CN110621848B - 摩擦岩石锚杆 - Google Patents

Abstract

一种用以与在岩层中形成的钻孔的内表面摩擦接合的摩擦岩石锚杆组件。岩石锚杆包括膨胀器机构，该膨胀器机构具有能够由内部楔子元件接合的至少两个径向外部楔子元件。膨胀器机构被构造用于膨胀器元件的对称位移，以提供岩石锚杆在钻孔内的受控的扩大方式，以便牢固地进行锚固。

Description

摩擦岩石锚杆

技术领域

本发明涉及膨胀或摩擦岩石锚杆，该膨胀或摩擦岩石锚杆适合用于地下采矿和隧道业，用于稳定岩层，免于破裂或塌陷。

背景技术

通过以下方式安装膨胀式岩石锚杆：将钻孔钻入到岩层中，将岩石锚杆插入到钻孔中并使锚杆的一部分膨胀，以提供抵靠钻孔表面的摩擦锁定。膨胀式岩石锚杆包括能够径向膨胀的伸长管。通常通过将管纵向劈开并通过通常是朝向管的前端(即被首先插入到岩层或岩壁中的钻孔的管的那一端部)被定位在管内的膨胀器机构来促进这种径向膨胀。膨胀器机构连接到柔性缆材(flexible cable)或实心棒材(solid bar)，该柔性缆材或实心棒材延伸到锚杆的尾端(其被锚固在此处)，使得通过拉动或旋转缆材或棒材来实现膨胀机构的膨胀。

钻入到岩层中的钻孔的直径有意小于管的外径，使得在管进行任何膨胀之前将管以摩擦配合的方式插入钻孔内。这使岩石锚杆经由管的外表面与钻孔的面对表面实现的摩擦接合最大化。与采用树脂或灌浆将岩石锚杆锚固在钻孔内的其它形式的岩石锚杆相比，这种插入方法相对简单。

树脂锚固的岩石锚杆通常包括树脂筒，该树脂筒需要在插入岩石锚杆之前被插入到钻孔中。插入树脂筒有时非常困难，因为隧道壁通常延伸到相当高的高度，所以要接触到树脂筒所要被插入到其中的孔可能是不方便的。另外，所使用的树脂相对昂贵并且具有有限的保存期限。

水泥灌浆的岩石锚杆比树脂锚固的岩石锚杆便宜，但是水泥的涂布比树脂的涂布麻烦。水泥灌浆需要水泥搅拌设备以及泵送和输送设备，以将混合后的水泥输送到钻孔中。

然而，树脂或水泥锚固的岩石锚杆通常锚固在钻孔中，以提供比摩擦岩石锚杆更高水平的岩石加固或稳定作用，这是因为与摩擦岩石锚杆的摩擦接合相比，钻孔壁和树脂或水泥之间的结合更好。同样地是，水泥锚固的岩石锚杆通常能够沿着岩石锚杆和钻孔壁的整个长度结合。

如果锚杆暴露于已经在安装有锚杆的岩层的过度加载，则任何形式的岩石锚杆都容易失效(fail)。失效可能是拉伸失效或剪切失效，也可能是拉伸失效和剪切失效的组合。在膨胀式岩石锚杆中，锚杆可能会通过管的破裂而失效。只要锚杆的棒材或缆材没有也失效，就通常可以容忍这种失效。

难以锚固的一种特别类型的岩层是弱岩层或地震岩层。在这种类型的岩层破裂时，岩石锚杆可能承受动态加载，这种动态加载趋于导致锚杆从钻孔向外移动并且允许岩体的围绕岩石锚杆的面也向外移位。岩石锚杆通过岩板与岩体的围绕岩石锚杆的面相接触，在某些地区中，行业设定了地震条件下的地面支撑要求，使得在地面动能为25千焦的情况下，在围绕钻孔的大约1米的直径中，岩石锚杆的位置移动不应超过300毫米。换句话说，岩石面的向隧道或地下矿井中的向外位移不应超过300毫米。在这些情况下，树脂或水泥锚固的锚杆是不合适的，因为25千焦的能量会在锚杆上产生超过其抗拉强度的冲击载荷，因此已知这些类型的锚杆在这些条件下会失效。

在一些现有的膨胀式岩石锚杆中，由岩层中的移动或破裂产生的能量直接从岩板传递到岩石锚杆的管，并且如果管的外表面与钻孔的在岩层破裂之上的面对表面之间的摩擦接合不够的话，则岩石锚杆将移动。在非常坚硬和非常弱的岩层中尤其如此，因为岩石锚杆适当地锚固在上述岩层中的摩擦能力很差。

例如，在一些现有的膨胀式岩石锚杆中，岩石锚杆使接合构件(例如，楔子)向外膨胀，以凿入到钻孔壁中，以提高锚杆在岩层中的锚固。虽然最初的凿入可能很小，但在载荷的情况下，岩石锚杆从钻孔向外的任何运动都将导致构件进一步凿入到钻孔壁中，并抵抗进一步的向外移动。然而，在非常坚硬的岩层中，构件不能凿入到钻孔壁中，或者只能以最小程度凿入，所以岩石锚杆与钻孔壁之间的接触在很大程度上仅是摩擦接合。

相反，在非常弱的岩石中，在安装有岩石锚杆的钻孔通常是“被过度钻孔”的，即：钻孔的直径比所需的直径大，使得膨胀构件不能充分膨胀，从而无法凿入到钻孔壁中的适当接合钻孔壁所需的深度。期望一种解决现有技术的岩石锚杆中的一个或多个缺点的岩石锚杆。

发明内容

本发明的目标在于提供一种摩擦岩石锚杆和一种岩石锚杆组件，其可被方便地驱动到形成在岩层内的钻孔中并且能够经由坚固耐用且可靠的夹紧力而被夹紧在适当的位置，该夹紧力抵抗地面动能载荷和冲击载荷，否则该地面动能载荷和冲击载荷将会促使岩石锚杆从钻孔中移出。

一个具体目标在于提供一种具有夹紧机构的岩石锚杆，该夹紧机构被构造成在所形成的钻孔内、于岩石锚杆的前端处或朝向岩石锚杆的前端施加径向膨胀力，以便使摩擦接触力最大化，岩石锚杆通过该摩擦接触力而被固定在钻孔内。

另一具体目标在于提供一种岩石锚杆，该岩石锚杆被构造成在岩石锚杆处抵抗并承受由于岩层移动而引起的地面动能和冲击载荷。一个具体目标在于提供一种岩石锚杆，其被构造成响应于约25千焦的地面动能以及在岩石锚杆上的约45吨的冲击载荷而保持处于钻孔内的完全锚固的位置。

这些目标经由一种具有膨胀器机构以在岩石锚杆的轴向前端处提供对称且受控膨胀的岩石锚杆(岩石锚杆组件)实现。这些目标进一步通过提供一种膨胀器机构和一种岩石锚杆布置实现，其中至少最初容纳膨胀器机构的管状套筒被构造用以与多个径向外部楔子元件组合地促进对称膨胀，该多个径向外部楔子元件与该特别构造的管状套筒协同作用，以在轴向前端处提供受控膨胀。

