了滑动件可以沿着进给单元104移位的长度。本发明的优点在于滑动件122、并且因此钻机105可以沿着进给单元104的更长的部分行进、并且特别是可以朝向进给装置的后端部进一步移动，从而在用于钻杆和/岩石锚杆的钻机的前部中得到尽可能多的可用空间，这在对钻机具有空间需求的空间受限制的巷道中进行钻凿/锚杆安装方面是特别有利的。

因此，当步骤406判定已经完成孔的钻凿时，该方法继续到步骤407以将岩石锚杆124安装在钻孔中。岩石锚杆可以是不同类型的岩石锚杆，并且例如可以是如下类型的岩石锚杆：在该类型的岩石锚杆已经插入钻孔中之后，该岩石锚杆借助加压而膨胀。替代性地，岩石锚杆例如可以是如下类型的岩石锚杆：树脂供给至钻孔以化学接合岩石和该类型的岩石锚杆。无论使用何种类型的锚杆系统，本发明都适用，但是根据图中例示的实施方式，使用其中一个或更多个树脂筒被首先供给至钻孔的一种岩石锚杆，其中，树脂由双组分树脂构成，并且其中，岩石锚杆随后插入钻孔中并且通过旋转将树脂的两种组分混合。

这种类型的树脂筒插入通常还需要由操作者手动插入，并且因此操作者在这种操作中还遭受不期望的风险。然而，根据本发明，树脂筒插入在不需要操作者在未紧固的岩石下作业的情况下完成。这借助图5A至图5C中示出的喷射臂501实现。喷射臂501包括喷嘴502，喷嘴502根据下文朝向钻孔移动，并且软管部分503(在图5C中示意性地示出)连接至喷射臂501且一个或更多个树脂筒可以插入软管部分503的相反端部(未示出)中。根据一个实施方式，树脂筒在装载锚杆时被装载在软管部分503中，而根据另一实施方式，替代地，树脂筒/多个树脂筒在钻凿孔之后被装载。软管部分503优选地布置成使得在装载锚杆时和/或还在锚杆单元103已固定以用于钻凿时背离喷射臂501的端部够得到以从受保护的操作者位置装载树脂筒。

喷射臂501布置成经由摆动臂504绕摆动接合部S1摆动，其中摆动接合部S1的轴线与钻凿轴线基本上成直角。喷射臂501以枢转的方式紧固至摆动臂504使得当喷射臂朝向钻孔摆动时，喷射喷嘴502在摆动臂504摆动至该位置时与钻凿中心/孔中心基本同轴地对准，参见图5C。

由于喷射臂501绕相对于钻凿轴线基本上成直角的轴线S1摆动，因此摆动运动不仅使得喷射喷嘴502被朝向钻凿中心带动，而且使得喷射喷嘴502从图5A至图5B中示出的闲置位置沿着轴向方向朝向钻孔移动以减小喷嘴与孔之间的距离。优选地，喷射臂摆动至喷射喷嘴50基本上邻接钻孔的位置。当喷射喷嘴502已经朝向钻孔移动时，一个或更多个树脂筒可以经由喷射软管例如通过将诸如空气之类的加压流体连接至背离喷射臂501的端部来射入钻孔中。

例示的喷射臂501还具有另外的特征。所示出的喷射臂进一步布置成承载锚杆适配器505以随后旋转岩石锚杆。该锚杆适配器505在本示例中在喷射臂501的背离钻孔的端部处由卡口安装件506支承。卡口安装件506使得锚杆适配器505以与喷嘴502同轴的方式保持在卡口安装件506中，由此当喷射臂501已被带至用于喷射的位置时，锚杆适配器也将与钻凿中心同轴地定位。锚杆适配器505在背离喷射臂501的端部处还包括螺纹部分(由507表示)。以这种方式，当喷射臂处于用于树脂喷射的位置时，钻机可以沿着锚杆适配器的方向向前进给并且与锚杆适配器螺纹连接在一起。当钻机已经与锚杆适配器螺纹连接在一起时，沿相反方向的小的转动可以使锚杆适配器从喷射臂的卡口安装件中释放出来，使得钻机与锚杆适配器可以沿着进给装置后退。

与锚杆适配器505螺纹连接在一起可以布置成由操作者完全地控制或者由钻凿设备的控制系统控制。当钻机已经与锚杆适配器螺纹连接在一起时，钻机沿着进给装置后退，并且当一个或更多个树脂筒已经装载在钻孔中时，喷射臂摆动回到闲置位置。

