CN109642462A - 可泵送树脂系统 - Google Patents
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Abstract
一种岩石锚杆系统,包括配件,配件具有主体和灌浆体,主体限定有构造成接纳岩石锚杆的中心开口,其中,主体限定有与中心开口流体连通的灌浆开口,而灌浆体限定有主体与灌浆体之间的空间。主体相对于灌浆体能旋转,灌浆体限定有树脂端口和催化剂端口。树脂端口和催化剂端口与该空间和主体的灌浆开口流体连通。岩石锚杆限定有中心开口,岩石锚杆的中心开口构造成当岩石锚杆被固定到配件时与配件的中心开口流体连通。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求分别于2016年9月2日和2017年3月13日提交的美国临时专利申请62/382,981和62/470,632的优先权,上述临时申请的公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明涉及一种可泵送双组分树脂系统,更具体涉及用于可泵送树脂系统的配件。
背景技术
通常使用被插入到在矿顶(mine roof)钻出的钻孔内的钢锚杆拉紧矿顶而支撑矿顶,这加强了矿顶上方的无支撑的岩层。利用矿顶锚杆的远端上的膨胀组件与岩层的接合,矿顶锚杆可以被机械地锚固到岩层。作为选择,矿顶锚杆可以利用被插入到钻孔内的树脂粘合材料而被粘接到岩层。通过使用膨胀组件和树脂粘合材料这两者,也可以采用机械锚固和树脂粘合的组合。
当使用树脂粘合材料时,粘合材料渗入周围的岩层,以粘合地接合至岩层,并牢固地将顶部锚杆保持在钻孔内。通常,树脂以双组分塑料料包的形式被插入到矿顶的钻孔内,该塑料料包具有一种含有可固化树脂组合物的组分和另一种含有固化剂(催化剂)的组分。双组分树脂料包被插入到钻孔的盲端(封闭端)内,并且矿顶锚杆被插入钻孔内,从而矿顶锚杆的端部使双组分树脂料包破裂。在矿顶锚杆围绕其纵轴线旋转时,树脂料包内的隔室破裂并且组分被混合。树脂混合物填充钻孔壁与矿顶锚杆的轴之间的环形区域。混合的树脂固化并将矿顶锚杆与周围岩石粘合。矿顶锚杆通常通过驱动头旋转。
发明内容
在一个方面,一种用于安装矿顶锚杆的可泵送树脂系统,包括构造成接纳树脂的树脂贮料器、构造成接纳催化剂的催化剂贮料器、与树脂贮料器流体连通的树脂泵结构、与催化剂贮料器流体连通的催化剂泵结构、与树脂泵结构和催化剂泵结构中的至少一者流体连通的输送管线以及构造成钻出钻孔并安装矿顶锚杆的锚杆臂。输送管线构造成将树脂和催化剂从树脂贮料器和催化剂贮料器经由锚杆臂输送到钻孔。
输送管线可以被固定到锚杆臂并相对于锚杆臂能移动。输送管线可以包括与树脂泵结构流体连通的树脂管线和与催化剂泵结构流体连通的催化剂管线。树脂管线和催化剂管线可以被静态混合器接纳,其中,输送还包括灌浆管,灌浆管与静态混合器流体连通,并构造成将树脂/催化剂混合物输送到钻孔内。该系统还可以包括抑制剂贮料器、抑制剂泵结构以及与抑制剂泵结构流体连通的抑制剂管线,抑制剂管线构造成将抑制剂贮料器中的抑制剂输送到钻孔,以限定钻孔内的快速凝固区段和慢速凝固区段。树脂泵结构可以包括树脂缸泵,而催化剂泵结构可以包括催化剂缸泵,其中,树脂缸泵和催化剂缸泵一起从动并由液压活塞和液压泵控制。
树脂泵结构可以包括与树脂缸泵流体连通的树脂供应泵,而催化剂泵结构可以包括与催化剂缸泵流体连通的催化剂供应泵。树脂贮料器和催化剂贮料器均可以包括螺旋推运器(auger),螺旋推运器构造成接纳并混合包含树脂或催化剂的料包。树脂贮料器可以是构造成接纳树脂料包的树脂供应缸,并且催化剂贮料器可以是构造成接纳催化剂料包的催化剂供应缸,其中,树脂供应缸和催化剂供应缸均包括盖件。树脂供应缸的盖件可以限定树脂供应缸的盖件与树脂供应缸之间的间隙,而催化剂供应缸的盖件可以限定催化剂供应缸的盖件与催化剂供应缸之间的间隙,其中,这些间隙构造成在相应的树脂供应缸和催化剂供应缸内压缩树脂料包和催化剂料包期间允许空气从相应的树脂供应缸和催化剂供应缸中逸出。
在另一方面,一种安装矿顶锚杆的方法,包括使用锚杆臂将输送管线插入到钻孔内;使用输送管线将灌浆(grout)注入到钻孔内;使用锚杆臂将输送管线从钻孔内收回;以及通过将矿顶锚杆插入到钻孔内并旋转矿顶锚杆,从而使用锚杆臂将矿顶锚杆安装在钻孔内。
灌浆可包括树脂和催化剂,该方法还包括从树脂贮料器经由树脂泵结构供应树脂,并从催化剂贮料器经由催化剂泵结构供应催化剂。该方法可以包括启动液压活塞,以将树脂和催化剂供应到输送管线。该方法还可以包括将抑制剂从抑制剂贮料器供应到钻孔,其中,与催化剂和树脂的反应相比,抑制剂构造成与树脂反应更慢,以限定钻孔内的快速凝固区段和慢速凝固区段。可以从抑制剂贮料器经由抑制剂泵结构和与抑制剂泵结构流体连通的抑制剂管线供应抑制剂。输送管线可以被固定到锚杆臂,并相对于锚杆臂能移动。
在另一方面,一种安装矿顶锚杆的方法,包括:将输送管线插入到钻孔内;沿着钻孔长度的至少一部分,使用输送管线将树脂和催化剂注入到钻孔内;从钻孔内移走输送管线;将矿顶锚杆插入到钻孔内,并且然后使用矿顶锚杆混合树脂和催化剂。
可以使用锚杆臂将输送管线插入到钻孔内和从钻孔内移走输送管线。可以使用锚杆臂将矿顶锚杆插入钻孔内,并混合树脂和催化剂。该方法可以包括从树脂贮料器经由树脂泵结构供应树脂,以及从催化剂贮料器经由催化剂泵结构供应催化剂。该方法还可以包括启动液压活塞以将树脂和催化剂供应到输送管线。该方法还可以包括将抑制剂从抑制剂贮料器供应至钻孔,其中,抑制剂构造成对于钻孔长度的一部分,延迟树脂与催化剂之间的反应。
在一个方面,一种用于安装矿用锚杆的可泵送树脂系统,包括:树脂料包,其包括第一材料;催化剂料包,其包括第二材料,树脂料包的第一材料不同于催化剂料包的第二材料;树脂泵结构,其构造成接纳树脂料包;催化剂泵结构,其构造成接纳催化剂料包;以及输送管线,其与树脂泵结构和催化剂泵结构中的至少一者流体连通。
第一材料可以是尼龙,而第二材料可以是聚乙烯。输送管线可以包括第一管子以及被接纳在第一管子内的第二管子,第二管子与树脂泵结构流体连通,第一管子和第二管子之间的空间与催化剂泵结构流体连通。输送管线可以包括连接配件,连接配件具有与第一管子流体连通的第一端口以及与第二管子流体连通的第二端口。第二管子可以延伸穿过连接配件,并可以被固定到第二端口。连接配件的第一端口可以连接到催化剂泵结构,而连接配件的第二端口连接到树脂泵结构。
润滑剂可以设置在第一管子的内部、第二管子的外部以及第二管子的内部中的一者或多者上。
在另一个方面,一种用于安装矿用锚杆的可泵送树脂系统,包括:树脂泵结构,其构造成接纳树脂料包;催化剂泵结构,其构造成接纳催化剂料包;以及注入管组件,其包括具有第一端口和第二端口的连接配件,第一管子与第一端口流体连通,而第二管子与第二端口流体连通,第二管子被接纳在第一管子内。连接配件的第二端口连接到树脂泵结构,而连接配件的第一端口连接到催化剂泵结构。
在另一方面,一种用于安装矿用锚杆的可泵送树脂系统的注入管组件,包括:连接配件,其具有第一端口和第二端口;第一管子,其与第一端口流体连通;以及第二管子,其与第二端口流体连通。第二管子被接纳在第一管子内,其中,连接配件的第二端口构造成连接到树脂泵结构,而连接配件的第一端口构造成连接到催化剂泵结构。
在另一方面,一种用于安装矿用锚杆的可泵送树脂系统的料包组件,包括:树脂料包,其包括第一材料并容纳树脂;以及催化剂料包,其包括第二材料并容纳催化剂,其中,树脂料包的第一材料与催化剂料包的第二材料不同。