另外，这些目标经由一种设置在岩石锚杆的轴向后端处的加载机构实现，该加载机构具有载荷/震动吸收构造，以承受从岩层传递到岩石锚杆的冲击加载力。加载机构包括特定的载荷吸收器，该特定的载荷吸收器被构造用以响应于预定义/预先确定的加载力(诸如冲击加载力)而可选地经由压缩、压碎、碎裂、破裂、变形、失效或至少部分失效而变形。这种布置提供了初始阶段的载荷吸收。本发明的岩石锚杆布置还设置有主承载元件，其中在载荷吸收器的初始吸收期间/之后，高加载力被传递到主承载元件中。因而，一方面，本发明的岩石锚杆包括多级载荷和震动吸收构造，以有效地将加载力分布在岩石锚杆组件的多个组成部分/特征上。因而，提供了一种岩石锚杆布置，以更好地承受地面动能加载，并且特别是由于升高和/或突然的岩层运动而产生的冲击加载。

根据本发明的第一方面，提供了一种与在岩层中形成的钻孔的内表面摩擦接合的摩擦锚杆组件，该组件包括：伸长管，其具有前端、尾端和纵向延伸的主狭缝；膨胀器机构，其位于管内，朝向前端或处在前端处，并且被构造用以向管施加径向膨胀力，以将组件固定到岩层；伸长筋束，其在管内纵向延伸，在第一端处或朝向第一端连接到膨胀器机构，并在第二端处或朝向第二端连接到被定位于管的尾端处或朝向管的尾端的加载机构，该加载机构通过调节被构造用以在筋束(tendon)中产生拉伸力，以作用在膨胀器机构上，并提供径向膨胀力；其特征在于：膨胀器机构包括：至少两个径向外部楔子元件，其被定位地固定到管；和径向内部楔子元件，其被固定到筋束并能够相对于外部楔子元件轴向移动，以将所述径向膨胀力施加到外部楔子元件；伸长管还包括至少一个辅助狭缝，其被轴向地定位在膨胀器机构处，使得管能够响应于内部楔子元件的轴向移动和外部楔子元件传递的膨胀力，经由主和辅助狭缝在膨胀器机构的轴向位置处径向变形。

可选地是，每个外部楔子元件都包括径向面向内的表面，该径向面向内的表面相对于延伸穿过组件的纵向轴线倾斜，并且内部楔子元件的径向面向外的表面相对于纵向轴线倾斜地延伸。优选地是，内部楔子元件包括沿着其自身的长度渐缩的径向厚度，从而包括径向较厚的向前端和径向较薄的向后端。类似地是，外部楔子元件包括沿着其自身的长度渐缩的径向厚度，从而包括径向较厚的向后端和径向较薄的向前端。

可选地是，外部楔子元件的径向面向内的表面和/或内部楔子元件的径向面向外的表面至少部分为锥形或截顶锥形。因而，相应的表面可以在垂直于岩石锚杆的纵向轴线的平面中凹入。可选地是，外部楔子元件的径向面向内的表面和/或内部楔子元件的径向面向外的表面至少是凿形的、部分凿形的或楔子形的，其具有大致平面的渐缩表面(在纵向方向上)。

内部楔子元件和外部楔子元件之间的摩擦接合表面的相对对准是倾斜的，即：相对于岩石锚杆的纵向轴线是横向的、成角度的或可替选地是倾斜的，这有助于在内部楔子元件迫使管径向膨胀和扭曲时将外部楔子元件保持处于对称构造。

优选地是，辅助狭缝被定位成与主狭缝沿直径方向相对。在本发明的组件包括多个辅助狭缝的情况下，优选地是，辅助狭缝在围绕纵向轴线的周向方向上均匀地间隔开，其中外部楔子元件被定位于每个相应的狭缝之间。将辅助狭缝与主狭缝沿直径方向相对定位特别地是提供了膨胀器机构的对称膨胀，并使外部楔子元件保持在间隔开的定向上。

优选地是，辅助狭缝的轴向长度小于主狭缝的轴向长度。可选地是，辅助狭缝的轴向长度是伸长管的总轴向长度的0.1％至50％、0.5％至40％、0.4％至30％或2％至25％。辅助狭缝在轴向向前和轴向向后两个方向上都轴向延伸超出膨胀器机构(内部和外部楔子元件)一小段距离。辅助狭缝的主要功能是促进膨胀器机构膨胀并维持外部楔子元件的周向间隔。因而，不需要使辅助狭缝延伸管的整个长度，并且因而，优化了管的强度，以在经由锤击将岩石锚杆初始安装到钻孔中期间提供足够的强度。优选地是，辅助狭缝的宽度小于主狭缝的宽度。

优选地是，外部楔子元件在周向方向上以相等的分离距离间隔开。这种构造有利于膨胀器机构的对称膨胀，并且确保了内部和外部楔子元件的摩擦滑动表面相对于彼此适当地对准，以避免侧向(扭转)力和擦伤。

优选地是，在周向方向上，外部楔子元件被定位于主和辅助狭缝之间并且不与主和辅助狭缝重叠。重要的是，外部楔子元件不会通过限制管在狭缝区域处的变形而阻碍管的膨胀。如图所示，本发明概念的显著优点在于：径向膨胀的程度和控制，这能够经由内部和外部楔子元件之间的对称滑动接合而实现。

优选地是，外部楔子元件通过焊接固定到管的径向面向内的表面上。更优选地是，外部楔子元件仅在每个楔子元件的轴向向后端(或面)处或朝向每个楔子元件的轴向向后端(或面)固定到管。这种附接机构足以将外部楔子元件保持在相对于内部楔子元件和管的固定位置中，但是却不提供会抵抗径向膨胀的过硬结构。因而，提供了外部楔子元件的一定程度的移动，这对于受控的径向膨胀是有利的。

可选地是，每个外部楔子元件的至少一部分都轴向延伸超过管的前端。可选地是，径向内部楔子元件的至少一部分轴向延伸超过管的前端。可选地是，内部楔子元件的最大外径大于管的内径。可选地是，内部楔子元件的最大外径近似等于管的内径或外径。这样的尺寸关系可以适用于预先安装在钻孔内(位于岩层中)的管，或者适用于后安装在钻孔内的管(后者涉及管的径向压缩)。因而，能够提供相对于传统布置具有更大的最大直径的内部楔子元件，以便增强内部楔子元件，以抵抗由伸长棒材施加的应力以及与外部楔子元件相接触而施加的应力。因而，内部楔子元件在使用期间不易破裂。另外，由于径向内部楔子元件的扩大的尺寸，并且不受管的内径的限制，因此能够实现更大的径向膨胀。

可选地是，筋束是伸长棒材，其在第一端处或朝向第一端被径向地扩大。优选地是，棒材的第一端包括螺纹，其中螺纹被设置在被径向扩大的第一端处。优选地是，内部楔子元件经由螺纹安装在棒材上。可选地是，棒材的第二端可以被径向扩大并且包括螺纹。径向扩大增强了棒材抵抗拉伸应力的能力，并减轻了由于存在有在棒材的外表面处形成的螺纹而产生的应力集中。