根据上文，锚杆124在整个钻凿操作期间保持在平行于滑动件122的位置，其中岩石锚杆124已经借助前锚杆保持件125牢固地保持并且由后锚杆保持件支承，但是根据上文，由于滑动件122在钻凿操作期间沿着进给装置向前和向后移位，因此后锚杆保持件123在钻凿期间不夹持岩石锚杆124。

在将岩石锚杆124安装在钻孔中时，进给装置首先绕旋转轴线A转动至第二终端位置，其中，由于根据上文的岩石锚杆124沿着经过钻凿中心的圆弧布置，因而进给装置104的转动使得岩石锚杆124转动到钻凿中心中。后锚杆保持件123被控制成使得岩石锚杆124被后锚杆保持件123夹持，而岩石锚杆124通过前锚杆保持器125的夹持被释放，由此通过使滑动件沿着进给装置104向前移动而借助该滑动件122将岩石锚杆124插入钻孔中。以这种方式，岩石锚杆124进给到钻孔中。岩石锚杆124借助滑动件122和后锚杆保持件123插入钻孔中至少达到以下程度：岩石锚杆的后端部在沿着钻孔的方向前进到足以当滑动件再次后退时在岩石锚杆后面为钻机和适配器留出空间的位置处停止，但优选地给予滑动件沿进给装置104尽可能长的可能位移。

因此，当岩石锚杆已局部地插入钻孔中至少达到钻机105和锚杆适配器506被给予岩石锚杆后面的空间的位置时，使进给装置朝向所述第一终端位置——即，钻凿位置——向后转动，由此包括用于接纳岩石锚杆下端部的套筒的锚杆适配器借助钻机朝向岩石锚杆移动，从而岩石锚杆借助锚杆适配器和钻机可以一直插入到钻孔中。

岩石锚杆经由锚杆适配器借助钻机设定成旋转以在岩石锚杆穿透一个或更多个树脂筒时实现树脂的两个组份的混合。因此，当随后完成岩石锚杆的安装时，钻机沿着进给装置再次后退，由此，当钻机已经后退足够的距离时，喷射臂501被再次带至喷射位置使得可以借助钻机将锚杆适配器506放回至锚杆适配器保持件中。由此在步骤408完成了锚杆安装操作。

如果岩石锚杆为除树脂锚杆之外的其他类型的锚杆，则与喷射臂对应的臂仍可以用来承载用于在锚杆安装中使用的锚杆适配器。

当钻孔已被钻凿出并且岩石锚杆已被安装时，钻杆支承件被释放，使得锚杆单元可以再次朝向紧固岩石下面的操作者位置转动以接纳用于在另一位置处安装的新的岩石锚杆，所述另一位置仅通过操纵吊杆/锚杆单元而到达、或者替代性地通过使运载装置前进而到达。

因此，根据本发明的锚杆单元103使得能够在锚杆单元103已被操纵至钻凿位置之后在锚杆单元处无需操作者的任何动作的情况下——即，在钻凿/锚杆安装期间，在不需要操作者步行至锚杆单元以在锚杆单元处采取任何动作的情况下——钻凿孔并随后安装。

因此，借助本发明，获得了使得可以在不使操作者暴露在未紧固岩石下面的情况下完全地执行锚固操作的设备，其中，机械化的方法还有助于操作者作业。本发明还具有如下优势：岩石锚杆由于被保持为与进给装置平行并且因此可以利用进给装置的全部长度，因此考虑到先决条件岩石锚杆可以具有尽可能长的长度，并且因此原则上具有与巷道的高度对应的长度。根据一个实施方式，这特别地通过绕轴线悬置的锚杆单元的功能性部件而使其成为可能，进给单元能够绕该轴线转动，其中，在第一位置，进给单元处于钻机与钻凿轴线同轴的钻凿位置，并且其中，在第二位置，所述岩石锚杆的锚杆中心与所述钻凿轴线同轴，使得可以在不减小锚杆长度的情况下最大程度地利用可用长度以为钻机等留出空间。锚杆的简单插入在不需要释放固定锚杆单元的情况下特别地通过借助滑动件和布置在滑动件上的锚杆保持件将锚杆插入钻孔中而使得成为可能。

所示出的关于钻凿/安装岩石锚杆方面的步骤可以布置成原则上完全地通过钻凿设备的操作者启动。替代性地，方法步骤中的一些步骤或者完整的锚杆安装过程可以通过钻凿设备的控制系统完全地控制。应该领会到，图中示出的根据本发明的钻凿设备的示例仅构成一个示例，并且根据本发明的钻凿设备可以具有多个不同的特定实施方式。

