CN110662883A - 摩擦岩石锚杆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用以与在岩层中形成的孔的内表面摩擦接合的摩擦岩石锚杆组件。所述岩石锚杆包括加载机构，所述加载机构被设置在所述岩石锚杆的向后端处，所述加载机构包括载荷吸收器，以吸收初始的预定加载力，然后将所述力传递到主载荷元件。

Description

摩擦岩石锚杆

技术领域

本发明涉及适合用于在地下采矿和隧道业中使用的、用于稳定岩层免于破裂或塌陷的膨胀岩石锚杆或摩擦岩石锚杆。

背景技术

下面对本发明的背景技术的讨论旨在促进对本发明的理解。然而，应明白，该讨论并非承认或认可在本申请的优先权日所提及的任何材料已出版、已知或作为公知常识的一部分。

通过将孔钻入到岩层中，将岩石锚杆插入到该孔中并使该锚杆的一部分膨胀，以提供抵靠孔表面的摩擦锁定，从而安装膨胀式岩石锚杆。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在管内通常是朝着管的前导端(即管的首先被插入到岩层或岩壁中的孔中的那一端部)定位的膨胀器机构来促进这种径向膨胀。膨胀器机构被连接到柔性缆材或实心杆材，该柔性缆材或实心杆材延伸到锚杆的尾端(其被锚固在此点处)，使得通过拉动或旋转缆材或杆材来实现膨胀机构的膨胀。

钻入到岩层中的孔的直径旨在小于管的外径，使得在管进行任何膨胀之前将管以摩擦配合插入孔内。这使岩石锚杆经由管的外表面与孔的相对表面实现的摩擦接合最大化。与采用树脂或灌浆以将岩石锚杆锚固在孔内的其它形式的岩石锚杆相比，这种插入方法相对简单。

树脂锚固的锚杆通常包括树脂筒，该树脂筒需要在插入锚杆之前被插入到孔中。树脂筒的插入有时非常困难，这是因为隧道壁通常延伸到相当大的高度，使得要触及树脂筒所要被插入其中的孔可能是不方便的。另外，所采用的树脂相对昂贵并且具有有限的保存期限。

虽然水泥灌浆的岩石锚杆比树脂锚固的锚杆便宜，但是涂布水泥比涂布树脂麻烦。水泥灌浆需要水泥搅拌设备以及泵送设备和递送设备，以将混合后的水泥递送到孔中。

然而，树脂或水泥锚固的岩石锚杆通常锚固在孔中，以提供与摩擦岩石锚杆相比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，孔壁和树脂或水泥之间的结合更好。另外，水泥锚固的岩石锚杆通常能够沿岩石锚杆和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。该失效能够是拉伸失效或剪切失效，也能够是拉伸失效和剪切失效的组合。在膨胀式岩石锚杆中，该锚杆可能因管的破裂而失效。只要锚杆的杆材或缆材没有也失效，通常能够容忍这种失效。

难以锚固的一种特殊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孔向外偏移并且允许围绕岩石锚杆的岩体的面也向外移位。岩石锚杆周围的岩体面与岩石锚杆是通过岩板接触的，并且在某些地区，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25kJ的情况下，在绕孔的直径约为1m时，岩石锚杆的位置移位不应超过300mm。换句话说，岩石面的向隧道或地下矿井的向外位移不应超过300mm。在这种情况下，树脂或水泥锚固的锚杆是不合适的，这是因为25kJ的能量会在锚杆上产生超过其抗拉强度的冲击载荷，使得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，并且如果岩层破裂上方的管的外表面与孔的面对表面之间的摩擦接合不足的话，则该岩石锚杆将移位。在非常坚硬且非常脆弱的岩层中尤其如此，这是因为用于将岩石锚杆适当地锚固在该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，以凿入到孔壁中，从而提高锚杆在岩层中的锚固。虽然最初的凿入可能很小，但在载荷的下，岩石锚杆从孔向外的任何移动都将导致构件进一步凿入到孔壁中，并阻止进一步的向外移动。然而，在非常坚硬的岩层中，构件不能凿入到孔壁中，或者只能以最小程度凿入，所以岩石锚杆与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，安装了岩石锚杆的孔通常是“被过度钻孔”的，即：该孔的直径比所需的直径大，使得膨胀构件不能充分膨胀，从而无法凿入到孔壁中的适当地接合孔壁所需的深度。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，其可被方便地打入到形成在岩层内的钻孔中并且能够经由抵抗地面动能载荷和冲击载荷的坚固耐用且可靠的夹紧力而被夹紧在适当的位置，否则地面动能载荷和冲击载荷将会促使岩石锚杆从孔中移出。