优选地是，该组件包括单个主狭缝、单个辅助狭缝和两个外部楔子元件，该两个外部楔子元件被定位成彼此沿直径方向相对并且在周向方向上在主狭缝和辅助狭缝之间间隔开。这种构造提供了一种膨胀器机构，该膨胀器机构除了通过最大化径向膨胀的程度和可靠性而提供了用于将岩石锚杆锚固在钻孔内的有效方式之外，还可以方便地进行制造和组装。

可选地是，该组件还可包括：加载机构，其在管的尾端处径向向外突出，以便能够在围绕钻孔的外端的区域处支撑抵靠在岩层上；主载荷元件，其在第二端处与筋束连接，以支撑抵靠在管的尾端上，并通过调节在筋束中产生拉伸力，以作用在膨胀器机构上并提供径向膨胀力；该加载机构还包括载荷吸收器，以吸收由岩层施加在加载机构上的载荷，并且响应于变形或失效而将所述载荷传递给主载荷元件。

设置多级载荷支撑布置有利地是允许施加到岩石锚杆的载荷在多个单独的阶段中被吸收，使得不要求多个单独的部件和阶段来吸收全部载荷。这很重要，因为这意味着不会立即将全部载荷都传递到岩石锚杆的筋束或管上。相反，载荷首先被载荷吸收器(或第一支撑元件)反作用或部分吸收，并且如果载荷高于预定失效载荷，则载荷吸收器变形或至少部分失效，然后剩余的载荷被主载荷元件(或者第二支撑元件)反作用或吸收。有利地是，载荷吸收器将吸收一些载荷或能量，使得施加到主载荷元件上的载荷低于若将全部载荷直接施加到主载荷元件上时的载荷。因而，岩石位移的能量被耗散掉，因为载荷吸收器首先吸收载荷，然后变形或部分失效。因为施加到主载荷元件上的载荷低于筋束的抗拉强度，所以剩余的能量然后被主载荷元件吸收。通过筋束在膨胀器机构上施加趋向于使膨胀器机构膨胀的拉动载荷，该载荷被筋束反作用。对膨胀的抵抗力提供了所需的反作用。

例如，通常用于地面支撑的棒材的拉伸强度高达33吨。同样地是，载荷吸收器能够被布置成在10吨下变形或部分失效。在地面动能约为25千焦的情况下施加载荷时，在岩石锚杆上的冲击载荷可能约为45吨。为此，载荷吸收器将在约10吨下变形或部分失效，并且因而将吸收载荷的前10吨。当载荷吸收器变形或部分失效时，岩石的实际位移也吸收了位移载荷或能量(并因此降低了地面动能)，并且因此在载荷吸收器变形或部分失效时，一些能量经由岩层本身中的移动以及通过变形或部分失效的载荷吸收器的作用而被吸收掉。实际上，岩石的位移能够导致加载机构的一些、大部分或所有的部件略微变形，并且导致膨胀器机构膨胀(在筋束移动时)，以上能够各自提供一些额外的能量吸收，但是后两种形式的吸收并不总是发生，并且因此在岩石位移中作为吸收机理并不是可靠的。

在通过载荷吸收器和相关机理(岩石位移、承载布置的变形等)吸收能量之后，岩石锚杆的棒材将吸收剩余的能量，剩余的能量中的冲击载荷现在将低于棒材的抗拉强度，并且因此棒材将不会失效，并且因而岩石锚杆也不会失效。

可选地是，载荷吸收器可包括被定位成与主载荷元件相接触的可压缩轴环。可选地是，载荷吸收器可包括凸缘、板或垫圈的弯曲的或屈曲的区域，该区域沿轴向朝向主载荷元件的方向延伸。

在某些实施例中，管沿其长度的至少一部分纵向地开缝，但是优选地是沿其全部长度开缝，以促进管的径向膨胀和收缩。需要径向收缩，使得可将管驱动到内径略小于管外径的钻孔中。这有利地是允许将岩石锚杆插入而与钻孔的内壁牢固地摩擦接合。因而，管的外表面在插入时且在膨胀器机构的任何膨胀之前与钻孔壁摩擦接合。通过在膨胀器机构的轴向位置处设置沿着管轴向延伸的一个或多个辅助狭缝或多个辅助狭缝，极大地促进了膨胀器机构的膨胀和管的径向膨胀。膨胀器机构的作用主要是增加岩石锚杆与钻孔的内表面之间的摩擦接合。在柔软或脆弱的岩石中，膨胀器机构的膨胀力可能会超过岩石的抗压强度，因此管的径向膨胀可能会非常显著。同样地是，膨胀器机构的作用是在受到由岩层施加的外部载荷时抵抗管的径向收缩。另外，在孔径已经被钻得过大的情况下，能够将管径向膨胀，以适当地接合钻孔壁。

可选地是，管可具有锥形前端，以帮助插入到钻孔中，或者管能够沿着其长度具有大致恒定的直径。在管具有锥形前端的情况下，锥形段能够包括穿过管的前缘开口的狭缝。当岩石锚杆被插入到钻孔中时，这允许前端径向压缩。沿直径方向相对的两个轴向端狭缝是优选布置。

可选地是，筋束能够为刚性筋束，诸如金属棒材、杆材或刚性缆材、非刚性缆材，或者能够为空心棒材。

本发明的岩石锚杆适合于与常规岩板一起使用，常规岩板连接到岩石锚杆的一端并且延伸成与岩层围绕钻孔的表面形成接触。本发明的岩石锚杆可包括本领域中找到的任何合适形式的岩板。

膨胀器机构可包括第一对膨胀器元件，该第一对膨胀器元件沿直径方向彼此相对地固定到管。这些膨胀器元件能够相对于管以任何合适的方式固定就位，但是通常将通过焊接固定。可以将焊接应用到管，并且特别是应用到在管中形成的、填充有焊料的短狭缝，并且/或者，能够将焊接应用到管的面向内的表面。膨胀器可以可替代地是包括三个膨胀器元件，它们沿周向方向基本上等距地间隔开，并相对于管固定；或四个或更多个膨胀器元件，它们通常都沿周向方向基本上等距地间隔开。

膨胀器元件能够具有任何合适的形状，诸如锥形或楔子形。膨胀器元件的形状通常将彼此相同，并且当与管一起定位时，它们将关于管的轴线对称。然而，本发明不排除膨胀器元件的形状彼此不同或它们关于管的轴线不对称。

在一些形式中，形成膨胀器机构的径向外部楔子元件和径向内部楔子元件被构造成使得接合结构在第一轴向方向上的移动允许膨胀器元件朝向彼此移动并且因而允许管径向收缩，而接合结构在第二且相反的轴向方向上的移动使膨胀器元件彼此远离移动，并且因而使管径向膨胀。为了促进管的这种形式的径向收缩和膨胀，膨胀器元件和接合结构能够形成楔子，由此，接合结构接合相应的膨胀器元件的沿直径方向相对的表面。接合表面能够为具有恒定倾斜度的表面。接合表面能够为平坦或平面表面(诸如在锥体上形成的那些表面)，或者它们能够为弯曲的配合表面，诸如配合的凹面和凸面(诸如在尖顶拱上形成的那些表面)。