第一材料可以是尼龙,而第二材料可以是聚乙烯。树脂料包的主体具有6密耳的厚度。树脂料包可以构造成由树脂泵结构接纳,并且催化剂料包构造成由催化剂泵结构接纳。
在另一方面,一种用于安装岩石锚杆的可泵送树脂系统的配件,包括:主体,其限定有中心开口,该中心开口构造成接纳岩石锚杆,主体限定有与中心开口流体连通的灌浆开口;以及灌浆体,其限定有主体与灌浆体之间的空间,主体相对于灌浆体能旋转。灌浆体限定有树脂端口和催化剂端口,树脂端口和催化剂端口与该空间和主体的灌浆开口流体连通。
主体可以包括驱动头,驱动头构造成与驱动工具接合。主体和灌浆体中的一者可以进一步限定有水端口。灌浆体可以是环形的并且接纳主体。灌浆体和主体中的一者可以包括至少一个密封件,该至少一个密封件构造成在主体与灌浆体之间提供密封界面。主体可以包括与中心开口相邻的螺纹部分。主体可以包括至少一个擦拭器,该至少一个擦拭器从主体沿径向向外延伸到主体与灌浆体之间的空间中。
在另一方面,岩石锚杆系统包括配件,配件具有:主体,其限定有构造成接纳岩石锚杆的中心开口;以及灌浆体,其限定有主体与灌浆体之间的空间,主体限定有与中心开口流体连通的灌浆开口。主体相对于灌浆体能旋转,灌浆体限定有树脂端口和催化剂端口。树脂端口和催化剂端口与该空间和主体的灌浆开口流体连通。该系统还包括自钻式岩石锚杆,自钻式岩石锚杆限定有中心开口,岩石锚杆的中心开口构造成当岩石锚杆被固定到配件时与配件的中心开口流体连通,自钻式岩石锚杆具有钻头。
在另一方面,一种用于安装岩石锚杆的可泵送树脂系统的配件,包括主体,主体具有第一端和与第一端相对定位的第二端,主体限定有树脂端口和催化剂端口,主体的第一端构造成与矿用锚杆机的臂架(boom arm)接合。配件还包括岩石锚杆接合构件,岩石锚杆接合构件包括具有锥形表面的弹性体,锥形表面构造成与岩石锚杆接合且与岩石锚杆形成密封,岩石锚杆接合构件被固定到主体。
锥形表面可以限定有内部空间,主体的树脂端口和催化剂端口与内部空间流体连通。
在另一方面,岩石锚杆系统包括配件,配件包括主体,主体具有第一端和与第一端相对定位的第二端,主体限定有树脂端口和催化剂端口,主体的第一端构造成与矿用锚杆机的臂架接合。配件还包括具有带有锥形表面的主体的岩石锚杆接合构件。岩石锚杆接合构件被固定到主体。该系统还包括自钻式岩石锚杆,自钻式岩石锚杆限定有中心开口,该岩石锚杆的中心开口构造成与由岩石锚杆接合构件的锥形表面所限定的内部空间流体连通。自钻式岩石锚杆具有钻头。
附图说明
图1是根据本发明的一个方面的用于安装矿顶锚杆的泵送系统和方法的正视图,示出了钻孔(rsi)的填充。
图2是图1的系统和方法的正视图,示出了矿顶锚杆正在被插入到钻孔内。
图3是图1的系统和方法的正视图,示出了安装好的矿顶锚杆。
图4是根据本发明的第二方面的用于安装矿顶锚杆的泵送系统和方法的正视图。
图5是根据本发明的第三方面的用于安装矿顶锚杆的泵送系统和方法的正视图。
图6是根据本发明的第四方面的用于安装矿顶锚杆的泵送系统和方法的正视图,示出了钻孔的初始填充。
图7是图6的系统和方法的正视图,示出了填充有树脂和催化剂的钻孔。
图8是根据本发明的第五方面的用于安装矿顶锚杆的泵送系统和方法的正视图。
图9是根据本发明的第六方面的用于安装矿顶锚杆的泵送系统和方法的正视图。
图10是根据本发明的第七方面的用于安装矿顶锚杆的泵送系统和方法的正视图。
图11是根据本发明的一个方面的用于料斗的双螺旋推运器结构的透视图。
图12A至图12D是示出了根据本发明的一个方面的安装矿顶锚杆的方法的正视图。
图13是根据本发明的另一方面的用于安装矿顶锚杆的泵送系统和方法的正视图。
图14A至图14D是示出了根据本发明的一个方面的安装矿顶锚杆的方法的正视图。
图15是根据本发明的一个方面的泵送结构的局部剖视图,示出了泵送结构的初始位置。
图16是根据本发明的一个方面的泵送结构的局部剖视图,示出了泵送结构的泵送位置。
图17是根据本发明的一个方面的管组件的前视图。
图18是沿图17中所示的线18-18截取的剖视图。
图19是根据本发明的另一方面的管组件的剖视图。
图20是根据本发明的另一方面的管组件的剖视图。
图21是根据本发明的另一方面的用于安装矿顶锚杆的泵送系统和方法的正视图,示出了钻孔的填充。
图22是根据本发明的一个方面的注入配件的前视图。
图23是沿图22中的线23-23截取的剖视图。
图24是沿图22中的线24-24截取的剖视图。
图25是沿图22中的线24-24截取的剖视图,示出了与自钻式矿用锚杆结合使用的注入配件。
图26A是根据本发明的一个方面的树脂注入系统的分解透视图。
图26B是图26A的树脂注入系统的透视图。
图26C是图26A的树脂注入系统的剖视图。
图27是根据本发明的另一方面的用于安装矿顶锚杆的泵送系统和方法的正视图。
图28是根据本发明的一个方面的装载缸组(load cylinder set)的透视图,示出了设置在分配位置的装载缸。
图29是根据本发明的一个方面的装载缸组的透视图,示出了设置在装载位置的装载缸。
图30是图28的装载缸组的侧视图,示出了设置在装载位置的装载缸。
图31是图28的装载缸组的侧视图,示出了设置在分配位置的装载缸。
图32是根据本发明的一个方面的注入缸组的透视图。
图33是图32的注入缸组的前视图。
图34是图32的注入缸组的底部透视图。
图35是图27的系统的侧视图,示出了安装到锚杆机的系统。
图36是图27的系统的侧视透视图,示出了安装到滑架的系统。
图37是图27的系统的前视透视图,示出了安装到滑架的系统。
图38是图27的系统的后视透视图,示出了安装到滑架的系统。
具体实施方式
现在将参考附图描述本发明的各方面。为了便于下文的描述,术语“上方”、“下方”、“右方”、“左方”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”
和它们的派生词是指本发明在附图中的取向。但是,应该理解,除了明确相反的表示以外,本发明可采用各种替代的变型和步骤顺序。应该理解的是,在附图中示出并在下面说明书中描述的具体设备仅仅是本发明的示例性方面。
参见图1至图3,可泵送双组分树脂系统10的一个方面包括由树脂管线12和催化剂管线14形成的输送管线,该输送管线构造成将例如树脂28和催化剂30等灌浆输送到钻孔。树脂管线12和催化剂管线14均具有入口16、20和出口18、22。树脂管线12的入口16与树脂泵24连接且流体连通。催化剂管线14的入口20与催化剂泵26连接且流体连通。树脂泵24和催化剂泵26分别与容纳有树脂28和催化剂30的各个贮料器(未示出)连接。树脂管线12和催化剂管线14可以借助于带32而彼此固定,从而有助于将管线12和14插入到钻孔34内。树脂泵24和催化剂泵26可以是切阀泵(chop check pumps),但是也可以使用适用于泵送高粘度材料的其他类型的泵。校准每个泵24和26的流量以提供树脂28和催化剂30之间的合适比率,在使用水基催化剂的情况下该比率优选为2:1,或66%树脂和33%催化剂。该比率可以在约4:1至3:2的范围内。在油基催化剂的情况下,使用9:1+/-5
%的比率。可以通过调节空气入口压力以及树脂管线12的出口18和催化剂管线14的出口22的直径来校准每个泵24和26的流量。树脂28是具有10%至25%的惰性填料(例如石灰石)的填充树脂。树脂可具有约100,000厘泊至400,000厘泊的粘度。常规聚氨酯树脂通常具有小于10,000厘泊的粘度。使用高粘度树脂通常使泵送更加困难,但是通过使用较便宜的填料可以显著节省成本。