一个具体目标在于提供一种具有夹紧机构的岩石锚杆，该夹紧机构被构造用以在所形成的孔内、于岩石锚杆的前导端处或朝向该岩石锚杆的前导端施加径向膨胀力，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，该岩石锚杆被构造用以在岩石锚杆处抵抗并承受由于岩层移位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，其被构造用以响应于25kJ量级的地面动能以及45t区域的岩石锚杆上的冲击载荷而在孔内维持完全锚固位置。

这些目标经由一种岩石锚杆(岩石锚杆组件)实现，该岩石锚杆具有膨胀器机构，以在该岩石锚杆的轴向向前端处提供对称且受控的膨胀。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来实现，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，所述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载荷力。该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有主承载元件，在通过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。因此，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。因此，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/或突然的岩层移动而导致的冲击加载。

根据本发明的第一方面，提供了一种用以与在岩层中形成的孔的内表面摩擦接合的摩擦锚杆组件，该组件包括：伸长管，其具有前导端和尾端；膨胀器机构，其位于管内，朝向前导端或在该前导端处，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，并且在第一端处或朝向第一端被连接到膨胀器机构，并在第二端处或朝向第二端被连接到被定位于管的尾端处或朝向管的尾端的加载机构；加载机构在管的尾端处径向向外突出，以便能够在孔的外端周围的区域处支撑抵靠在岩层上，并且该加载机构具有主载荷元件，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张力，以作用在膨胀器机构上，并且提供径向膨胀力；其特征在于：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，并响应于变形或失效而将所述载荷传递到所述主载荷元件。

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分开的阶段中被吸收掉，使得需要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，载荷首先由载荷吸收器(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，并且然后剩余的载荷由主载荷元件(或者第二支撑元件)反作用或吸收。有利地是，载荷吸收器将吸收其中一些载荷或能量，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，这是因为载荷吸收器首先吸收载荷，然后变形或部分失效。然后，由主载荷元件吸收剩余的能量，这是因为施加到该主载荷元件上的载荷低于筋束的抗拉强度。通过筋束在膨胀器机构上施加趋向于使该膨胀器机构膨胀的拉动载荷，该载荷通过筋束受到反作用。对膨胀的抵抗力提供了所需的反作用。

作为示例，通常用于地面支撑的杆材的抗拉强度高达33t。另外，载荷吸收器能够被布置用以在10t下变形或部分失效。在地面动能约为25kJ的情况下施加载荷时，岩石锚杆上的冲击载荷可能在45t的区域中。为此，载荷吸收器将在约10t下变形或部分失效，并且因而将吸收载荷的前10t。当载荷吸收器变形或部分失效时，岩石位移的实际行为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的点处，一些能量经由岩层本身中的移动以及经由变形或部分失效的载荷吸收器的作用而被吸收掉。实际上，岩石位移能够导致加载机构的一些、大多数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)，这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联机理(岩石位移、承载布置变形等)吸收能量之后，岩石锚杆的杆材将吸收剩余的能量，剩余能量中的冲击载荷现在将低于杆材的抗拉强度，并且因此所述杆材不会失效，并且因而岩石锚杆也不会失效。

可选地是，载荷吸收器包括被定位成与主载荷元件接触的可压缩轴环。可选地是，该可压缩轴环可以是筒形、锥形、部分锥形、环形、角形等。可选地是，轴环包括实心壁。可选地是，轴环可包括狭缝、裂缝或其它开放结构，以在暴露于由岩层施加的加载力时促进轴环的压缩、挠曲、扭曲和变形。可选地是，轴环可以在一个或两个轴向端部处包括径向扩大的唇缘、边沿或凸缘，其被构造用于与岩石锚杆组件的其它部件抵接顶靠接触，所述其它部件包括例如管的向后端，安装在岩石锚杆的向后端处的凸缘、垫圈或衬垫，和/或位于筋束的尾端处的螺母。

可选地是，载荷吸收器可包括通过固定件固定到管的尾端的环，该固定件被构造用以响应于由岩层施加在加载机构上的预定载荷而失效。可选地是，可以通过诸如点焊的焊接将该环固定到管的外表面，该点焊被构造用以响应于预定的加载力而失效。优选地是，该环通过间隙区域与主载荷元件轴向地间隔隔开。

可选地是，加载机构可包凸缘、板或垫圈，并且主载荷元件是螺母。凸缘、板或垫圈可以是自由的，或者可以附接到岩石锚杆组件的其它部件，诸如管和/或主载荷元件(例如螺母)。优选地是，螺母通过螺纹固定到筋束的第二端。

优选地是，凸缘、板或垫圈包括抵接表面，该抵接表面从管径向向外延伸并且至少具有大体上面向朝向管的前导端的一部分，该抵接表面能够通过岩板接合，以从凸缘、板或垫圈径向向外地延伸，并在孔的外端处支撑抵靠在岩层上。可选地是，本发明的岩石锚杆组件可包括岩板，以抵接顶靠在凸缘、板或垫圈上并从所述凸缘、板或垫圈径向向外延伸，并在孔的外端处支撑抵靠在岩层上。