径向内部楔子元件可以具有任何适当形式。在一种形式中，内部楔子元件具有锥形形式，该锥形形式具有平坦或平面的表面，以与膨胀器元件锥形接合。可选地是，径向内部楔子元件可具有中心开口，以容纳筋束，并且该开口能够带螺纹，以通过螺纹连接到该筋束。径向内部楔子元件能够适当地以其它方式连接到筋束。径向内部楔子元件能够可替选地是包括第二对膨胀器元件，该第二对膨胀器元件连接到筋束并且彼此分开但是都连接到该筋束。第二对膨胀器元件能够彼此连接，或者能够是连接到筋束的更大结构中的一部分。

在本文中所述的楔子类型的膨胀器机构中，楔角控制协作的楔子元件的长度，即，楔子元件的倾斜度或锥度越浅，则对于给定的膨胀量所需的元件就越长。为了更大的膨胀，在设定的楔子元件的倾斜度或锥度的情况下，协作的楔子元件需要更长。然而，长楔子元件更昂贵，因为它们需要更多的材料，用于连接到筋束的螺纹孔更长，所施加到筋束的螺纹也需要更长。另外，所施加到部件的螺纹是热镀锌的，并且需要进行专门清洁，因此更长的螺纹需要更多的镀锌材料，并且需要更长的清洁时间。

在澳大利亚专利申请2010223134的现有技术岩石锚杆的开发中，发现对于使用400牛米的安装机扭矩获得最高效的膨胀来说，重要的是楔子接合的角度相对较浅。在澳大利亚专利申请2010223134中，选择的是单个膨胀器元件，其以5°的夹角与单个膨胀器协作，该5°的夹角形成在固定到管的该膨胀器元件和固定筋束的该膨胀器之间，以获得最佳的膨胀力以及膨胀器元件和接合结构之间的接合长度。

然而，在本发明中，膨胀器机构的初始膨胀不是关键的，因为膨胀器机构能够在安装了锚杆之后进一步扩张。这意味着协作的楔子元件之间的接合角度不是那么重要，因此协作的楔子元件之间的夹角能够增大，并且估计该角度能够增大到10°、12°、14°、16°或18°、20°，包括约16°的优选角度。因此，膨胀器元件的长度能够减小或不会过长。

在澳大利亚专利申请2010223134的现有技术中，进一步限制在于附接到筋束的元件需要使其螺纹孔尽可能地靠近元件的非渐缩侧，但是为了元件的结构完整性，所以在非渐缩侧仍然留有约4mm的壁厚。与比4mm更靠近非渐缩侧的钻孔相比，这种4mm壁厚要求限制了最大膨胀。在本发明中，钻孔能够在接合结构的中心，因此能够提供完全的锥度。上述优点意味着本发明允许将岩石锚杆的管膨胀增大约2mm、4mm、6mm或8mm，其中4mm是优选的，这是显著的并且直到开发了第二方面才是显而易见的。

为了促进管在膨胀器机构的区域中的膨胀，管包括辅助纵向膨胀狭缝或裂缝，其沿着管轴向延伸对应于膨胀器机构的位置的轴向段。优选地是，辅助膨胀狭缝或裂缝与管的主纵向狭缝沿直径方向相对，该主纵向狭缝沿着全部(或大部分)的管长度(处在两端之间的长度)延伸。辅助膨胀狭缝的长度优选地是比主纵向狭缝小得多，并且可以在大约200毫米长的区域内。

附图说明

现在将仅作为示例并参考附图来描述本发明的具体实施方式，其中：

图1是根据本发明的一方面的摩擦岩石锚杆的截面图。

图2是穿过图1的AA截取的截面图。

图2A是图2的修改版本，其示出了可替选的膨胀器机构。

图3是根据本发明的另一方面的摩擦岩石锚杆的前端的截面图。

图4是穿过图1的BB截取的截面图。

图5是根据本发明的另一方面的摩擦岩石锚杆的尾端的截面图。

图6是根据本发明的又一方面的摩擦岩石锚杆的轴向向前区域的截面图。

图7是根据本发明的又一方面的摩擦岩石锚杆的截面图。

图8是根据本发明的又一方面的摩擦岩石锚杆的尾端的截面图。

图9是根据本发明的又一方面的摩擦岩石锚杆的尾端的截面图。

图10是根据本发明的又一方面的摩擦岩石锚杆的尾端的截面图。

具体实施方式

图1是根据本发明的一个实施例的摩擦岩石锚杆10的截面图。岩石锚杆10包括具有前端12和尾端13的伸长的大致圆筒形管11(具有圆形截面)。典型的岩石锚杆的长度能够在约1米至约5米的范围内。

管11经由主狭缝26沿着其整个长度纵向劈开，使得它能够径向膨胀，以提高与钻入到岩体或岩层中的钻孔的内表面14的摩擦接合。

为了使管11径向膨胀，或者为了在径向膨胀或没有径向膨胀的情况下提高管11的外表面与钻孔的表面14之间的摩擦接触，岩石锚杆10包括处于管11内并且被设置在管11的前端12或朝向管11的前端12的膨胀器机构15。膨胀器机构15包括一对第一楔子状膨胀器元件16和17，它们固定到管11的内表面18。图2也示出了这种布置，并且在该图中可清楚地看出，膨胀器元件16和17在沿直径方向彼此相对的位置中固定到管的内表面18。

膨胀器机构15还包括呈径向内部楔子元件形式的接合结构20，该接合结构20被固定到伸长棒材21(其可替选地是能够为缆材)形式的筋束，并被定位在棒材21的前端处，并用于与相应的径向外部膨胀器(楔子)元件16和17协作或接合。

从图1中能够看出，每个大致楔子形状的膨胀器元件16、17都包括径向面向内的表面22，该表面22相对于岩石锚杆10的纵向轴线67倾斜地对齐，以便大致呈锥形。类似地是，径向内部楔子元件20包括径向面向外的表面23，该表面23也倾斜于纵向轴线67对齐并且平行于外部楔子元件16、17的面向外的表面22。这种布置使得内部楔子元件20能够在伸长棒材21被致动并且内部楔子元件20相对于固定的外部楔子元件16、17轴向移动时与外部楔子元件16、17滑动地摩擦接触。互补的对齐表面22、23有利于促进膨胀器机构15的最大对称膨胀，并避免表面22、23的区域的擦伤。特别地是，从图1中将清楚地看出，随着内部楔子元件20在远离钻孔的盲端25的方向上移动，在外部元件16和17与内部元件20之间发生的相对移动和接合将倾向于使管11径向膨胀并迫使管11与钻孔的表面14进行更大的摩擦接触。狭缝26(如图2中所示，沿着管11纵向形成)促进了这种径向膨胀。