参见图1,为了开始填充钻孔34,将树脂管线12和催化剂管线14插入到钻孔34内,同时启动泵24和26,以用树脂28和催化剂30填充钻孔34。当树脂28和催化剂30被泵入到钻孔34内时,管线12和14被移位的材料从钻孔34内挤出,从而确保了完全填充的钻孔34。作为选择,可以恰好地在管线12和14的端部前方安装比钻孔34的内径稍小的封隔器或插塞(未示出)。
参见图2和3,树脂28和催化剂30彼此接触并反应,以产生非常细小的屏障,这将防止树脂28和催化剂30之间发生进一步的反应。然后将矿顶锚杆36插入到钻孔34内并旋转,以混合树脂28和催化剂30。在完全插入矿顶锚杆36之后,如图3所示,混合的树脂28和催化剂30硬化且固化,以将锚杆36牢固地固定在钻孔34内。
参见图4,可泵送双组分树脂系统10还可以包括例如Y形接头(Wye)或T形连接器等连接器38,连接器38用于接纳分别来自树脂泵24和催化剂泵26的树脂管线12和催化剂管线14。使用连接器38允许将树脂管线12和催化剂管线14组合成单个灌浆管39,灌浆管39通过连接器38与树脂泵24和催化剂泵26连接。单个灌浆管39用作输送管线,并构造成将树脂28和催化剂30引入到钻孔34内。使用连接器38的系统10将以与以上结合图1至图3所描述的方式相同的方式操作。
参见图5,可泵送双组分树脂系统40的第三方面包括树脂管线42和催化剂管线44。树脂管线42和催化剂管线44均具有入口46、52和出口48、54。以与图1所示和以上讨论的方式类似的方式,树脂管线42的入口46和催化剂管线44的入口52分别与树脂泵56和催化剂泵58连接且流体连通。然而,树脂管线42的出口48和催化剂管线44的出口54连接至例如Y形接头或T形接头的连接器60,连接器60被固定到静态混合器62。静态混合器62构造成在树脂28和催化剂30被泵送到钻孔64内之前混合树脂28和催化剂30。单个灌浆管66用作输送管线,灌浆管66被固定到静态混合器62并构造成将树脂28和催化剂30作为混合物引入到钻孔64内。
参见图6和图7,可泵送双组分树脂系统70的第四方面包括由树脂管线72、标准催化剂管线74和抑制催化剂(inhibited catalyst)管线76形成的输送管线。图6和图7所示的系统70以与图1所示且以上讨论的系统10类似的方式操作,但系统70包括抑制催化剂管线76,以在钻孔34内设置快速凝固区段78(其例如位于钻孔34的盲端处)和慢速凝固区段79(其与钻孔34的盲端进一步间隔开)。与来自标准催化剂管线74的标准催化剂30和来自树脂管线72的树脂28的反应相比,抑制催化剂或抑制剂77和来自树脂管线72的树脂28的反应更慢。这些区段允许矿顶锚杆被锚固在快速凝固区段,并随后在慢速凝固区段仍在固化的同时张紧。
再次参见图6和图7,在使用中,可以将管线72、74和76均插入到钻孔34内。然后,可以将树脂管线72和标准催化剂管线74启动或置于如图6所示的“开启(ON)”状态,从而将树脂28和标准催化剂30输送至钻孔34,其中,抑制催化剂管线74被置于“关闭(OFF)”状态。沿着钻孔34的预定长度提供树脂28和标准催化剂30,以限定快速凝固区段78。这时,标准催化剂管线74停用或被置于“关闭”状态,并且抑制催化剂管线76被置于“开启”状态,使得沿着钻孔34的预定长度提供树脂28和抑制催化剂30,以限定慢速凝固区段79。由于由标准催化剂管线74提供的催化剂30与由抑制催化剂管线76提供的催化剂30之间的差异,树脂28和催化剂30的快速凝固区段78将比慢速凝固区段79更快地硬化和凝固,这允许矿顶锚杆被安装并点锚固(point anchored)在钻孔34的盲端并随后在慢速凝固区段79仍在固化的同时张紧。
参见图8,可泵送双组分树脂系统80的第五方面包括树脂管线82、标准催化剂管线84和催化剂抑制剂管线86。图8的系统80与图6和图7中所示且以上描述的系统类似,但是催化剂抑制剂管线86直接供应至标准催化剂管线84。催化剂抑制剂管线86仅在需要较慢凝固时间的区段处操作或泵送。将催化剂抑制剂管线86连接到标准催化剂管线84避免了将第三管线定位在钻孔34内的需要。该系统80也可以通过预混合树脂和催化剂来使用。除了使用两种或更多种催化剂之外,系统80还可以使用两种或更多种树脂组合物。具体而言,系统80可以使用多种树脂和催化剂来优化它们的性能和成本。
参见图9,可泵送双组分树脂系统90的第六方面包括树脂管线92和催化剂管线94。树脂管线92和催化剂管线94均具有入口96、102和出口98、104。树脂管线92的入口96与树脂缸泵106连接且流体连通。催化剂管线94的入口102与催化剂缸泵108连接且流体连通。出口98和104与用作输送管线的灌浆管66连接,但是也可以使用其他合适的结构。树脂缸泵106和催化剂缸泵108经由树脂供应管线114和催化剂供应管线116与相应的供应泵110和112连接。供应泵110和112将树脂126和催化剂128从相应的贮料器118和120泵送通过相应的树脂供应管线114和催化剂供应管线116并泵送到相应的树脂缸泵106和催化剂缸泵108内。如图9所示,树脂缸泵106和催化剂缸泵108一起从动,从而以约2:1的恒定体积比注入树脂126和催化剂128,但也可以使用其它合适的比率。从动泵106和108由单独的活塞113控制,活塞113由液压泵115操作。液压泵115可以具有1,200psi的最大输出压力,已经证明该最大输出压力有效地将树脂126和催化剂128经由长度超过50英尺的1/2英寸直径的管道注入到钻孔130内,但是也可以使用其他合适的泵。虽然单个活塞113控制树脂缸泵106和催化剂缸泵108,但是也可以使用一个或多个缸或活塞来控制泵106和108,以确保实现所需的树脂/催化剂比率。例如,可以设置双伺服电动机控制的缸结构,以确保向泵106和108施加相等的压力。
供应泵110和112是隔膜泵,但是也可以使用适用于泵送高粘度材料的其他类型的泵,例如切阀泵、螺杆泵等。图9所示的可泵送双组分树脂系统90通常以与图1至图3中所示且以上讨论的系统10相同的方式操作。供应泵110和112用于将树脂缸泵106和催化剂缸泵108的相应缸122和124填充到每个缸122和124的预定水平。然后启动树脂缸泵106和催化剂缸泵108,以同时分发树脂126和催化剂128。为了获得树脂与催化剂的所需比率,树脂缸122的体积通常为催化剂缸124的约两倍。以与图2和图3中所示的方式类似的方式,树脂126和催化剂128将填充钻孔130,然后将锚杆插入到钻孔130内。然后树脂缸泵106和催化剂缸泵108可以借助于供应泵110和112进行再补给。贮料器118和120均可以是具有双螺旋推运器结构132的料斗,在图11中更清楚地示出了该料斗,但是也可以使用其他合适的贮料器结构。双螺旋推运器结构132允许连续混合组分,以防止树脂和催化剂126和128分离或干燥。可以使用较大的“鱼形容器(chub)”或料包139或包含树脂和催化剂126、128的其他容器来向贮料器118和120供料。如下面更详细讨论的,灌浆管66连接到锚杆臂140,并相对于锚杆臂140能移动,以允许灌浆管66插入到钻孔130内来输送灌浆。图9中所示的系统可以利用图1至图8中所示且以上描述的任意其他结构。
参见图10,图9中所示且如上所述的可泵送双组分树脂系统90可以使用用于供应泵110和112的螺杆泵而不是图9中所示的隔膜泵。然而,系统90将以与上述方式相同的方式操作。