本发明的优选的特征在于可以在操作者无需离开紧固岩石的区域的情况下将岩石锚杆设置至锚杆单元，并且在于可以在钻凿岩石锚杆要被安装到其中的孔之前将岩石锚杆设置至锚杆单元，由此可以通过固定的锚杆单元执行钻凿和锚固，这使得高效率、节约时间以及同时确保锚杆安装成为可能。

应该领会到，本发明不局限于本发明的上述实施方式，而是，本发明涉及并包括所附独立权利要求的范围内的所有实施方式。

Claims (36)

1.一种用于借助岩石锚固钻凿设备(100)将岩石锚杆(124)安装在第一钻孔中的方法，其中，所述岩石锚固钻凿设备(100)包括运载装置(101)、紧固至所述运载装置(101)的吊杆单元(102)、以及经由第一接合装置(106)紧固至所述吊杆单元(102)的锚杆单元(103)，其中，所述锚杆单元(103)包括进给单元(104)，所述进给单元(104)包括用于以可移位的方式承载钻机(105)的装置，其中，所述锚杆单元包括第一端部(103A)以及用于保持所述岩石锚杆(124)的保持装置(123、125)，其中，所述方法包括：

-借助所述第一接合装置(106)将所述锚杆单元(103)的所述第一端部(103A)操纵至用于装载锚杆的第一位置，

-当已将所述锚杆单元(103)操纵至所述用于装载锚杆的第一位置时，将岩石锚杆(124)设置至所述锚杆单元(103)以借助所述保持装置(123、125)进行保持，以及

-当所述锚杆单元(103)已装载有所述岩石锚杆(124)时，将所述锚杆单元(103)操纵至用于安装所述岩石锚杆(124)的位置，并且操纵装载有所述岩石锚杆(124)的所述锚杆单元(103)钻凿所述第一钻孔并将所述岩石锚杆(124)安装在所述第一钻孔中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，用于以可移位的方式承载所述钻机的所述装置(122)包括用于以可移位的方式保持所述岩石锚杆(124)的可移位的第一保持装置(123)，并且其中，所述方法还包括在所述岩石锚杆(124)的所述装载中：

-使可移位的所述第一保持装置(123)在朝向所述第一端部(103A)的第一方向上移位，

-将所述岩石锚杆(124)引入所述第一保持装置(123)中，以及

-借助所述第一保持装置(123)夹持所述岩石锚杆(124)，并且借助所述第一保持装置(123)在与所述第一方向相反的方向上的移位将所述岩石锚杆(124)带至装载位置。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，用于以可移位的方式承载所述钻机(105)的所述装置包括滑动件(122)，并且其中，所述第一保持装置(123)布置在所述滑动件(122)上。

4.根据权利要求2至3中的任一项所述的方法，其中，所述锚杆单元(103)还包括用于保持所述岩石锚杆(124)的第二保持装置(125)，其中，当所述岩石锚杆已被带至装载位置时：

-借助所述第二保持装置(125)保持所述岩石锚杆(124)，其中，当所述第二保持装置(125)保持所述岩石锚杆(124)时，使所述第一保持装置的所述夹持改变以允许所述第一保持装置(123)沿着所述岩石锚杆(124)移位。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括在沿着第一纵向方向的多个运载位置处安装岩石锚杆，其中，所述用于装载锚杆的位置使得所述岩石锚杆能够从在先前的运载位置处为了岩石加固而能够到达的位置装载。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一纵向方向基本上由实施岩石挖掘所沿的方向构成。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，其中，用于装载所述岩石锚杆(124)的所述用于装载锚杆的第一位置为所述锚杆单元的所述第一端部在与从所述第一接合装置至所述运载装置的距离相比距所述运载装置更短的距离处的位置。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括安装如下岩石锚杆：所述岩石锚杆(124)的长度超过所述钻机能够沿着所述进给单元移位的长度。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，将所述锚杆单元(103)的沿钻凿方向的所述前端部(103A)操纵至所述第一位置。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，沿着第一钻凿轴线实施钻凿，其中，所述锚杆单元(103)包括与所述钻凿轴线平行的第一轴线(A)，其中，所述进给单元(104)能够绕所述第一轴线(A)在第一位置与第二位置之间转动，其中，在所述第一位置，所述进给单元处于所述钻机与所述钻凿轴线同轴的钻凿位置，并且其中，在所述第二位置，所述岩石锚杆的锚杆中心与所述钻凿轴线同轴。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括在钻凿和锚杆安装之前，借助至少一个支撑装置(127)固定所述锚杆单元(103)，其中，所述第一轴线(A)与所述支撑装置的轴线基本上同轴。