膨胀器元件16和17可以以任何合适的方式固定在管11的内表面18上，并且优选地是通过焊缝68固定。同样地是，内部元件20能够以任何合适的方式固定在棒材21上。在图1中，棒材21的前端27带有螺纹，以与形成在元件20中的螺纹孔28螺纹接合。

管11的前端12是锥形的，以促进将岩石锚杆10插入到钻入到岩层中的钻孔中。图1示出了形成在前端12中的狭缝或裂缝29，以允许前端12在必要时径向压缩，以插入到钻孔中。在实践中，为此目的可能存在两个被形成为沿直径方向相对的狭缝29，或者三个彼此成120°的狭缝，或者四个成90°的狭缝等。

在图1中示出了处于被致动或被激活状态的膨胀器机构15，其中，内部楔子元件20已经相对于外部楔子元件16和17移动，以将膨胀载荷施加到管11。然而，当将要把岩石锚杆10插入到钻孔中时，内部楔子元件20将位于其将更朝向管11的前端12的位置。意图是将楔子元件20定位成使得膨胀器机构15不在管11上施加膨胀载荷。实际上，优选地是将内部楔子元件20定位成使得当锚杆10插入到钻孔中时，管11能够径向压缩或收缩，这通过以下实现：该钻孔被钻成其直径略小于管11的主要部分的外径。这自然地允许管11在锚杆10被压迫进入到钻孔中时径向压缩或收缩，并且因而允许管11的外表面与钻孔的内表面14摩擦接合，使得一旦岩石锚杆10被完全插入到钻孔中，管和钻孔的内表面之间就已经存在了摩擦接合。

一旦锚杆10已经完全插入到钻孔中，则能够激活膨胀器机构15，以在管11上施加径向膨胀载荷，以便增大管11与钻孔的内表面14之间的摩擦接合。如图所示，膨胀机构15的激活使楔子元件20在远离钻孔的盲端25的方向上移动(相对于固定元件16和17)。这种移动可以通过以下来实现：在远离盲端25的方向上拉动棒材21或通过旋转棒材21，以便通过楔子元件20和棒材21之间的螺纹接合，将楔子元件20在沿远离盲端25的方向上拉出。岩石锚杆10包括位于棒材21的尾端69处的螺母30，以表示棒材21的头部，并且螺母30被构造用以直接或通过轴向的中间垫圈48间接地支撑抵靠在管11的尾端上。螺母30可以一体地形成(即固定)在棒材21的端部69处。可替选地是，螺母30可以通过螺纹连接到棒材21的端部69。在后一种布置中，内部楔子元件20将随着棒材21的运动相对于元件16和17移动，这与棒材21旋转并且内部楔子元件20由于棒材21和楔子元件20之间的螺纹接合而相对于棒材移动的布置相反。

在另一替选中，螺母可以是带有内螺纹孔的盲螺母，使得螺母30能够被拧到棒材21的带螺纹的自由端上，直到带螺纹开口的盲端与棒材的端部接合的程度，即：无法进行进一步的螺纹运动的程度。然后，螺母的进一步旋转将引起棒材21的旋转。

包括有一对膨胀器元件16和17的膨胀器机构15与之前的布置相反，在之前的布置中，仅在管内表面处设置单个楔子元件。在那些布置中，已经被固定到棒材或缆材的楔子元件与固定到管的单个楔子元件相互作用，但是在采用单个楔子元件的布置中可用的膨胀小于在本发明的布置中可用的膨胀。因而，通过提供抵靠于管11的内表面处于直径方向上相对位置中的一对膨胀器元件16和17，能够增加管11的膨胀水平。在现有技术布置中，管的最大膨胀约为52毫米，而在图1中所示的新布置中，最大膨胀能够达到56毫米。虽然这种增长相对较小，但它所带来的好处却是极大的。例如，在孔径被过度钻大的非常脆弱的岩石中，现有技术锚杆的最大膨胀可能不足以用足以将锚杆适当地固定在钻孔内的力摩擦接合钻孔表面。然而，在根据本发明的岩石锚杆中的得到促进的额外膨胀能够实现更大的膨胀，并且因而意味着在脆弱岩石中膨胀的岩石锚杆将更有可能能够充分地接合钻孔表面，以将锚杆适当地锚固在钻孔内。

膨胀器元件16和17在管11内沿直径方向相对地布置进一步有利于确保在膨胀器机构最初被激活时以及通过失效或岩层中的移动而引起的后续加载作用下，在元件16和17之间不存在未对准。在发生未对准的情况下，这可能产生扭转加载，该扭转加载可能对元件16和17到管11的内表面18的焊接连接产生负面影响。此外，元件16和17与结构20之间的未对准可能导致相应的部件之间的表面接合减小，这可能影响膨胀器机构15的适当膨胀。

如图1和图2中所示，为了提高内部和外部元件20、16、17之间完全对准的可能性，与管的主狭缝26相对地设置了辅助(另一)狭缝或裂缝51，以便当膨胀器机构15膨胀时促进管的对称膨胀。如图1和图2中图示的那样，辅助狭缝51包括与主狭缝26不同的尺寸，例如，其宽度和长度小于主狭缝26的宽度和长度。特别地是，狭缝51的宽度可以是约5毫米，长度约200毫米。在图3的布置中也能够提供这种另外的狭缝或裂缝51。

参考图3，其中示出可替选的膨胀器机构35，该膨胀器机构35包括一对外部楔子元件36和37，它们被焊接到岩石锚杆管39的自由端38。元件36和37经由环形焊缝40焊接到管39的自由端38，并且因此，元件36和37不仅存在于管39内，而且还从管39伸出。接合结构(内部楔子元件)41螺纹附接到棒材43的带螺纹端42，并且内部楔子元件41相对于外部(固定)元件36和37的相对移动能够与关于图1和图2的实施例(参考元件20、16和17)所描述的相同。与图1和图2的管11相比，图3的布置促进了管39更大的膨胀，因为内部楔子元件35的直径能够大于图1实施例的楔子元件20的直径。特别地是，内部楔子元件35沿其一部分、大部分或全部轴向长度通常是截顶锥形的(与图1的实施例一致)。内部楔子元件35可包括大于管11的内径(由管的面向内的表面18所限定)的最大直径(在其最厚的轴向前端处)，其中管被压缩并被挤压到所成形的钻孔14中，与钻孔表面14接触。此外，内部楔子元件35的最大直径近似等于管11的外径(由管的外表面71限定)。这种布置有利于加强内部楔子元件35抵抗在使用期间遇到的和由棒材21施加的压缩应力。另外，预期图3的布置获得另外的5毫米至6毫米的管膨胀。在管39中设置狭缝(未示出)以延伸穿过自由端38促进了这种膨胀，并且应被认为与图1和图2的实施例的辅助狭缝51一致。

除了显而易见的是，由于要求管39保持具有恒定直径以促进元件36和37附接到管39的自由端38，所以管39的前端不以图1中所示的方式渐缩，在其它方面，图3的布置都与图1相同。

