CN111344475A - 用于树脂注入的液压和控制系统 - Google Patents

Abstract

一种用于安装矿井螺栓的可泵送树脂系统，包括：树脂注入缸，其包括树脂腔室和树脂液压缸；催化剂注入缸，其包括催化剂腔室和催化剂液压缸，其中树脂液压缸与催化剂液压缸同步；液压泵，其与树脂液压缸和催化剂液压缸流体连通；液压贮存器，其与液压泵流体连通；以及输送管线，其与树脂注入缸和催化剂注入缸流体连通。输送管线被构造成将树脂和催化剂从树脂注入缸和催化剂注入缸输送到钻孔中。

Description

用于树脂注入的液压和控制系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年11月10日提交的美国临时申请No.62/584,461和2018年11月7日提交的美国实用新型专利申请No.16/182,994的优先权，两个申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及可泵送两组分树脂系统，并且更具体地涉及用于可泵送树脂系统的配件。

背景技术

传统上，通过利用钢螺栓将顶板张紧来支撑矿井的顶板，该钢螺栓被插入到在矿井顶板中钻出的钻孔中，从而将矿井顶板上方的无支撑的岩层进行加固。通过使在矿井顶板螺栓的远端上的膨胀组件与岩层接合，可以将矿井顶板螺栓机械地锚固至岩层。作为替代方案，可以利用插入到钻孔中的树脂粘结材料将矿井顶板螺栓粘合性地粘结至岩层。也可以通过同时使用膨胀组件和树脂结合材料两者而采用机械锚固与树脂粘结的组合。

当利用树脂粘结材料时，粘结树脂穿透周围的岩层以将岩石层粘合性地接合至钻孔内的矿井顶板螺栓并将其牢固地保持。树脂通常以两组分塑料料筒的形式被插入到矿井顶板钻孔中，该两组分塑料料筒具有包含可固化树脂成分的一种组分和包含固化剂(催化剂)的另一种组分。将两组分树脂料筒插入到钻孔的盲端中，并将矿井顶板螺栓插入钻孔，使得矿井顶板螺栓的端部使两组分树脂料筒破裂。当矿井顶板螺栓围绕其纵向轴线旋转时，树脂料筒内的隔室会被弄碎，并且组分会混合起来。树脂混合物填充钻孔壁与矿井顶板螺栓的轴之间的环形区域。混合起来的树脂会固化并将矿井顶板螺栓黏结到周围的岩石上。通常借助驱动头使矿井顶板螺栓旋转。

发明内容

在一方面，一种用于安装矿井螺栓的可泵送树脂系统，包括：树脂注入缸，其包括树脂腔室和树脂液压缸；催化剂注入缸，其包括催化剂腔室和催化剂液压缸，其中树脂液压缸与催化剂液压缸同步；液压泵，其与树脂液压缸和催化剂液压缸流体连通；液压贮存器，其与液压泵流体连通；以及输送管线，其与树脂注入缸和催化剂注入缸流体连通，其中输送管线被构造成将树脂和催化剂从树脂注入缸和催化剂注入缸输送到钻孔中。

树脂液压缸和催化剂液压缸可以是双作用缸，其中树脂液压缸串联地流体连接至催化剂液压缸，使得树脂液压缸的移动造成催化剂液压缸的对应移动。树脂液压缸和催化剂液压缸的尺寸可以相同。树脂腔室的容积可以大于催化剂腔室的容积。系统可以进一步包括：与树脂液压缸和催化剂液压缸流体连通的同步缸。

树脂液压缸、同步缸和催化剂液压缸可以各包括定位在活塞的相反两侧上的第一腔室和第二腔室，其中树脂液压缸的第一腔室与液压泵流体连通，树脂液压缸的第二腔室与同步缸的第二腔室流体连通，同步缸的第一腔室与催化剂液压缸的第一腔室流体连通，并且催化剂液压缸的第二腔室与液压贮存器流体连通。树脂液压缸、同步缸和催化剂液压缸的尺寸可以相同。树脂腔室的容积可以大于催化剂腔室的容积。树脂液压缸、同步缸和催化剂液压缸可以各构造成独立地被致动。