12.根据权利要求10至11中的任一项所述的方法，其中，所述第一锚杆保持装置(123)布置在所述锚杆单元处，使得所述进给单元绕所述第一轴线(A)的转动导致所述岩石锚杆沿着中心在所述第一轴线(A)上并且经过所述钻凿轴线的圆弧移动。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述进给单元在所述第一位置与所述第二位置之间的转动分别借助能够绕所述第一轴线(A)转动的进给臂(128)来实现。

14.根据权利要求10至13中的任一项所述的方法，其中，所述锚杆单元还包括能够绕所述第一轴线(A)转动的钻杆臂(132)，其中，所述钻杆臂(132)布置成承载至少第一钻杆(130)，其中，当转动所述钻杆臂时，所述第一钻杆沿着经过所述钻凿轴线的圆弧移动。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述钻杆臂(132)布置成承载至少第一钻杆(130)和第二钻杆(131)，其中，当转动所述钻杆臂(132)时，所述第一钻杆(130)和所述第二钻杆(131)分别沿着经过钻凿中心并且中心在所述第一轴线(A)上的圆弧移动。

16.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括：当已经钻凿出用于安装所述岩石锚杆的钻孔时，

-转动所述进给单元(104)，使得所述岩石锚杆的锚杆中心变成与所述钻凿轴线同轴，

-通过将用于以可移位的方式承载所述钻机(105)的所述装置移位来借助所述第一保持装置将所述岩石锚杆(124)部分地插入所述钻孔中。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括：

-当已将所述岩石锚杆部分地插入所述钻孔中时，

-使所述进给单元(104)转动回到如下位置：在该位置，所述进给单元处在所述钻机与所述钻凿轴线同轴的钻凿位置，以及

-借助所述钻机(105)将所述岩石锚杆(124)的其余部分插入所述钻孔中。

18.一种用于将岩石锚杆(124)安装在第一钻孔中的岩石锚固钻凿设备，其中，所述岩石锚固钻凿设备(100)包括运载装置(101)、紧固至所述运载装置(101)的吊杆单元(102)、以及经由第一接合装置(106)紧固至所述吊杆单元(102)的锚杆单元(103)，其中，所述锚杆单元(103)包括进给单元(104)，所述进给单元(104)包括用于以可移位的方式承载钻机(105)的装置，其中，所述锚杆单元包括第一端部(103A)以及用于保持所述岩石锚杆(124)的保持装置(123、125)，其特征在于，所述岩石锚固钻凿设备包括：

-用于借助所述第一接合装置(106)将所述锚杆单元(103)的所述第一端部(103A)操纵至用于装载锚杆的第一位置的装置，

-布置在所述锚杆单元(103)处的保持装置(123、125)，所述保持装置(123、125)用于在所述锚杆单元(103)已被操纵至所述用于装载锚杆的第一位置时接纳岩石锚杆(124)，以及

-用于在所述锚杆单元(103)已装载有所述岩石锚杆(124)时将所述锚杆单元(103)操纵至用于安装所述岩石锚杆(124)的位置的装置，该装置操纵装载有所述岩石锚杆(124)的所述锚杆单元(103)钻凿所述第一钻孔并将所述岩石锚杆(124)安装在所述第一钻孔中。

19.根据权利要求18所述的岩石锚固钻凿设备，其中，用于以可移位的方式承载所述钻机的所述装置(122)包括用于以可移位的方式保持所述岩石锚杆(124)的可移位的第一保持装置(123)。

20.根据权利要求19所述的岩石锚固钻凿设备，其中，用于以可移位的方式承载所述钻机(105)的所述装置包括滑动件(122)，并且其中，所述第一保持装置(123)布置在所述滑动件(122)上。

21.根据权利要求18或19所述的岩石锚固钻凿设备，其中，所述岩石锚固钻凿设备包括如下装置，该装置用于在所述岩石锚杆(124)的所述装载中：

-使可移位的所述第一保持装置(123)沿朝向所述第一端部(103A)的第一方向移位，

-将所述岩石锚杆(124)引入所述第一保持装置(123)中，以及

-借助所述第一保持装置(123)夹持所述岩石锚杆(124)，并且借助所述第一保持装置(123)在与所述第一方向相反的方向上的移位将所述岩石锚杆(124)带至装载位置。

22.根据权利要求19至21中的任一项所述的岩石锚固钻凿设备，其中，所述锚杆单元(103)还包括用于保持所述岩石锚杆(124)的第二保持装置(125)，并且其中，所述岩石锚固钻凿设备在所述岩石锚杆已被带至装载位置时布置成：