虽然附图示出了一对膨胀器元件16、17和36、37，但是本发明涵盖了设置有三个膨胀器元件、或者能够存在更多个膨胀器元件的布置。这些膨胀器元件能够为图中所示类型的楔子元件，并且它们都能够通过焊接固定到管。膨胀器元件中的一个或两个膨胀器元件能够被焊接在下列位置中，在该位置中，该一个或两个膨胀器元件将延伸到管的纵向狭缝(图中所示的纵向狭缝26)中或延伸在管的纵向狭缝上，或者甚至是基本覆盖管的纵向狭缝。图2A示出了具有主纵向狭缝26a和一对辅助狭缝51a的管11a。接合结构(内部楔子元件)20a与三个外部楔子元件44协作，其中两个楔子元件44延伸到纵向狭缝26a中或至少部分延伸在纵向狭缝26a上。狭缝51a具有与先前描述的狭缝51相同的目的，但是因为存在三个膨胀器元件44，所以需要两个狭缝51a。

如图2A中所示的布置能够有利地起到以下作用：防止附接到筋束的接合结构由于极大的冲击加载(诸如在将岩石锚杆插入到钻孔中时可能发生的)而从管中移出。例如，在安装机器的操纵过程中，岩石锚杆可能承受极大的冲击加载，其中锚杆的前端可能会以相对大的侧向力撞击岩石表面。通过将膨胀器元件放置在它们延伸到纵向狭缝中或在纵向狭缝上延伸的位置中，在极大的冲击事件期间，接合结构不太可能或实际上将被防止从管中移出。

再次参考图1，在管11的尾端13处，示出了岩板45支承抵靠在岩石面46上。所示的岩板45不能反映本领域中实际使用的板的形状，但是对于本说明书的目的已足够了。岩板45支承抵靠在岩石面46上并且抵靠在焊接到管11的外表面的环47上。板或垫圈48被轴向地定位在螺母30与管11的轴向最向后的自由端49之间。重要的是：在环47和垫圈48之间设置有间隙G。图4是穿过图1的B-B截取的截面图，并且示出了用于将环47固定到管11的外表面11a的焊点50。特别地是，提供了四个焊点50。

上述在管11的尾端13处的布置是加载机构70(可替选地是称为支撑布置)，该加载机构70用于支撑由于岩层中的移动或失效而施加在岩石锚杆10上的加载，并且特别地是，其提供了多级载荷支撑。在第一阶段中，由环47提供载荷支撑，而在第二阶段中，由垫圈48和螺母30提供岩石支撑。多级加载机构70的操作如下。在将岩石锚杆10插入钻孔内并且膨胀机构15膨胀的情况下，如果向岩石锚杆施加了载荷(通常为动态载荷)，则第一阶段支撑由岩板45和环47之间的加载机构70提供。在被施加到岩石锚杆的载荷超过了焊点50的抗剪强度的情况下，则那些焊点将失效，并且环47将移动，以占据间隙G并支承抵靠在垫圈48上。因而，提供第一阶段载荷支撑，直到焊点50失效为止。当焊点50失效时，施加到岩石锚杆10上的载荷将传递到垫圈48和螺母30，所以该载荷将由棒材21反作用，其中垫圈48和螺母30连接到棒材21。该载荷将趋于使棒材远离钻孔的盲端25移动，并且因而将导致内部楔子元件20相对于膨胀器机构15的外部元件16和17移动。这将具有以下效果：膨胀器机构15将施加更大的膨胀载荷，从而更牢固地迫使管11与钻孔的内表面14摩擦接合，并且通过该更大的摩擦接合，将支撑被施加到岩石锚杆10的载荷，直到棒材21本身失效为止。另外，当膨胀器机构15操作以增大摩擦接合载荷时，通过管11与钻孔壁之间的更大摩擦接合，将防止管11相对于钻孔的表面14移动(除了非常小的运动)。因而，限制了岩石锚杆10在岩层内的移动，或者移动被限制在可接受的水平内。

如上所述，通过膨胀器机构15和35可获得的更大膨胀促进了在脆弱岩石中发生上述类型的载荷的情况下的改善的载荷支撑。因而，在脆弱岩石中，如果发生的动态载荷的大小引起了焊点50剪切断裂，则在岩石锚杆径向膨胀的能力更大的情况下，岩石锚杆吸收动态载荷的可能性更高。

出于以下原因，上文讨论的多级(两级)载荷支撑布置重要且有利。当岩石锚杆承受极大的初始载荷时(诸如在地震岩石条件下)，突然的动态载荷可能会大于通常预期吸收载荷的棒材或缆材的抗拉强度。例如，当岩石动能处于约25千焦的水平时，冲击载荷可能会超过45吨。然而，通常在岩石锚杆中使用的棒材的抗拉强度不超过33吨，所以在这些情况下，棒材会断裂。显然，这明显会损害岩石锚杆预期具有的支撑作用。然而，通过提供多级载荷支撑布置，初始载荷可以由环47部分地吸收，直至剪切断裂点，该剪切断裂点将在2吨-10吨的区域中发生。因而，一些初始载荷能量被环吸收，直到剪切断裂点，并且此后，载荷能量经由垫圈48和螺母30传递到棒材21。通过最初吸收总载荷能量中的2吨-10吨，传递到垫圈和螺母的能量显著降低，然后该能量很可能会达到将产生小于棒材的抗拉强度的拉伸力载荷的大小。在所示实施例中，间隙G很重要，因为其允许焊点50剪切断裂。如果没有设置间隙G，并且环47坐落抵靠在垫圈48上，则不会有第一阶段载荷吸收。环47和垫圈48之间的间隙G最好在5毫米-8毫米之间。根据一些安装程序，这允许在冲击(锤击)安装过程中使管的尾端某种程度“蘑菇化”，通常约为2毫米，但不会留出太大的间隙G以至于在环47剪切断裂时允许过量的岩石移位。因而，预期根据附图的岩石锚杆提供更高的岩石支撑可靠性(特别是在地震岩石条件下或在脆弱岩石中)。

图1的多级载荷支撑布置仅表示提供所需的支撑的一种形式的布置。在可替选布置中，能够在向后的管端13处设置多个载荷吸收器(可选地是呈环47的形式)，以提供载荷支撑或能量吸收的多个另外的级。多个载荷吸收器(例如，环47)中的每一个都能够间隔开足够得大，以允许连续的能量吸收(例如，通过焊点50的剪切断裂)。载荷吸收器的最小数量是一个，并且可以包括一个或两个环，而需要时，能够提供超过两个的任意数量的环。

另一可替选载荷吸收器是可压缩元件，并且在图5中示出了这种布置。在图5中，对已经包括在图1中的相同部件赋予相同的附图标记。因而，图5示出了岩石锚杆11、棒材21、螺母30、岩板45以及垫圈48。然而，图5还示出了在岩板45和垫圈48之间轴向延伸的可压缩圆筒形轴环55。岩板45支承抵靠在轴环55的支承表面56上，而垫圈48支承抵靠在支承表面57上。在支承表面56和57之间存在颈部58，从图5中能够看出，颈部58的外径比在支承表面56和57处的轴环55的外径小。