参见图12A至图12D,示出了用于安装矿顶锚杆的方法134的一个方面。该方法134可以提供使用锚杆机(未示出)注入和安装矿顶锚杆的自动化结构。在使用锚杆机钻出钻孔136之后,如图12A所示,使用锚杆机的锚杆臂140将灌浆管138插入到钻孔136内。如图12B和图12C所示,将树脂组分142和催化剂组分144注入到钻孔136内,并以合适的速率收回灌浆管138,以防止气穴(air pockets)或树脂142和催化剂144流绕过灌浆管138的顶端。如图12D所示,一旦在钻孔136内提供了所需量的树脂142和催化剂144,就将灌浆管138从钻孔136中移走。随后可以将矿顶锚杆插入到钻孔136内并旋转,以与以上结合图1至图3所述的方式相同的方式混合树脂142和催化剂144。此外,图12A至图12D中所示的方法可以使用图1至图11中所示的任何系统和结构。锚杆机可以构造成自动地钻出钻孔136、将树脂142和催化剂144注入到钻孔136内、并通过将锚杆插入到钻孔136内并旋转锚杆来混合树脂142和催化剂144,从而安装矿顶锚杆。锚杆机可以利用控制器(例如PLC)和一个或多个传感器来控制矿顶锚杆的安装。灌浆管138可以由第一组驱动轮146和第二组驱动轮148驱动,但是也可以使用用于插入和收回灌浆管138的任何合适结构。
参见图13,可泵送双组分树脂系统150与图9中所示且以上讨论的系统90类似。然而,图13的系统150利用具有树脂供应缸154和催化剂供应缸156的供应泵结构152,而不是如图9的系统90那样使用供应泵110和112,树脂供应缸154和催化剂供应缸156一起从动,以分别向树脂缸泵106和催化剂缸泵108供料。缸154和156由主活塞158控制,主活塞158由液压泵(未示出)操作。可以用树脂料包160和催化剂料包162或如上所述的其他合适的构造来向树脂供应缸154和催化剂供应缸156供料。例如,树脂和催化剂可以经由例如桶、袋、囊袋等任何合适的容器被提供至缸154和156。可以通过移走盖件164来向缸154和156中供应树脂料包160和催化剂料包162,这将在下文更详细地讨论并在图15和图16中示出。缸154和156可以是活塞式或囊袋式蓄能器,而不是使用一起从动的树脂供应缸154和催化剂供应缸156,该蓄能器具有用于测量活塞或囊袋的位置的换能器。可以以液压或气动方式操作蓄能器。蓄能器通常比图13中所示的缸结构小且轻。同样,基于同样的原因,树脂缸泵106和催化剂缸泵108可以是活塞式或囊袋式蓄能器。系统150可以作为独立单元设置在锚杆机上,其中,系统150本身具有液压流体/压力和/或压缩空气/压力的源,但是也可以利用例如结合到锚杆机液压结构中的其他合适的结构。
参见图14A至图14D,示出了使用以上讨论的系统10、40、70、80和90来安装矿顶锚杆的其他方法。在注入期间,可以利用被引入到灌浆注入管线的湍流的量来控制树脂和催化剂的混合和/或非混合。控制湍流量的基本特性是两种组分的粘度、注入管的内径和长度、以及流速。任何这些参数的变化都可以改变从湍流(混合)到层流(非混合)的流动特性。该流速特性以及能够对流动是湍流还是层流或它们的组合进行控制,对于在以上讨论的系统10、40、70、80和90中合适地安装矿顶锚杆而言是重要的。在某些情况下,不希望树脂和催化剂混合,这是因为树脂可能在安装锚杆之前凝固。然而,在其他情况下,可能期望在注入期间完全混合或部分混合树脂和催化剂。
参考图14A,系统200使用分隔型注入管202以保持两种组分分开。当树脂和催化剂离开注入管时,树脂和催化剂并排地置于在钻孔内。湍流和层流不是该系统200和方法的问题。使用该系统200的方法通常包括:钻出钻孔;将注入管202插入到钻孔内;以防止混合的任何流速泵送树脂和催化剂;在泵送树脂和催化剂的同时,以设定的速率收回注入管202,以防止注入管202前面的空穴和回流;以及安装矿顶锚杆(未示出)并旋转矿顶锚杆,以混合树脂和催化剂。系统200可以构造成以设定速率自动收回注入管202,该设定速率基于树脂和催化剂的体积流速。如以上谈论的那样,锚杆臂140可以被编程为以设定的速率自动收回管202。此方法的典型特性如下:
树脂粘度:125,000cps至225,000cps
催化剂粘度:10,000cps至25,000cps
注入管线ID:3/4英寸(3/4”)
注入管线长度:14英尺(14’)
流速:1gpm至3gpm
参考图14B,系统210利用单个注入管线212。对于33mm的钻孔,注入管线212的典型尺寸为3/4英寸。以较慢的速率将树脂和催化剂泵送到Y形接头中,以保持流动层流。树脂和催化剂将并排布置,且同时进行微小混合。当树脂和催化剂离开注入管线212时,树脂和催化剂将并排地留在钻孔中。然后将矿顶锚杆插入到分开的树脂和催化剂中并旋转,以混合树脂和催化剂。此方法的典型属性如下:
树脂粘度:200,000cps至225,000cps
催化剂粘度:20,000cps至25,000cps
注入管线ID:3/4英寸
注入管线长度:14英尺
流速:1gpm至1.5gpm
在使用图14B的系统210的方法的情况下,如果流速从层流增加到中间流速,则在注入管线212中将发生微小混合。该流速约为1.5gpm。当注入树脂和催化剂时,树脂和催化剂的微小混合将导致在原料树脂和催化剂内形成混合树脂和催化剂的小的硬化片,硬化片的宽度为1/8英寸、长度为1/2英寸、厚度为1/16英寸。在该部分混合过程中,约仅10%的树脂可能与催化剂反应。当安装矿顶锚杆时,树脂/催化剂的反应碎片用作小的混合叶片。
使用该系统210的方法通常包括:钻出钻孔;将注入管线212插入到钻孔内;以层流速率泵送树脂和催化剂以防止混合;在泵送的同时,以设定的速率收回注入管线212,以防止注入管线202前面的空穴和回流;以及安装矿顶锚杆(未示出)并旋转矿顶锚杆,以混合树脂和催化剂。
参考图14C,系统220使用单个注入管线222。注入管线222的典型尺寸是3/4英寸。以更快的速率将树脂和催化剂泵送到Y形接头,以产生中间流动至湍流。树脂和催化剂在流动通过注入管222时混合。在该方法的一个方面,灌浆管224可以附接至矿顶锚杆,并保留在固化的树脂/催化剂混合物中。然而,在其他方面,如上文结合图14B的系统所述,可以在注入树脂和催化剂之后安装矿顶锚杆。此方法的典型特性如下:
树脂粘度:125,000cps至150,000cps
催化剂粘度:10,000cps至15,000cps
注入管线ID:3/4英寸
注入管线长度:14英尺
流速:2.0gpm至2.5gpm
安装图14C的系统220的方法通常包括:钻出钻孔;将注入管线222连接至被置于矿顶锚杆(未示出)旁边的灌浆管224或将注入管线222插入到钻孔的端部内;以湍流速率将预定量的树脂和催化剂泵送到钻孔内,以使树脂和催化剂混合;以及当钻孔充满时停止泵送。矿顶锚杆将被完全安装,并且由于湍流以及树脂与催化剂的预先混合,不再需要旋转矿顶锚杆。
参考图14D,系统230利用单个注入管线232并创建点锚固结构。对于33mm的钻孔,注入管线232的典型尺寸为3/4英寸。在注入开始时,以较快速率将树脂和催化剂泵送到Y形接头以产生湍流(混合)流,然后在预定位置,将流动切换到层流(非混合)流动。在钻孔的顶部区段234处的混合的树脂/催化剂开始反应,而钻孔的底部236处的树脂和催化剂不反应或启动(setup)。将矿顶螺栓(未示出)快速安装并旋转,以混合底部区段236,经混合的树脂和催化剂的反应时间开始。在注入期间混合的顶部区段234在底部区段236之前凝固,以允许锚杆被扭转,从而在底部区段236凝固之前在锚杆中产生张力。系统230类似于点锚固式钢筋锚杆,该钢筋锚杆在顶部使用快速树脂/催化剂料包,而在底部使用慢速树脂/催化剂料包。此方法的典型特性如下:
树脂粘度:125,000cps至225,000cps
催化剂粘度:10,000cps至25,000cps
注入管线ID:3/4英寸
注入管线长度:14英尺
流速:1gpm至2.5gpm
安装图14D的系统的方法通常包括:钻出钻孔;将注入管线232插入到钻孔的端部内;以湍流速率将预定量的树脂和催化剂泵送到钻孔内,以使树脂和催化剂混合;在以湍流流速供应预定时长或预定量的树脂和催化剂之后,切换到树脂和催化剂的层流速率以防止混合;在以湍流和层流速率泵送同时,以设定的速率收回注入管线232,以防止注入管线202前面的空穴和回流;以及安装矿顶锚杆(未示出)并旋转矿顶锚杆,以混合树脂和催化剂。如上所述,以湍流流速注入的树脂/催化剂的顶部区段234(从而树脂和催化剂发生混合)首先凝固,以允许矿顶锚杆的底部处的例如螺帽等驱动构件被扭转,以拉紧矿顶锚杆。
参见图15和图16,树脂料包160和催化剂料包162可以通过移走盖件164而被供应到缸154和156内。可以利用任何合适的结构使盖件164相对于缸154和156移动。可以使用类似闸阀的构造使盖件164铰接、能够横向移动或竖直移动,缸154和156可以经由滑动底座而移动。可以利用树脂与催化剂的从1:1至95:5的各种比率来提供树脂料包160和催化剂料包162。在一个方面,该比率可以为约2:1,其中,在料包160和162中分开地提供树脂和催化剂。缸154和156包括延伸穿过缸154和156的侧壁的端口166,但是端口166也可以如图15和图16中的虚线所示那样设置在盖件164内。端口166可以是3/4英寸软管连接端口,但是也可以使用其他合适的连接器和端口。料包160和162包括主体168,主体168限定有用于接纳树脂或催化剂的空间。主体168可以由例如尼龙、聚丙烯或聚四氟乙烯基材料等非反应性塑料材料形成,但是也可以使用其他合适的材料。在一个实例中,用于树脂料包160的主体168由尼龙形成,并且用于催化剂料包162的主体168由聚乙烯形成。尼龙表现出有效地防止苯乙烯从料包160中迁出的效果。聚乙烯防止水从催化剂料包162中迁出。树脂料包160的直径可以是6英寸,催化剂料包162的直径可以是4英寸,每个料包160和162的高度为14英寸,这对应于缸154和156的尺寸,但是也可以利用合适的尺寸。树脂料包160和162的主体168可以具有6密耳至10密耳的厚度。在一个方面,主体168具有6密耳的厚度。
再次参见图15和图16,盖件164和缸154、156限定有盖件164和缸154、156之间的间隙170。在缸154和156内的料包160和162的初始压缩期间,间隙170允许空气从缸154和156内逸出。如果盖件164与缸154和156形成气密密封,则空气将被圈闭在缸154和156内,并最终被迫通过灌浆管66排出,这导致不期望的空气爆炸或爆裂、树脂和催化剂的流动不均匀和/或湍流混合。如图16所示,当料包160和162被压缩时,空气将经由间隙170逸出,使得料包160和162的主体168膨胀,以自密封盖件164与缸154和156之间的间隙170。因此,盖件164和缸154、156形成自密封设计,其中,树脂和催化剂不会经由间隙170逸出,并且塑料袋不会破裂或通过间隙170被挤出。此外,当料包160和162被压缩和加压时,料包160和162的主体168将仅在端口166的位置处被刺穿,并直接流动到端口166内,以便最终被输送至钻孔。当缸154和156被完全压缩时,仅留下料包160和162的主体168和最少量的树脂或催化剂。然后可以丢弃料包160和162的主体168,并且可以用完整的料包160和162重新装载缸154和156。缸154和156、料包160和162以及盖件164的结构使缸154和156在使用期间保持清洁以便于装载和卸载,并且保护缸154和156的活塞的密封件免受树脂材料造成的磨损。此外,缸154和156还可以设置有位于缸154和156内的单独的囊袋(未示出),囊袋接纳料包160和162。单独的囊袋可以由橡胶、聚四氟乙烯(PTFE)或其他合适的柔性囊袋材料制成。单独的囊袋可以为缸154和156提供额外的保护层。
仍然参见图15,端口166可以与例如单向止回阀等阀门167流体连通,阀门167与大气流体连通。如上讨论的那样,在料包160和162的主体168被压缩之后,收回缸154和156,这产生真空。阀门167允许空气经由端口166进入缸154和156以破坏真空,从而防止料包160和162的主体168被拉入到端口166内,这可以抑制在料包160和162的内含物被排走后料包160和162被移走。
参见图17和图18,根据本发明的另一方面的注入管组件240包括连接配件242,连接配件242接纳第一管子244和第二管子246。连接配件242具有与第一管子244流体连通的第一端口248和与第二管子246流体连通的第二端口250。第二管子246被接纳在第一管子244内。第二管子246延伸穿过连接配件242,并连接到第二端口250。第一管子244与连接配件242的端部连接件252连接,第一端口248与位于第一管子244和第二管子246之间的环形空间流体连通。连接配件242可以是按压连接型(push-to-connect)配件,但是也可以使用其他合适的连接件和配件。第一管子244和第二管子246可以是例如尼龙、聚乙烯、交联聚乙烯等聚合物管。第二管子246可以用于树脂,而第一管子244可以用于催化剂,但是也可以是第二管子246用于催化剂,而第一管子244用于树脂。上面讨论的树脂缸泵106可以连接到第二端口250,并且催化剂缸泵108可以连接到第一端口248,以将催化剂和树脂输送到钻孔内。可以在管子244和246上设置润滑剂,以改善树脂和催化剂通过管子244和246的流动。润滑剂可以设置在第一管子244的内部、第二管子246的外部和/或第二管子246的内部。
参考图19,图14A的分隔型注入管202可以是D形管结构。具体而言,分隔型注入管202可以包括分别用于树脂和催化剂的两个D形部分260和262。分隔型注入管202可以由尼龙制成,但是也可以使用其他合适的材料。
参见图20,图14A的分隔型注入管202也可以是两个单独的管子270和272,管子270和272沿着管子270和272的纵轴线彼此被热焊接。
上面讨论的系统10、40、70、80、90、200、210、220、230和各种构造可以与包括缆索锚杆、摩擦锚杆、钢筋锚杆在内的任何合适的岩石锚杆结合使用。例如,系统10、40、70、80、90、200、210、220和230可以与2016年7月25日提交的美国临时专利申请No.62/366,345(其全部内容通过引用并入本文)中示出和描述的摩擦锚杆结合使用。此外,岩石锚杆可以是空心锚杆,而不用设置分开的注入管或灌浆管,其中,树脂和催化剂经由空心芯部被供应至钻孔。
参见图21,灌浆管224可以被附接至矿井锚杆36,其中,矿井锚杆36和灌浆管224被插入到钻孔内(这已结合图14C在上文讨论过)。使用线材或带在多个间隔开的位置处将灌浆管224固定至矿井锚杆36,但是也可以使用其他合适的结构来将灌浆管224固定到矿井锚杆36。树脂和催化剂经由灌浆管224被输送到钻孔内,其中,灌浆管224和锚杆36被树脂和灌浆包围,并在树脂固化时留在钻孔内。灌浆管224可以连接到注入管222,其中,在输送树脂和催化剂之后,灌浆管224与注入管222分离,使得注入管222和连接器38可以用于安装另外的锚杆36。注入管222和连接器38可以与上面讨论的静态混合器62流体连通。矿用锚杆36可以是缆索锚杆,例如沿着锚杆36的长度具有多个球体(bulb)的双股缆索锚杆,但是也可以使用其他合适的缆索锚杆。矿用锚杆36也可以具有至少30英尺的长度,但是也可以使用其他合适长度的缆索锚杆。