可选地是，筋束可包括伸长杆，其在第二端处或朝向第二端被径向地扩大。可选地是，杆的第二端包括螺纹，该螺纹被设置在被径向扩大的第二端处。可选地是，杆可被径向地扩大并且在轴向向前端处包括螺纹。这种构造有利于加强杆，以抵抗在螺纹的区域处的应力集中。

优选地是，组件还包括纵向延伸的主狭缝。狭缝功能是便于将岩石锚杆初始安装到钻孔中，并且还有经由膨胀器机构进行径向膨胀。

优选地是，载荷吸收器和主载荷元件限定了多级载荷支撑布置，用于支撑由岩层施加在加载机构上的载荷。

可选地是，膨胀器机构包括：至少两个径向外部楔子元件，其在位置上被固定到管；以及径向内部楔子元件，其被固定到筋束并且能够相对于外部楔子元件轴向移动，以将径向膨胀力施加到外部楔子元件。可选地是，该组件还可包括在轴向上位于膨胀器机构处的辅助狭缝，使得该管能够响应于内部楔子元件的轴向移动和由外部楔子元件传递的所述膨胀力而经由主狭缝和辅助狭缝在膨胀器机构的轴向位置处径向地变形。

可选地是，外部楔子元件各自包括径向面向内表面，所述径向面向内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其各自的长度渐缩的径向厚度，以便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各自的长度渐缩的径向厚度，以便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表面和/或内部楔子元件的径向面向外表面至少部分为锥形或截顶锥形。因此，相应的表面可以在垂直于岩石锚杆的纵向轴线的平面内凹入。可选地是，外部楔子元件的径向面向内表面和/或内部楔子元件的径向面向外表面至少是凿尖形的、部分凿尖形的或楔子形状的，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、成角度的或替代地是倾斜的，这有助于在内部楔子元件迫使管径向膨胀和变形时维持外部楔子处于对称构造。

优选地是，辅助狭缝与主狭缝沿直径方向相对定位。在本发明的组件包括多个辅助狭缝的情况下，优选地是，所述多个辅助狭缝在围绕纵向轴线的周向方向上均匀地间隔隔开，其中外部楔子元件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提供了膨胀器机构的对称膨胀，并维持外部楔子元件处于间隔隔开的定向。

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方向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且维持外部楔子元件的周向间隔。因此，不需要辅助狭缝延伸管的整个长度，并且因此，在经由锤击将岩石锚杆初始安装到钻孔中期间，优化了管的强度，以提供足够的强度。优选地是，辅助狭缝的宽度小于主狭缝的宽度。

可选地是，管可以具有锥形前导端，以帮助插入到孔中，或者能够沿其长度具有大致恒定的直径。在管具有渐缩的前导端的情况下，渐缩区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孔中时，这允许前导端径向压缩。沿直径方向相对的两个轴向端狭缝是优选布置。

可选地是，筋束能够是刚性筋束，诸如金属杆、棒材或刚性缆材，非刚性缆材，或者能够是空心杆。

膨胀器机构能够为任何适当的形式，并且本发明提供了稍后在下文中描述的特殊新形式的膨胀器。然而，对于本发明的该方面，能够采用形成现有技术一部分以及新形式的膨胀器(稍后在下文中描述)的一部分的膨胀器机构。因而，能够采用楔子形式的膨胀器机构，由此将一个楔子元件施加到管的内表面，并且将另一楔子元件施加至筋束。能够采用其它形式的楔子布置，如能够采用非楔子类型的膨胀器。

本发明的岩石锚杆适合于与常规岩板一起使用，常规岩板被连接到岩石锚杆的一端并且延伸到与围绕孔的岩层的表面接触。本发明的岩石锚杆可包括本领域中存在的任何合适形式的岩板。

在本说明书中，提及设置在多级载荷支撑布置处的焊接包括钎焊或锡焊，并且术语“焊缝”和“焊接”应被理解成涵盖用于本说明书的目的的钎焊或锡焊。焊缝能够为恒定焊缝或间断焊缝。焊缝能够包括例如一个或多个焊点。在载荷吸收器包括通过焊接被固定到管的环的情况下，要求焊缝被构造有预定载荷的抗剪强度或失效强度。类似地是，在载荷吸收器是可压缩轴环、凸缘、环或其它结构的情况下，轴环(或类似件)开始变形所需要的预定载荷能够在2-10t的范围内。因而，当通过支承布置将超过预定载荷的载荷施加到载荷吸收器时，载荷吸收器将变形或失效。然而，载荷吸收器将支撑由支承布置施加的载荷，直至预定载荷为止。