可压缩轴环55意图在由岩板45施加到其的特定载荷下压缩、压碎或碎裂。该载荷可以是与导致岩石锚杆10的焊点50失效相同的载荷，或者可以是更高或更低的载荷，以导致失效。无论如何，在载荷足以引起元件55失效的情况下，轴环55都将由于颈部58的压碎或碎裂而失效。一旦轴环55已经最大程度地失效，则因轴环55失效而尚未被吸收的载荷能量被传递到垫圈48。因而，与轴环55最初承受的载荷能量相比，传递到垫圈48的载荷能量减小。在该传递时，第二阶段载荷支撑与关于岩石锚杆10所述的环47剪切断裂并接合垫圈48时的相同。

图6示出了本发明的岩石锚杆的又一实施例，其中伸长棒材21在其前端27处被径向扩大。特别地是，棒材21可被轴向地分开，以便包括具有外部肋的主长度段21e。棒材21然后过渡到大致光滑或无肋的区域21a。径向扩大段21b从段21a轴向延伸并且包括螺纹，如参考图1和图3所述的那样，以安装径向内部元件20(呈锥形楔子的形式)。如上所述，楔子元件20包括内孔，该内孔具有对应螺纹，以与径向膨胀段21b上的螺纹配合。这种布置有利于在使用期间在前端27处增强棒材21，以抵抗施加在棒材21上的拉伸力。优选地是，端部段21b上的螺纹不是典型的公制螺纹，并且优选地是圆化形或绳形螺纹，以最小化应力集中的产生，否则该应力集中会在前端21处削弱棒材21。

图7至图9示出了本发明的岩石锚杆的轴向向后加载机构的其它实施例。参考图7，并且在进一步的实施方式中，加载机构(在本文中可替选地是称为载荷支撑布置)包括被定位于岩板45和螺母30轴向中间的垫圈48。垫圈45包括轴向面向前的抵靠表面48a，该抵靠表面48a也径向向外延伸超过管11的在管向后端13处的径向面向外的外表面71。抵靠表面48a是环形的，并且被构造用以以抵接接触的方式接合岩板45的径向内部区域，使得由岩石面46施加在岩板45上的加载力被传递到垫圈48中，垫圈48与螺母30在轴向上通过间隙区域G隔开。锥形可压缩轴环62被安装在该间隙区域G内。轴环62包括轴向向前端62a(与垫圈48的轴向面向后的表面48b接触)和轴向向后端62b(与螺母30的轴向面向前的面30a接触)。

轴环62可以由与参考图5所述的可压缩轴环55相同的材料形成，使得当垫圈48通过由于岩石表面46的移动而被施加在岩板45(并且因此被施加在垫圈48上)上的加载力被迫使轴向向后时，轴环62能够经由变形而压缩。轴环62的尺寸被设计成使得最大直径不超过螺母30的外径，使得轴环62不会径向延伸超过螺母30。这种布置有利于围绕螺母30和轴环62提供径向可接触区域，以接纳用于在初始安装期间递送并迫使岩石锚杆10进入到钻孔中的锤子工具的轴向向前端60。特别地是，锤子工具60的轴向向前端被构造用于置于与垫圈48的面向后的表面48b直接接触，使得经由工具60传递到岩石锚杆10的压缩力直接通过垫圈48传递并传入到管11中，重要的是不通过螺母30和可压缩轴环62传递。这种布置有利于避免由于锤子驱动的压缩力(岩石锚杆10通过该将锤子驱动的压缩力而被驱动到钻孔中)而产生对轴环62的意外和不期望的初始压缩。图8和图9的其它实施例也被构造用以避免通过载荷吸收器部件(如本文中所述，呈可压缩垫圈、衬垫、密封、凸缘等的形式)的压缩力传递路径。因而，在一些实施例中，优选地是，垫圈48径向向外延伸超过管11、螺母30和载荷吸收器，以便呈现可接触的面向后的表面48b，以供锤子工具60的前端接触。

参考图8描述了加载机构的又一实施例，其中凸缘48包括对应的表面48a、48b。然而，与图7的实施例不同，垫圈48的径向内部段63是圆顶形的，以便沿轴向方向朝向螺母30(其固定在棒材21的向后端处)弯曲。圆顶段63占用垫圈48的主体与螺母30之间的间隙区域G。因而，当来自岩层表面46的载荷传递到岩板45中并相应地经由表面48a传递到垫圈48中时，圆顶段63被构造为压缩，使得垫圈48变平，以减小间隙G。

图9示出了图7的岩石锚杆的又一实施例，其中，锥形轴环62形成为大致圆筒形的可变形轴环64。与图7的实施例一样，轴环64的尺寸被设计成不径向向外延伸超过螺母30，以提供锤子工具60对垫圈表面48b的接触，并因而避免了在将岩石锚杆10初始锤入到所述的钻孔中期间通过轴环64传递压缩力。

图10示出了岩石锚杆10的又一实施例，该实施例对应于图6的具有棒材21的径向扩大段的布置。如图10中所示，在主长度段21e的轴向向后区域处的棒材21包括无肋的大致光滑段21d。径向扩大段21c从光滑段21d的向后端延伸，并且包括与形成在螺母30的径向面向内的表面(未示出)上的对应螺纹配合的螺纹，以便将螺母32固定到棒材21。如参考图6所述，扩大段21c提供了棒材21的加强，以抵抗在使用过程中遇到的拉伸力，其中段21c处的螺纹构造优选地是与段21b处所述的螺纹构造相同的。

本文中所述的包括至少两个径向外部膨胀器元件16、17、44的膨胀器机构有利于最大化由内部楔子元件20的轴向向后移动而施加的径向膨胀力。如上所述，与具有单个外部楔子元件的现有岩石锚杆构造相比，相对于能够由单个外部楔子元件实现的最大径向位移，本发明的构造提供了更大的最大径向膨胀(楔子元件16、17、44的组合径向运动)。

另外，本发明布置经由该多个外部楔子元件16、17、44提供了期望的对称的管膨胀。这部分地是经由以下来实现的：楔子元件16、17、44之间的周向间隔，辅助伸长狭缝51的设置以及相应的外部和内部楔子元件16、17、44和20、20a的面向内和面向外的表面的倾斜对准。(楔子元件16、17、44、20、20a的)配合表面22、23之间的受控相互作用和平行对准有利于避免在膨胀器机构15、35的区域处产生侧向(扭转)力，这种力i)会降低期望的摩擦接触，ii)导致楔子元件16、17、44、20、20a的可能的擦伤的发生，并且iii)降低膨胀器机构15、35的夹紧作用的性能。另外，并且应明白的是，除了主狭缝26之外，设置辅助狭缝51减小了当膨胀器机构15、35膨胀时由管11吸收的力的大小，这继而使膨胀器机构15、35的效率和有效性最大化，使管11变形，从而与周围的岩层形成紧密摩擦接触。