参见图22至图25,示出了根据另一实施例的用于可泵送树脂系统的注入配件280。注入配件280包括主体282,主体282具有第一端284和与第一端284相对定位的第二端286。主体282限定有位于主体282的第二端286处的中心开口288,该中心开口288构造成接纳岩石锚杆。中心开口288从主体282的第二端286延伸到主体282的位于第一端284和第二端286中间的位置。注入配件280还包括灌浆体290,灌浆体290限定有主体282与灌浆体290之间的空间292。灌浆体290具有第一端294和与第一端294相对定位的第二端296。主体282限定有与主体282的中心开口288流体连通的一对灌浆开口298。主体282相对于灌浆体290能旋转。灌浆体290限定有树脂端口300和催化剂端口302,树脂端口300和催化剂端口302均与主体282和灌浆体290之间的空间292以及主体282的灌浆开口298流体连通。
主体282是圆筒状的,并包括位于主体282的第一端284处的驱动头304,驱动头304构造成与例如矿用锚杆机的臂架的钻臂等驱动工具(未示出)接合。灌浆体290是环形的,并将主体282接纳在由灌浆体290限定的中心开口306内。主体282和/或灌浆体290包括一对密封件308,密封件308构造成在主体282与灌浆体290之间提供的密封界面。当主体282通过驱动头304旋转时,主体282相对于灌浆体290自由旋转。主体282相对于灌浆体290的轴向运动可以被主体282的第二端286处的保持夹(未示出)或从主体282突出的凸缘(未示出)限制,但是也可以使用用于限制主体282相对于灌浆体290的轴向运动的其他合适结构。
灌浆体290还包括水端口310,水端口与主体282的灌浆开口298流体连通。作为选择,主体282可以限定有用于注入水的另一个端口。水端口310可用于在每次使用后注入水或水油溶液(water and oil solution),以冲洗配件280。主体282包括与主体282的中心开口288相邻的螺纹部分312。如图25所示,主体282的螺纹部分312构造成接纳岩石锚杆316的相应螺纹部分314。更具体地说,岩石锚杆316可以是自钻式岩石锚杆,该自钻式岩石锚杆限定有中心开口318,该中心开口318构造成当岩石锚杆316被固定到配件280时与注入配件280的中心开口288流体连通。在一个方面,岩石锚杆316借助于相应的螺纹部分312和314的接合而被固定到配件280。岩石锚杆316包括钻头320,钻头320构造成在岩层中钻出钻孔。
参见图24,主体282包括一对擦拭器322,擦拭器322从主体282沿径向向外延伸到主体282与灌浆体290之间的空间292内。擦拭器322构造成从灌浆体290的内表面324去除树脂和催化剂。擦拭器322可以从灌浆体290的第一端294延伸到灌浆体290的第二端296。虽然示出了两个擦拭器322,但是也可以使用一个或多个擦拭器322。
再次参见图22至图25,可以这样使用配件280:利用相应的螺纹部分312和314将岩石锚杆316固定到注入配件280。岩石锚杆316用于利用与驱动头304的接合来在岩层中钻出钻孔。在配件280的主体282和岩石锚杆316旋转期间,灌浆体290相对于配件280的主体282和岩石锚杆316保持固定。水或钻井液可以经由岩石锚杆316的中心开口318和注入配件280的端口300、302、310中的一个端口被供应到钻头320。可以通过使用本文讨论的任何供应系统将树脂和催化剂供应到树脂端口300和催化剂端口302来灌浆岩石锚杆316。树脂和催化剂流动通过相应的端口300和302,进入主体282与灌浆体290之间的空间292,并经由主体282的灌浆开口298进入主体282的中心开口288。然后,树脂和催化剂可以从主体282的中心开口288流动通过岩石锚杆316的中心开口318,并进入先前由岩石锚杆钻出的钻孔内。然后,通过从岩石锚杆316拧下主体282,主体282与岩石锚杆316脱离接合。可以用水或水油溶液经由水端口310冲洗配件280,以清洁配件280,并防止固化的树脂在配件280内积累。然后,可以利用与上面讨论的过程相同的过程安装其他岩石锚杆316。
参见图26A至图26C,根据本发明的另一方面,注入配件330包括主体332,主体332具有第一端334和与第一端334相对定位的第二端336。主体332限定有树脂端口338、催化剂端口340和水端口342。主体332的第一端334构造成与矿用锚杆机的臂架接合。配件330还包括岩石锚杆接合构件344,岩石锚杆接合构件344具有带有锥形表面348的主体346,锥形表面348构造成与岩石锚杆350接合并与岩石锚杆350形成密封。主体346可以由弹性材料制成,但是主体346也可以由能够与岩石锚杆350形成密封的任何合适的材料制成。岩石锚杆接合构件344被固定到主体332。岩石锚杆接合构件344可以借助于螺纹结构被固定到主体332,但是也可以使用任何合适的固定结构将岩石锚杆接合构件344固定到主体33。树脂可以经由臂架或与悬臂连接的单独的注入管线被供应到树脂端口338。
岩石锚杆接合构件344的锥形表面348可以限定内部空间352,其中,树脂端口338和催化剂端口340与内部空间352流体连通。在使用期间,岩石锚杆接合构件344的锥形表面348与岩石锚杆350接合,并与岩石锚杆350形成密封。树脂和催化剂被供应到树脂端口338和催化剂端口340,进入内部空间,然后通过由岩石锚杆350限定的中心开口354。在树脂和催化剂的注入期间,来自臂架的向上的力足以使岩石锚杆接合构件344的主体346与岩石锚杆350形成密封。可以使用水端口342用油/水混合物冲洗主体332。岩石锚杆350可以是自钻式岩石锚杆。
参见图27,根据本发明的另一方面的可泵送系统370包括控制模块372、液压马达374、液压贮料器376、装载缸组378和注入缸组380。控制模块372与液压马达374、装载缸组378和注入缸组380电连接。与图13中所示并在上面讨论的系统150类似,装载缸组378包括树脂装载缸382和催化剂装载缸384,并且注入缸组380包括树脂注入缸386和催化剂注入缸388。缸382、384、386和388均包括与控制模块372通信的线性编码器。控制模块372构造成根据来自使用者的输入从注入缸386和388分配预定量的树脂和催化剂。控制模块372可以包括用于分配预定量的树脂和催化剂的一些预定构造,并还可以允许定制树脂和催化剂的分配量。控制模块372可以是PLC控制器,但是也可以使用任何其他合适的结构。液压马达与液压贮料器376流体连通,并根据来自控制模块372的输入将液压流体供应到装载缸组378和注入缸组380。虽然可以使用可编程控制模块372,但是也可以手动使用系统370来打开或关闭液压马达374,以从缸382、384、386、388分配树脂和催化剂。
可以借助于机械滑阀(spool valve)(未示出)从液压马达374向注入缸组供料。与催化剂注入缸388相比,滑阀可以将两倍体积的液压流体从贮料器376供应到树脂注入缸386,以实现从缸386和388供应2:1比率的树脂和催化剂。作为选择,可以使用伺服阀对缸386和388进行电子控制,以获得所需的树脂/催化剂供应比率。