其它形式的载荷吸收器能够包括围绕管的尾端布置的支撑元件，诸如焊接、固定或被定位在管的外表面处并且支承布置能够支承抵靠的短区段。替代地是，能够采用可压缩元件/轴环，其中当通过支承布置将超过预定载荷的载荷施加到可压缩元件时，通过可压缩元件的压缩来提供两级载荷支撑的第一阶段。在一种形式中，可压缩元件能够是圆形元件，该圆形元件在尾端处围绕管延伸并且与支承布置支承接合。可压缩元件能够与第二支撑元件直接或间接支承接合，以将施加到第一支撑元件的载荷传递到第二支撑元件。可压缩元件能够在预定载荷下压碎或碎裂，或者可能破裂或部分破裂。因而，可压缩元件能够例如由金属或硬塑料制成，或由陶瓷制成。甚至能够采用弹簧(例如压缩螺旋弹簧)。

另一个替代布置包括：载荷吸收器是沿管轴向间隔隔开的多个环或轴环，使得第一环或轴环的失效/变形发生在第一预定载荷的一部分下，并且第二环或轴环在施加预定载荷的其余部分时失效/变形。这能够适用于在动能超过25Kj的地面条件下使用的岩石锚杆。

一旦第一支撑元件已经失效或明显变形，则第二支撑元件就会发挥承载能力。第二支撑元件能够采取任何合适的形式，但是在一种形式中，第二支撑元件包括处在管的尾端处的筋束的头部。筋束的头部能够具有抵接部，支承布置能够支承抵靠在该抵接部上，并且在本发明的某些形式中，头部能够是被固定到筋束或与筋束一体形成的螺母。例如，筋束能够是刚性棒材，而头部能够是拧到棒材的螺纹端上的螺母。该螺母能够具有盲螺纹开口，使得一旦该螺母完全拧到所述棒材上，螺母的进一步旋转就会使该棒材旋转，并且以这种方式，棒材的旋转就能够被用于致动膨胀器机构膨胀。替代地是，螺母能够被锻造或制造为棒材的一体的端部。替代地是，螺母能够具有带螺纹的通孔，并且棒材的端部能够被成形为正方形或六边形或类似形状，用于通过合适的工具或机械进行接合，使得以这种形式，螺母不驱动棒材的旋转。在筋束为缆材的情况下，第二支撑元件能够由抵接部提供，该抵接部通过锚固件被附接到缆材，该锚固件为桶形锚固件和楔子锚固件的形式。

抵接部能够如上所述，或者能够是或包括介于抵接部和加载机构/支承布置之间的板或垫圈。因而，在载荷吸收器失效/变形时，加载机构能够支承抵靠在板或垫圈上，以将载荷传递到筋束。这种传递能够通过螺母进行，或者板或垫圈能够以发生传递的方式连接到筋束。板或垫圈能够被定位在抵接部和管的端部边缘之间，并且能够为松配合。替代地是，板或垫圈能够与加载机构/支承布置一体地形成，诸如与螺母一体地形成。

重要的是，一旦载荷吸收器变形或部分失效，则减小的载荷将被传递到第二支撑元件并被传递到筋束。因此，筋束被放置在更大的拉伸载荷下，从而在孔外的方向上拉动该筋束。因为所述筋束被连接到膨胀器机构，因此在该方向上的拉动载荷将致动膨胀器机构，以增加管与孔壁之间的摩擦载荷。因此，管将被更牢固地保持在孔内。另外，由于是筋束受载而不是管受载，因此将不存在管从孔滑出的倾向。

此外，由于膨胀器机构增加了管和孔壁之间的摩擦载荷，所以对致动的阻力将增大，并且该阻力将抵抗筋束在其被拉动的方向上的移动，并且因而将抵抗岩石锚杆在岩层内的位置的移位。因而，这种抵抗将支撑岩石面抵抗塌陷或破裂。

多级载荷支撑布置的操作允许通过岩石移动而发生的载荷在多个阶段中被顺序吸收，而不是像在现有技术的岩石锚杆中发生的在单个阶段中吸收。因而，能够吸收通常对于筋束而言将太大以至于不能吸收的载荷，这是因为不需要筋束吸收全部载荷。而是，只需要筋束吸收载荷的一部分。如上所述，第一支撑元件(初始载荷吸收器)能够被布置用于2至10t的支撑，而第二支撑元件能够被布置用于约33t的支撑。

附图说明

现在将仅通过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横截面图。

图2是穿过图1的AA截取的横截面图。

图2A是示出替代膨胀器机构的图2的修改版本。

图3是根据本发明的另一方面的摩擦岩石锚杆的前导端的横截面图。

图4是穿过图1的BB截取的横截面图。

图5是根据本发明的另一方面的摩擦岩石锚杆的尾端的横截面图。

图6是根据本发明的另一方面的摩擦岩石锚杆的轴向向前区域的横截面图。

图7是根据本发明的另一方面的摩擦岩石锚杆的横截面图。

图8是根据本发明的另一方面的摩擦岩石锚杆的尾端的横截面图。

图9是根据本发明的另一方面的摩擦岩石锚杆的尾端的横截面图。

图10是根据本发明的另一方面的摩擦岩石锚杆的尾端的横截面图。

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的横截面图。岩石锚杆10包括具有前导端12和尾端13的伸长的大致圆筒形管11(具有圆形横截面)。典型岩石锚杆的长度能够在约1m至约5m的范围内。