应明白的是，本发明的岩石锚杆可以包括多个辅助伸长狭缝51，其中每个狭缝51都围绕岩石锚杆10的中心纵向轴线67沿周向方向间隔开。类似地是，本发明的岩石锚杆10可包括多个外部楔子元件16、17、44(可选地是包括2、3、4、5、6、7或8个独立元件)，每一个元件都围绕轴线67沿周向方向间隔开。优选地是，为了经由狭缝51促进管11的径向膨胀，楔子元件16、17、44在狭缝26和51之间的多个位置处固定到管11，并且它们不相桥接或以其它方式阻挡狭缝51。

预期在上述附图中示出的实施例有利地允许在诸如地震加载或由于地面膨胀引起的加载的加载作用下提供更可靠和更安全的岩层支撑。预期根据本发明的岩石锚杆的棒材或缆材的失效(例如，由于棒材或缆材被外部楔子元件有效地“拉出”)不太可能，同时预期在根据本发明的岩石锚杆中提供更大的径向膨胀，以提供岩石锚杆在钻孔内的更牢固锚固。

Claims (20)

1.一种用以与在岩层中形成的钻孔的内表面摩擦接合的摩擦锚杆组件(10)，所述组件包括：

伸长管(11)，所述伸长管具有前端(12)、尾端(13)和纵向延伸的主狭缝(26)；

膨胀器机构(15)，所述膨胀器机构位于所述管(11)内，朝向所述前端(12)，并且被构造用以向所述管(11)施加径向膨胀力，以将所述组件固定到所述岩层；

伸长筋束(21)，所述伸长筋束在所述管(11)内纵向延伸，并且在第一端(27)处或朝向所述第一端连接到所述膨胀器机构(15)，并在第二端(69)处或朝向所述第二端连接到加载机构(70)，所述加载机构被定位于所述管(11)的所述尾端(13)处或朝向所述管的所述尾端定位，所述加载机构通过调节被构造用以在所述筋束(21)中产生拉伸力，以作用在所述膨胀器机构(15)上，并且提供径向膨胀力；

其特征在于：

所述膨胀器机构(15)包括：

至少两个径向外部楔子元件(16、17、44)，所述至少两个径向外部楔子元件被定位地固定到所述管(11)；

径向内部楔子元件(20)，所述径向内部楔子元件被固定到所述筋束(21)并能够相对于所述外部楔子元件(16、17、44)轴向移动，以将所述径向膨胀力施加到所述外部楔子元件(16、17、44)；

所述伸长管(11)还包括至少一个辅助狭缝(51)，所述至少一个辅助狭缝被轴向定位在所述膨胀器机构(15)处，在轴向向前和轴向向后两个方向上都轴向延伸超出所述膨胀器机构，使得所述管(11)能够响应于所述内部楔子元件(20)的轴向移动和由所述外部楔子元件(16、17、44)传递的所述膨胀力，经由所述主狭缝(26)和所述辅助狭缝(51)在所述膨胀器机构(15)的所述轴向位置处径向变形。

2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述外部楔子元件(16、17、44)中的每个外部楔子元件都包括径向面向内的表面(22)，所述径向面向内的表面相对于延伸穿过所述组件的纵向轴线(67)倾斜，并且所述内部楔子元件(20)的径向面向外的表面(23)相对于所述纵向轴线(67)倾斜地延伸。

3.根据权利要求2所述的组件，其中，所述外部楔子元件(16、17、44)的所述径向面向内的表面(22)和/或所述内部楔子元件(20)的所述径向面向外的表面(23)是大致平面的或是至少部分为锥形的。

4.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述辅助狭缝(51)与所述主狭缝(26)沿直径方向相对地定位。

5.根据权利要求4所述的组件，其中，所述辅助狭缝(51)的轴向长度小于所述主狭缝(26)的轴向长度。

6.根据权利要求5所述的组件，其中，所述辅助狭缝(51)的所述轴向长度是所述伸长管(11)的总轴向长度的0.5％至40％。

7.根据权利要求4所述的组件，其中，所述辅助狭缝(51)的宽度小于所述主狭缝(26)的宽度。

8.根据权利要求4所述的组件，其中，所述外部楔子元件(16、17、44)在周向方向上以相等的分开距离间隔开。

9.根据权利要求4所述的组件，其中，在周向方向上，所述外部楔子元件(16、17、44)被定位于所述主狭缝(26)和所述辅助狭缝(51)之间并且不与所述主狭缝和所述辅助狭缝重叠。

10.根据权利要求4所述的组件，其中，所述外部楔子元件(16、17、44)通过焊接固定到所述管(11)。

11.根据权利要求10所述的组件，其中，所述外部楔子元件(16、17、44)仅在每个楔子元件(16、17、44)的轴向向后端处或朝向每个楔子元件(16、17、44)的轴向向后端固定到所述管(11)。

12.根据权利要求1-3中任一项所述的组件，其中，所述内部楔子元件(20)的最大外径大于所述管(11)的内径。

13.根据权利要求1-3中任一项所述的组件，其中，所述内部楔子元件(20)的最大外径近似等于所述管(11)的外径。

14.根据权利要求4所述的组件，其中，所述筋束(21)是伸长棒材，所述伸长棒材在所述第一端(27)处或朝向所述第一端被径向扩大。

15.根据权利要求14所述的组件，其中，所述棒材的所述第一端(27)包括螺纹，所述螺纹被设置在被径向扩大的所述第一端(27)处。

16.根据权利要求15所述的组件，其中，所述内部楔子元件(20)经由所述螺纹而被安装在所述棒材上。

17.根据权利要求4所述的组件，包括单个主狭缝(26)、单个辅助狭缝(51)和两个外部楔子元件(16、17)，所述两个外部楔子元件被定位成彼此沿直径方向相对并且在周向方向上在所述主狭缝(26)和所述辅助狭缝(51)之间间隔开。

18.根据权利要求4所述的组件，其中，所述组件还包括：加载机构(70)，所述加载机构在所述管(11)的所述尾端(13)处径向向外突出，以便能够在围绕所述钻孔的外端的区域处支撑抵靠在所述岩层上；主载荷元件(30)，所述主载荷元件在所述第二端(69)处与所述筋束(21)连接，以支撑抵靠在所述管(11)的所述尾端(13)上，并通过调节在所述筋束(21)中产生拉伸力，以作用在所述膨胀器机构(15)上，并且提供所述径向膨胀力；所述加载机构还包括载荷吸收器(45、55、62、63、64)，以吸收由所述岩层施加在所述加载机构(70)上的载荷，并且响应于变形或失效而将所述载荷传递给所述主载荷元件(30)。

19.根据权利要求18所述的组件，其中，所述载荷吸收器(52、62、64)包括被定位成与所述主载荷元件(30)接触的可压缩轴环。

20.根据权利要求19所述的组件，其中，所述载荷吸收器(52、62、64)包括凸缘、板或垫圈(48)的弯曲的或屈曲的区域(63)，所述区域(63)在轴向朝向所述主载荷元件(30)的方向上延伸。

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