参见图28至图31,装载缸组378与图13中所示并在上面讨论的系统150类似,并与该系统150类似地操作。然而,不是经由盖件164装载料包160和162,而是缸382和384均包括可旋转腔室390和392,腔室390和392从腔室390和392与相应的活塞头394和396对齐的分配位置旋转至装载位置,在该装载位置,腔室390和392相对于活塞头394和396以一定角度(例如45度)定位。在装载位置,料包160和162可以被装载到腔室390和392内,随后腔室390和392移动到分配位置,以允许活塞头394和396将树脂和催化剂供应到注入缸组380。装载缸组378可以包括锁定结构,以在腔室390和392处于装载位置时防止活塞头394和396的启动。装载缸382和384还包括固定缸398和400。固定缸398和400可以具有相同的直径和长度。树脂腔室390和催化剂腔室392可以具有不同的直径,其中,活塞头394和396的尺寸适于与树脂腔室390和催化剂腔室392配合。树脂活塞头394和催化剂活塞头396包括清洁密封件,该清洁密封件构造成从腔室390和392中移除树脂和催化剂。清洁密封件可以是聚合材料。在一个方面,清洁密封件由高密度聚乙烯制成,但是也可以使用其他合适的材料。一旦清洁密封件磨损,可以容易地更换清洁密封件。树脂装载室390和催化剂装载室392可以包括刺穿构件(未示出),该刺穿构件构造成在缸382和384启动时刺穿料包160和162。
参见图32至图34,注入缸组380与图13中所示并在上面讨论的系统150类似,并与该系统150类似地操作。注入缸386和388从装载缸382和384接收树脂和催化剂,并且构造成经由锚杆、灌浆管或其他合适的结构将树脂和催化剂供应到钻孔。注入缸386和388分别包括腔室404和406和液压缸408和410。腔室404和406可以具有相同的直径,但具有不同的长度。液压缸408和410也可以具有相同的直径,但具有不同的长度。
参见图35,系统370示出为定位在锚杆机412上。装载缸组378可以定位在锚杆机412的侧面上以允许容易地接入,从而将料包160和162装载到缸382和384中。控制面板414可以定位在锚杆机412的驾驶室416中。控制面板414与控制模块372通信,以允许锚杆机412的操作者如以上讨论的那样控制树脂和催化剂至锚杆臂418的供应。控制模块372、液压马达374、贮料器376、装载缸组378和注射缸组380可以设置在壳体或保护部内,以保护以上部件免受周围环境的影响。
参见图37和图38,系统370也可以作为独立单元设置在滑架420上。虽然未示出,但是控制模块372、液压马达374、贮料器376、装载缸组378和注入缸组380也可以设置在滑架420上的壳体或保护部内,以保护以上部件免受周围环境的影响。通常可以结合与系统10、40、70、80、90、200、210、220和230有关的以上讨论的任何结构来使用滑架420和系统370。
现在将在以下编号的项中描述本发明的其他非限制性实例。
项1:一种用于安装岩石锚杆316的可泵送树脂系统的配件,该配件包括:主体282,其限定有中心开口288,中心开口288构造成接纳岩石锚杆316,主体282限定有与中心开口288流体连通的灌浆开口298;以及灌浆体290,其限定有主体282与灌浆体290之间的空间,主体282相对于灌浆体290能旋转,灌浆体290限定有树脂端口300和催化剂端口302,树脂端口300和催化剂端口302与空间和主体282的灌浆开口298流体连通。
项2:根据项1所述的配件,其中,主体282包括驱动头304,驱动头304构造成与驱动工具接合。
项3:根据项1或2所述的配件,其中,主体282和灌浆体290中的一者还限定有水口310。
项4:根据项1至3中任一项所述的配件,其中,灌浆体290是环形的,并接纳主体282。
项5:根据项4的配件,其中,灌浆体290和主体282中的一者包括至少一个密封件308,该至少一个密封件308构造成在主体282与灌浆体290之间提供密封界面。
项6:根据项1至5中任一项所述的配件,其中,主体282包括与中心开口288相邻的螺纹部分312。
项7:根据项1至6中任一项所述的配件,其中,主体282包括至少一个擦拭器322,该至少一个擦拭器322从主体282沿径向向外延伸到主体282与灌浆体290之间的空间中。
项8:一种岩石锚杆系统,包括:配件,其包括主体282和灌浆体290,主体282限定有中心开口288,中心开口288构造成接纳岩石锚杆316,灌浆体290限定有主体282与灌浆体290之间的空间,主体282限定有与中心开口288流体连通的灌浆开口298,主体282相对于灌浆体290能旋转,灌浆体290限定有树脂端口300和催化剂端口302,树脂端口300和催化剂端口302与空间和主体282的灌浆开口298流体连通;以及自钻式岩石锚杆,其限定有中心开口288,岩石锚杆316的中心开口288构造成当岩石锚杆316被固定到配件280时与配件280的中心开口288流体连通,自钻式岩石锚杆具有钻头320。
项9:一种用于安装岩石锚杆350的可泵送树脂系统的配件330,该配件330包括:主体332,其具有第一端334和与第一端334相对定位的第二端336,主体332限定有树脂端口338和催化剂端口340,主体332的第一端334构造成与矿用锚杆机的臂架接合;以及岩石锚杆接合构件344,其包括具有锥形表面348的主体346,锥形表面348构造成与岩石锚杆接合且与岩石锚杆形成密封,岩石锚杆接合构件344被固定到主体346。
项10:根据项9所述的配件,其中,锥形表面348限定有内部空间352,主体的树脂端口338和催化剂端口340与内部空间352流体连通。
项11:岩石锚杆系统包括:配件350,其包括主体332,主体332具有第一端334和与第一端334相对定位的第二端336,主体332限定有树脂端口338和催化剂端口340,主体332的第一端334构造成与矿用锚杆机的臂架接合,该配件还包括岩石锚杆接合构件344,岩石锚杆接合构件包括具有锥形表面348的主体346,该岩石锚杆接合构件344被固定至主体346;以及自钻式岩石锚杆350,其限定有中心开口354,岩石锚杆350的中心开口354构造成与由岩石锚杆接合构件344的锥形表面348限定的内部空间352流体连通,自钻式岩石锚杆350具有钻头。
项12:一种用于安装矿用锚杆的可泵送树脂系统,包括:树脂料包160,其包括第一材料;催化剂料包162,其包括第二材料,树脂料包160的第一材料不同于催化剂料包162的第二材料;树脂泵结构24、56、106和378,其构造成接纳树脂料包160;催化剂泵结构26、58、108和380,其构造成接纳催化剂料包162;以及输送管线12、14、39、66、102、212、224、232、244和246,其与树脂泵结构24、56、106、378和催化剂泵结构26、58、108、380中的至少一者流体连通。
项13:根据项12所述的系统,其中,第一材料包括尼龙,而第二材料包括聚乙烯。
项14:根据项12或13所述的系统,其中,输送管线12、14、39、66、202、212、224、232、244和246包括第一管子244以及被接纳在第一管子244内的第二管子246,第二管子246与树脂泵结构流体连通,第一管子244和第二管子246之间的空间与催化剂泵结构流体连通。