管11经由主狭缝26沿其整个长度纵向劈开，使得该管11能够径向膨胀，用于提高与钻入到岩石或岩层的本体中的孔的内表面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的外表面与孔的表面14之间的摩擦接触的目的，岩石锚杆10包括膨胀器机构15，该膨胀器机构15处于管11内，并且被布置在管11的前导端12处或朝向管11的前导端12。膨胀器机构15包括一对第一楔子状膨胀器元件16和17，它们被固定到管11。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被固定到管的内表面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被固定到呈伸长杆21(替代地能够为缆材)形式的筋束，并被定位在杆21的前导端处，并且该接合结构20用于与相应径向外部膨胀器(楔子)元件16和17协作或接合。

从图1中能够看出，所述大致楔子形状的膨胀器元件16、17中的每一个膨胀器元件都包括径向面向内表面22，该径向面向内表面表面22相对于岩石锚杆10的纵向轴线67倾斜对齐，以便大致渐缩。类似地是，径向内部楔子元件20包括径向面向外表面23，该径向面向外表面23也相对于纵向轴线67倾斜对齐并且平行于外部楔子元件16、17的面向外表面22。这种布置使得内部楔子元件20能够在伸长杆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轴向移动时以与外部楔子元件16、17摩擦接触的形式滑动。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中将明显看出，随着内部楔子元件20在远离孔的盲端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与孔的表面14进行更大的摩擦接触。通过狭缝26(如图2中所示，沿管11纵向形成)促进了这种径向膨胀。

膨胀器元件16和17可以以任何合适方式被固定在管11的内表面18上，并且优选地是，通过焊缝68被固定。同样地是，内部元件20能够以任何合适方式被固定到杆21。在图1中，杆21的前导端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的前导端12是渐缩的，以便于将岩石锚杆10插入到钻入到岩层中的孔中。图1示出了形成在前导端12中的狭缝或裂缝29，该狭缝或狭缝29用以允许前导端12在必要时径向压缩，以插入到孔中。在实践中，为此目的存在两个沿直径方向彼此相对的狭缝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状态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移位，以将膨胀载荷施加到管11。然而，当将岩石锚杆10插入到孔中时，内部楔子元件20将处于其将进一步朝向管11的前导端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被插入到该孔中时，管11能够径向压缩或收缩，这通过以下实现：该孔被钻成其直径略小于管11的主要部分的外径。这自然允许管11在锚杆10被压迫进入到孔中时沿径向压缩或收缩，并且因而允许管11的外表面与孔的内表面14摩擦接合，使得一旦岩石锚杆10被完全插入孔中，管和孔的内表面之间就已经存在摩擦接合。

一旦将锚杆10完全插入到孔中，则能够激活膨胀器机构15，以在管11上施加径向膨胀载荷，并且使得管11与孔的内表面14之间的摩擦接合增大。如图所示，膨胀机构15的激活使楔子元件20在远离孔的盲端25的方向上(相对于固定元件16和17)移位。这种移动可以通过以下来实现：在远离盲端25的方向拉动杆21或通过旋转杆21，使得通过楔子元件20和杆21之间的螺纹接合，楔子元件20在远离盲端25的方向上被拉出。岩石锚杆10包括位于杆21的尾端69处的螺母30，以表示杆21的头部，并且螺母30被构造用以直接或经由轴向的中间垫圈48间接支撑抵靠在管11的尾端上。螺母30可以一体地形成(即，固定)在杆21的端部69处。替代地是，螺母30可以以螺纹连接方式被连接到杆21的端部69。在后一种布置中，内部楔子元件20将随着杆21的移动相对于元件16和17移位，这与杆21旋转并且内部楔子元件20由于杆21和楔子元件20之间的螺纹接合而相对于杆移位的布置相反。

在另一替选方案中，螺母能够是带内螺纹孔的盲螺母，使得螺母30能够被拧到杆21的带螺纹的自由端上，直到带螺纹开口的盲端与杆的端部接合的程度，即：无法进行进一步螺纹移动的程度。然后，螺母的进一步旋转将引起杆21的旋转。

包括一对膨胀器元件16和17的膨胀器机构15与较早的布置相反，在所述较早的布置中，仅在管的内表面处设置单个楔子元件。在那些布置中，虽然已经被固定到杆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的内表面处于沿直径方向相对定位的一对膨胀器元件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52mm，而在图1中所示的新布置中，最大膨胀能够达到56mm。虽然这种增长相对较小，但它所带来的好处却是显著的。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孔内的力摩擦接合孔表面。然而，根据本发明的在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孔表面，以将锚杆适当地锚固在该孔内。