-借助所述第二保持装置(125)保持所述岩石锚杆(124)，以及

-当所述第二保持装置(125)保持所述岩石锚杆(124)时，使所述第一保持装置的所述夹持改变以允许所述第一保持装置(123)沿着所述岩石锚杆(124)移位。

23.根据权利要求18至22中的任一项所述的岩石锚固钻凿设备，其中，用于装载所述岩石锚杆(124)的所述用于装载锚杆的第一位置为所述锚杆单元的所述第一端部在与从所述第一接合装置至所述运载装置的距离相比距所述运载装置更短的距离处的位置。

24.根据权利要求18至23中的任一项所述的岩石锚固钻凿设备，其中，钻凿布置成沿着第一钻凿轴线执行，其中，所述锚杆单元(103)包括与所述第一钻凿轴线平行的第一轴线(A)，其中，所述进给单元(104)能够绕所述第一轴线(A)在第一位置与第二位置之间转动，其中，在所述第一位置，所述进给单元处于所述钻机与所述第一钻凿轴线同轴的钻凿位置，并且其中，在所述第二位置，所述岩石锚杆的锚杆中心与所述第一钻凿轴线同轴。

25.根据权利要求24所述的岩石锚固钻凿设备，还包括用于在钻凿和锚杆安装之前固定所述锚杆单元(103)的至少一个支撑装置(127)，其中，所述第一轴线(A)与所述支撑装置的轴线基本上同轴。

26.根据权利要求24或25所述的岩石锚固钻凿设备，其中，所述第一锚杆保持装置(123)布置在所述锚杆单元处，使得所述进给单元绕所述第一轴线(A)的转动导致所述岩石锚杆沿着中心在所述第一轴线(A)上并且经过所述第一钻凿轴线的圆弧移动。

27.根据权利要求26所述的岩石锚固钻凿设备，其中，所述进给单元在所述第一位置与所述第二位置之间的转动分别借助能够绕所述第一轴线(A)转动的进给臂(128)来实现。

28.根据权利要求24至27中的任一项所述的岩石锚固钻凿设备，其中，所述锚杆单元还包括能够绕所述第一轴线(A)转动的钻杆臂(132)，其中，所述钻杆臂(132)布置成承载至少第一钻杆(130)，其中，在所述钻杆臂转动时，所述第一钻杆沿着经过所述第一钻凿轴线的圆弧移动。

29.根据权利要求28所述的岩石锚固钻凿设备，其中，所述钻杆臂(132)布置成分别承载至少第一钻杆(130)和第二钻杆(131)，其中，当转动所述钻杆臂(132)时，所述第一钻杆(130)和所述第二钻杆(131)分别沿着中心在所述第一轴线(A)上并且经过钻凿中心的圆弧移动。

30.根据权利要求18至29中的任一项所述的岩石锚固钻凿设备，还包括能够朝向所述第一钻凿轴线摆动的臂部(501)，其中，所述臂部承载锚杆适配器(505)，并且其中，所述锚杆适配器(505)的中心借助所述臂部(501)能够朝向所述第一钻凿轴线摆动。

31.根据权利要求30所述的岩石锚固钻凿设备，其中，所述臂部(501)包括用于承载所述锚杆适配器(505)的卡口安装件(506)。

32.根据权利要求30或31所述的岩石锚固钻凿设备，其中，所述臂部为喷射臂(501)，其中，所述喷射臂(501)包括喷嘴(502)，所述喷嘴(502)能够被朝向所述第一钻凿轴线带动以向钻孔供应树脂。

33.根据权利要求32所述的岩石锚固钻凿设备，其中，当所述喷射臂(501)包括锚杆适配器(505)时，所述锚杆适配器与所述喷嘴(502)被同轴地承载，使得当所述喷射臂(501)已被带至用于喷射的位置时，所述锚杆适配器还将定位成与所述第一钻凿轴线同轴。

34.根据权利要求30至33中的任一项所述的岩石锚固钻凿设备，其中，所述臂部(501)布置成经由摆动臂(504)绕摆动轴线(S1)摆动，其中，所述摆动轴线(S1)与所述第一钻凿轴线基本上成直角。

35.根据权利要求30至34中的任一项所述的岩石锚固钻凿设备，其中，所述臂部(501)枢转地紧固至所述摆动臂(504)，使得当所述臂部(501)朝向所述第一钻凿轴线摆动时，所述喷嘴(502)与所述第一钻凿轴线基本上同轴地对准。

36.根据权利要求30至35中的任一项所述的岩石锚固钻凿设备，其中，所述臂部(501)在朝向所述第一钻凿轴线摆动时借助摆动运动在钻凿方向上轴向地移动。