项15:根据项14所述的系统,其中,输送管线还包括连接配件242,连接配件具有与第一管子244流体连通的第一端口248以及与第二管子246流体连通的第二端口250。
项16:根据项15所述的系统,其中,第二管子246延伸穿过连接配件242,并被固定到第二端口250。
项17:根据项15或16所述的系统,其中,连接配件242的第一端口248连接到催化剂泵结构,并且连接配件242的第二端口250连接到树脂泵结构。
项18:根据项14至17中任一项所述的系统,其中,润滑剂设置在第一管子244的内部、第二管子246的外部以及第二管子246的内部中的一者或多者上。
项19:根据项12至18中任一项所述的系统,还包括锚杆臂140和418,锚杆臂140和418构造成钻出钻孔34、64、130和136并安装矿顶锚杆,其中,输送管线构造成从树脂泵结构和催化剂泵结构经由锚杆臂140输送树脂126、142和催化剂128、144。
项20:一种用于安装矿用锚杆的可泵送树脂系统,包括:树脂泵结构24、56、106和378,其构造成接纳树脂料包160;催化剂泵结构26、58、108和380,其构造成接纳催化剂料包162;以及注入管组件240,其包括具有第一端口248和第二端口250的连接配件242,第一管子244与第一端口248流体连通,第二管子246与第二端口250流体连通,第二管子246被接纳在第一管子244内,连接配件242的第二端口250连接到树脂泵结构,而连接配件242的第一端口248连接到催化剂泵结构。
项21:根据项20所述的系统,还包括锚杆臂140,锚杆臂140构造成钻出钻孔34、64、130和136并安装矿顶锚杆,其中,第一管子244和第二管子246构造成从树脂泵结构和催化剂泵结构经由锚杆臂140输送树脂126、142和催化剂128、144。
项21:用于安装矿用锚杆的可泵送树脂系统的注入管组件,该注入管组件包括:连接配件242,其具有第一端口248和第二端口250;第一管子244,其与第一端口248流体连通;第二管子246,其与第二端口250流体连通,第二管子246被接纳在第一管子244内,连接配件242的第二端口250构造成连接到树脂泵结构,而连接配件242的第一端口248构造成连接到催化剂泵结构。
项22:一种用于安装矿用锚杆的可泵送树脂系统的料包组件,该料包组件包括:树脂料包160,其包括第一材料并容纳树脂126和142;以及催化剂料包162,其包括第二材料并容纳催化剂128和144,树脂料包160的第一材料与催化剂料包162的第二材料不同。
项23:根据项22所述的系统,其中,第一材料包括尼龙,而第二材料包括聚乙烯。
项24:根据项22或23所述的料包组件,其中,树脂料包60的主体具有6密耳的厚度。
项25:根据项22至24中任一项所述的料包组件,其中,树脂料包160构造成由树脂泵结构接纳,而催化剂料包162构造成由催化剂泵结构接纳。
虽然在前面的描述中提供了系统的各个方面,但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的范围和精神的情况下对这些方面或方面进行修改和改变。例如,应理解的是,本发明在可能的范围内考虑了任意方面的一个或多个特征或该方面可以与任意其他方面的一个或多个特征或该方面组合。因此,前面的描述旨在说明而不是限制。上文描述的本发明由说明书限定,并且落入说明书的等同内容的含义和范围内的对本发明的所有改变都被包含在其范围内。
Claims (21)
1.一种岩石锚杆系统,包括:
配件,其包括主体和灌浆体,所述主体限定有中心开口,所述中心开口构造成接纳岩石锚杆,所述灌浆体限定有所述主体与所述灌浆体之间的空间,所述主体限定有与所述中心开口流体连通的灌浆开口,所述主体相对于所述灌浆体能旋转,所述灌浆体限定有树脂端口和催化剂端口,所述树脂端口和所述催化剂端口与所述空间和所述主体的所述灌浆开口流体连通;以及
岩石锚杆,其限定有中心开口,所述岩石锚杆的所述中心开口构造成当所述岩石锚杆被固定到所述配件时与所述配件的所述中心开口流体连通。
2.根据权利要求1所述的系统,其中,所述主体包括驱动头,所述驱动头构造成与驱动工具接合。
3.根据权利要求1所述的系统,其中,所述主体和所述灌浆体中的一者还限定有水口。
4.根据权利要求1所述的系统,其中,所述灌浆体是环形的,并接纳所述主体。
5.根据权利要求4所述的系统,其中,所述灌浆体和所述主体中的一者包括至少一个密封件,所述至少一个密封件构造成在所述主体与所述灌浆体之间提供密封界面。
6.根据权利要求1所述的系统,其中,所述主体包括与所述中心开口相邻的螺纹部分。
7.根据权利要求1所述的系统,其中,所述主体包括至少一个擦拭器,所述至少一个擦拭器从所述主体沿径向向外延伸到所述主体与所述灌浆体之间的所述空间中。
8.根据权利要求1所述的系统,其中,所述岩石锚杆包括钻头。
9.一种用于安装岩石锚杆的可泵送树脂系统的配件,所述配件包括:
主体,其具有第一端和与所述第一端相对定位的第二端,所述主体限定有树脂端口和催化剂端口,所述主体的所述第一端构造成与矿用锚杆机的臂架接合;以及
岩石锚杆接合构件,其包括具有锥形表面的主体,所述锥形表面构造成与所述岩石锚杆接合且与所述岩石锚杆形成密封,所述岩石锚杆接合构件被固定到所述主体。
10.根据权利要求9所述的配件,其中,所述锥形表面限定有内部空间,所述主体的所述树脂端口和所述催化剂端口与所述内部空间流体连通。
11.一种用于安装矿用锚杆的可泵送树脂系统,包括:
树脂料包,其包括第一材料;
催化剂料包,其包括第二材料,所述树脂料包的所述第一材料与所述催化剂料包的所述第二材料不同;
树脂泵结构,其构造成接纳所述树脂料包;
催化剂泵结构,其构造成接纳所述催化剂料包;以及
输送管线,其与所述树脂泵结构和所述催化剂泵结构中的至少一者流体连通。
12.根据权利要求11所述的系统,其中,所述第一材料包括尼龙,而所述第二材料包括聚乙烯。
13.根据权利要求11所述的系统,其中,所述输送管线包括第一管子以及被接纳在所述第一管子内的第二管子,所述第二管子与所述树脂泵结构流体连通,所述第一管子和所述第二管子之间的空间与所述催化剂泵结构流体连通。
14.根据权利要求13所述的系统,其中,所述输送管线还包括连接配件,所述连接配件具有与所述第一管子流体连通的第一端口以及与所述第二管子流体连通的第二端口。
15.根据权利要求14所述的系统,其中,所述第二管子延伸穿过所述连接配件,并被固定到所述第二端口。
16.根据权利要求14所述的系统,其中,所述连接配件的所述第一端口连接到所述催化剂泵结构,并且所述连接配件的所述第二端口连接到所述树脂泵结构。
17.根据权利要求11所述的系统,还包括:
锚杆臂,其构造成钻出钻孔并安装矿顶锚杆,其中,所述输送管线构造成从所述树脂泵结构和所述催化剂泵结构经由所述锚杆臂输送树脂和催化剂。
18.一种用于安装矿用锚杆的可泵送树脂系统的料包组件,所述料包组件包括:
树脂料包,其包括第一材料并容纳树脂;以及
催化剂料包,其包括第二材料并容纳催化剂,所述树脂料包的所述第一材料与所述催化剂料包的所述第二材料不同。
19.根据权利要求18所述的料包组件,其中,所述第一材料包括尼龙,而所述第二材料包括聚乙烯。
20.根据权利要求19所述的料包组件,其中,所述树脂料包的主体具有6密耳的厚度。
21.根据权利要求18所述的料包组件,其中,所述树脂料包构造成由树脂泵结构接纳,而所述催化剂料包构造成由催化剂泵结构接纳。
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