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，这能够产生扭转加载，该扭转加载可能对元件16和17与管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之间的未对准能够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。

为了提高内部元件20和外部元件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，以便在膨胀器机构15膨胀时有助于管的对称膨胀，如图1和图2中所示。如图1和图2中所示，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可包括约5mm的宽度和约200mm的长度。在图3的布置中也能够设置这种另外的狭缝或裂缝51。

参考图3，其中示出替代膨胀器机构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被焊接到管39的自由端38，并且因此，元件36和37不仅存在于管39中，而且还从管39延伸出来。接合结构(内部楔子元件)41以螺纹方式被附接到杆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)所述的相同。与图1和图2的管11相比，图3的布置有助于管39的更大膨胀，这是因为内部楔子元件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可包括最大直径(在其最厚的轴向前导端处)，该最大直径大于管11的内径(由管面向内的表面18所限定)，其中管被压缩并被挤压到所成形的钻孔14中，与孔表面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抵抗在使用期间由杆21施加的压缩应力。另外，预期图3的布置获得另外的5至6mm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2的实施例的辅助狭缝51一致。

在其它方面，图3的布置都与图1相同，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的前导端不以图1中所示的方式渐缩。

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三个膨胀器元件、或者能够存在更多膨胀器元件的布置。这些膨胀器元件能够是图中所示类型的楔子元件，并且它们都能够通过焊接被固定到管。所述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，在所述位置中，所述一个或两个膨胀器元件将延伸到管的纵向狭缝中或延伸到管的纵向狭缝上，或者甚至是基本覆盖管的纵向狭缝(图中所示的纵向狭缝26)。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，所述外部楔子元件中的两个楔子元件44延伸到纵向狭缝26a中或至少部分覆盖该纵向狭缝26a。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防止附接到筋束的接合结构由于显著的冲击加载(诸如在将岩石锚杆插入到孔中时可能发生的)而从管子移出的作用。例如，在安装机器的操纵过程中，岩石锚杆能够承受显著的冲击加载，其中锚杆的前导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，在显著冲击事件期间，接合结构不太可能或实际上将被防止从管中移出。

回过来参考图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。虽然所示的板45不能反映本领域中实际使用的板的形状，但是对于本描述的目的已足够了。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BB截取的横截面图，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，设置了四个焊点50。

上述在管11的尾端13处的布置是加载机构70(替代地称为支撑布置)，该加载机构70用于支撑由岩层中的移动或失效而施加在岩石锚杆10上的载荷，并且特别地是，该加载机构70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插入孔中并且膨胀机构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)，则支撑的第一阶段由岩板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焊点50的抗剪强度的情况下，那些焊点将失效，并且环47将移位，以占用间隙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失效的点处为止。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，使得该载荷将通过垫圈48和螺母30所连接到的杆21受到反作用。该载荷将趋于使杆远离孔的盲端25移位，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移位。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与孔的内表面14摩擦接合，并且通过该增大的摩擦接合，将支撑施加到岩石锚杆10的载荷，直到杆21本身失效的点处为止。另外，当操作膨胀器机构15以增大摩擦接合载荷时，通过管11与孔壁之间的增大的摩擦接合，将防止管11相对于孔的表面14移动(除了非常小的移动)。因而，限制了岩石锚杆10在岩层内的移动，或者限制为具有可接受水平的移动。

如上所述，可通过膨胀器机构15和35获得的增大的膨胀有助于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焊点50剪切断裂，则提高了岩石锚杆吸收动态载荷的可能性，其中岩石锚杆径向膨胀的能力更大。

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。当岩石锚杆承受显著的初始载荷时(诸如在地震岩石条件下)，突然的动态载荷可能大于通常预期吸收载荷的杆或缆材的抗拉强度。例如，当岩石动能处于约25kJ的水平时，冲击载荷可能超过45t。然而，通常在岩石锚杆中使用的杆的抗拉强度不超过33t，所以在这些情况下，杆会断裂。这显然可能损害岩石锚杆具有的预期支撑作用。然而，通过提供多级载荷支撑布置，通过环47能够部分地吸收初始载荷，直至剪切断裂点，该剪切断裂点将在2-10t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，此后，载荷能量经由垫圈48和螺母30传递到杆21。通过最初吸收总载荷能量中的2-10t，传递到垫圈和螺母的能量显著降低，并且然后该能量很可能会达到将产生小于杆的抗拉强度的张力载荷的大小。在所示实施例中，间隙G很重要，因为其允许焊点50发生剪切断裂。如果没有设置间隙G，并且环47坐落抵靠在垫圈48上，则不会有第一阶段的载荷吸收。环47和垫圈48之间的间隙G最好在5-8mm之间。根据某些安装程序，这允许在冲击(锤击)安装期间使管的尾端某种程度“蘑菇化”(通常约为2mm)，但不会留出太大的间隙G以至于在环47发生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大的岩石支撑可靠性(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布置的一种形式。在替代布置中，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另外的阶段。所述多个载荷吸收器(例如，环47)中的每一个载荷吸收器都能够间隔隔开足够得大，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，并且可以包含一个或两个环，而需要时，能够提供超过两个的任意数量的环。

另一替代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示出了岩石锚杆管11、杆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，并且从图5中能够看到该颈部58，在支承表面56和57处的轴环55的外径相比，该颈部58的外径较小。

可压缩轴环55旨在在通过岩板45施加于其上的特定载荷下压缩、压碎或碎裂。该载荷能够是与导致岩石锚杆10的焊点50失效的载荷相同的载荷，或者能够是比引起失效的载荷更高或更低的载荷。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的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。在传递之后，第二阶段载荷支撑与当关于岩石锚杆10所解释的环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另一个实施例，在该实施例中，伸长杆21在其前导端27处被径向扩大。特别地是，杆21可被轴向地分开，以便包括具有外部肋的主长度区段21e。然后，杆21过渡到大体光滑或无肋的区域21a。径向扩大区段21b从区段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，该内孔具有相应螺纹，以与径向膨胀区段21b上的螺纹配合。这种布置有利于在使用期间在前导端27处增强杆21，以抵抗施加在杆21上的张力。优选地是，端部区段21b上的螺纹不是典型的公制螺纹，并且优选圆化形螺纹或绳形螺纹，以使产生的应力集中最小化，否则应力集中会在前导端21处削弱杆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(在本文中替代地称为载荷支撑布置)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接表面48a，该抵接表面48a也径向向外延伸超过在管向后端13处的管11的径向面向外的外表面71。抵接表面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45施加在岩板45上的加载力被传递到垫圈48中，该垫圈48通过间隙区域G与螺母30在轴向上隔开。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)上的加载力被迫轴向向后时，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。这种布置有利于绕螺母30和轴环62提供径向可接触区域，以接纳锤子工具的轴向向前端60，该锤子工具的轴向向前端60被用于在初始安装期间递送并迫使岩石锚杆10进入到孔中。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的面向后表面48b直接接触，使得经由工具60被递送到岩石锚杆10的压缩力通过垫圈48直接传递并被传入到管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将岩石锚杆10打到钻孔中的锤子驱动的压缩力而导致对轴环62的意外和不期望的初始压缩。图8和9的另外实施例还被构造用于避免通过载荷吸收器部件(如在本文中所述的形式为可压缩垫圈、衬垫、密封、凸缘等)的压缩力传递路径。因此，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，用于通过锤子工具60的前导端进行接触。

参考图8描述了加载机构的另一实施例，其中凸缘48包括相应的表面48a、48b。然而，与图7的实施例不同，垫圈48的径向内区段63是圆顶形的，以便在轴向方向朝向螺母30(其固定在杆21的向后端处)弯曲。圆顶区段63占用垫圈48的主体与螺母30之间的间隙区域G。因此，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48传递到垫圈48中时，圆顶段63被构造用以压缩，使得垫圈48变平，以减小间隙G。

图9示出了图7的岩石锚杆的另一个实施例，其中，锥形轴环62被形成为大体上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，以提供通过锤子工具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传递的压缩力。

图10示出了与图6的具有杆21的径向扩大区段的布置相对应的岩石锚杆10的另一个实施例。如图10中所示，在主长度区段21e的轴向向后区域处的杆21包括无肋的大体光滑区段21d。径向扩大区段21c从光滑区段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固定到杆21。如参考图6所述，扩大区段21c提供了杆21的加强，以抵抗在使用期间遇到的张力，其中区段21c处的螺纹构造优选地是与区段21b处所述的螺纹构造相同的。

在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使通过内部楔子元件20的轴向向后移动施加的径向膨胀力最大化。如上所示，与具有单个外部楔子元件的现有岩石锚杆构造相比，本发明的构造提供了相对于能够由单个外部楔子元件实现的最大径向位移的更大的最大径向膨胀(楔子元件16、17、44的组合径向移动)。

另外，本发明的布置经由多个外部楔子元件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，辅助伸长缝51的设置以及相应的外部和内部楔子元件16、17、44与20、20a的面向内的表面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)将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，应明白，除了主狭缝26之外，辅助狭缝51的设置还减小了当膨胀器机构15、35膨胀时由管11吸收的力的大小，这进而使膨胀器机构15、35的效率和有效性最大化，以使管11变形，从而与周围的岩层紧密摩擦接触。

应明白，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在周向方向上间隔隔开。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)，每一个所述外部楔子元件都围绕轴线67在周向方向上间隔隔开。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之间的多个位置处被固定到管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安全的岩层支撑。预期根据本发明的岩石锚杆的杆或缆材的失效(例如，由于杆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，以提供岩石锚杆在孔内的更牢固锚固。

Claims (18)

1.一种用以与在岩层中形成的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(11)具有前导端(12)和尾端(13)；

膨胀器机构(15)，所述膨胀器机构(15)位于所述管(11)内，朝向所述前导端(12)或在所述前导端(12)处，并且所述膨胀器机构(15)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(21)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(27)被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(69)被连接到加载机构(70)，所述加载机构(70)被定位于所述管(11)的所述尾端(41)处或朝向所述管(11)的所述尾端(41)；

所述加载机构(70)在所述管(11)的所述尾端处径向向外凸出，以便能够在所述孔的外端周围的区域(46)处支撑抵靠在所述岩层上，并且所述加载机构(70)具有主载荷元件(30)，所述主载荷元件(30)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(13)的所述尾端上，并通过调节在所述筋束(21)中产生张力，以作用在所述膨胀器机构(15)上，并且提供所述径向膨胀力；

其特征在于：

所述加载机构还包括载荷吸收器(47、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，并响应于变形或失效而将所述载荷传递到所述主载荷元件(30)。

2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述载荷吸收器(47、55、62、63、64)包括可压缩轴环(55、62、64)，所述可压缩轴环(55、62、64)被定位成与所述主载荷元件(30)接触。

3.根据权利要求2所述的组件，其中，所述可压缩轴环(55、64)是筒形的。

4.根据权利要求2所述的组件，其中，所述可压缩轴环(62)至少部分是锥形的。

5.根据上述权利要求中的任一项所述的组件，其中，所述载荷吸收器包括弯曲区域或屈曲区域(63)，所述区域(63)在轴向上朝向所述主载荷元件(30)的方向上延伸。

6.根据权利要求1所述的组件，其中，所述载荷吸收器包括环(47)，所述环(47)通过固定件(50)被固定到所述管的所述尾端，所述固定件(50)被构造用以响应于由岩层施加在所述加载机构(70)上的预定载荷而失效。

7.根据权利要求6所述的组件，其中，所述环(47)与所述主载荷元件(30)通过间隙区域(G)轴向地间隔隔开。

8.根据权利要求6或7所述的组件，其中，所述固定件(50)包括焊缝，所述焊缝位于所述管(11)的外表面(71)和所述环(47)之间。

9.根据上述权利要求中的任一项所述的组件，其中，所述加载机构(70)包括凸缘、板或垫圈(48)，并且所述主载荷元件(30)是螺母。

10.根据权利要求9所述的组件，其中，所述螺母通过螺纹被固定到所述筋束(21)的所述第二端。

11.根据权利要求9所述的组件，其中，所述凸缘、板或垫圈(48)包括抵接表面(48a)，所述抵接表面(48a)从所述管(11)径向向外延伸并且至少具有大致面朝所述管(11)的所述前导端的一部分，所述抵接表面(48a)能够由岩板(45)接合，以从所述凸缘、板或垫圈(48)径向向外延伸，并且在所述孔的外端处支撑抵靠在所述岩层上。

12.根据权利要求11所述的组件，还包括所述岩板(45)，所述岩板(45)用以抵接顶靠在所述凸缘、板或垫圈(48)上并从所述凸缘、板或垫圈(48)径向向外延伸，并且在所述孔的外端处支撑抵靠在所述岩层上。

13.根据上述权利要求中的任一项所述的组件，其中，所述筋束(21)包括伸长杆，所述伸长杆在所述第二端(69)处被径向扩大或朝着所述第二端(69)被径向扩大。

14.根据权利要求13所述的组件，其中，所述杆的所述第二端包括螺纹，所述螺纹被设置在被径向扩大的所述第二端(69)处。

15.根据上述权利要求中的任一项所述的组件，其中，所述管(11)还包括纵向延伸的主狭缝(26)。

16.根据上述权利要求中的任一项所述的组件，其中，所述载荷吸收器(47、55、62、63、64)和所述主载荷元件(30)限定多级载荷支撑布置，所述多级载荷支撑布置用于支撑由所述岩层施加在所述加载机构(70)上的载荷。

17.根据权利要求15所述的组件，其中，所述膨胀器机构(15)包括：至少两个径向外部楔子元件(16、17)，所述至少两个径向外部楔子元件(16、17)在位置上被固定到所述管(11)；以及径向内部楔子元件(20)，所述径向内部楔子元件(20)被固定到所述筋束(21)并且能够相对于所述外部楔子元件(16、17)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)。

18.根据权利要求17所述的组件，其中，所述管(11)还包括辅助狭缝(51)，所述辅助狭缝(51)在轴向上定位于所述膨胀器机构(15)处，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)传递的所述膨胀力而经由所述主狭缝(26)和所述辅助狭缝(51)在所述膨胀器机构(15)的轴向位置处径向变形。

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