系统可以进一步包括：树脂装载缸，其与树脂注入缸流体连通；以及催化剂装载缸，其与催化剂注入缸流体连通。

在另外一方面，一种用于控制可泵送树脂系统的计算机实现的方法，该可泵送树脂系统包括树脂注入缸和催化剂注入缸、液压泵、液压贮存器、控制面板以及控制模块，该方法包括：从控制面板接收注入输入；利用至少一个处理器，确定树脂注入缸内的树脂体积和催化剂注入缸内的催化剂体积；利用至少一个处理器，确定是否存在足够的树脂体积和催化剂体积能用于执行注入输入；生成使液压泵致动树脂注入缸和催化剂注入缸的信号；以及，利用至少一个处理器，确定是否已获得与注入输入相对应的树脂和催化剂值。

树脂和催化剂值可以是树脂和催化剂注入体积。树脂和催化剂值可以是树脂和催化剂注入压力。

方法可以进一步包括：如果没有足够的树脂体积或催化剂体积可用，则在控制面板上显示装载缸通知。注入输入可以是自动注入输入和手动注入输入，其中自动注入输入包括预编程的树脂值和催化剂值，手动注入输入包括用户输入的树脂值和催化剂值。预编程的树脂值和催化剂值可以是树脂体积和催化剂体积与树脂注入压力和催化剂注入压力中的至少一组。

方法可以进一步包括：当注入输入包括手动注入输入时，致动隔离阀以将树脂注入缸或催化剂注入缸隔离。

方法可以进一步包括：对树脂注入缸和催化剂注入缸进行预加压。对树脂注入缸和催化剂注入缸进行预加压的步骤可以包括：利用至少一个处理器，确定树脂注入缸内的压力和催化剂注入缸内的压力；以及，独立地增加树脂注入缸内的压力和催化剂注入缸内的压力，直到达到树脂注入缸的预定压力值和催化剂注入缸内的预定压力值。

用于安装矿井螺栓的可泵送树脂系统进一步可以包括同步缸，其中方法进一步包括：利用至少一个处理器，确定同步缸的活塞的位置；以及，使同步缸的活塞独立于树脂注入缸和催化剂注入缸移动。

方法可以进一步包括：利用至少一个处理器，基于树脂注入缸和催化剂注入缸的位置，确定离开树脂注入缸的树脂与离开催化剂注入缸的催化剂的体积比；以及，将树脂和催化剂的体积比显示在控制面板上。方法可以进一步包括：当树脂和催化剂的体积比低于预定比值时，显示或提供听觉警报。预定比值可以是2:1的树脂与催化剂比。

在另一方面，一种用于控制可泵送树脂系统的系统，该可泵送树脂系统包括树脂注入缸和催化剂注入缸、液压泵以及液压贮存器，该系统包括：(a)控制面板，其包括显示器和用户输入装置；(b)控制模块，其包括至少一个处理器，至少一个处理器被编程或配置成：(i)从控制面板接收注入输入；(ii)确定相应的树脂注入缸内的树脂体积和催化剂注入缸内的催化剂体积；(iii)确定是否存在足够的树脂体积和催化剂体积能用于执行注入输入；(iv)生成使液压泵致动树脂注入缸和催化剂注入缸的信号；以及(v)确定是否已获得与注入输入相对应的树脂和催化剂值。

树脂和催化剂值可以是树脂和催化剂注入体积以及树脂和催化剂注入压力中的至少一组。至少一个处理器可以被进一步编程或配置成：(vi)提供自动注入曲线和手动注入曲线，其中自动注入曲线包括预先编程的树脂体积和催化剂体积，手动注入曲线包括用户输入的树脂体积和催化剂体积。

可泵送树脂系统可以进一步包括同步缸，并且系统可以进一步包括：(c)树脂缸编码器、催化剂缸编码器和同步缸编码器，其各被构造成分别提供与树脂注入缸的活塞的位置对应的输出、与催化剂注入缸的活塞的位置对应的输出以及与同步缸的活塞的位置对应的输出。

可泵送树脂系统可以进一步包括同步缸，并且至少一个处理器可以被进一步编程或配置成：(vi)独立地控制同步缸。

在另外一方面，一种用于控制可泵送树脂系统的计算机程序产品，该可泵送树脂系统包括控制模块，该计算机程序产品包括至少一个非暂时性计算机可读介质，该至少一个非暂时性计算机可读介质包括程序指令，当程序指令由控制模块执行时使控制模块：从控制面板接收注入输入；确定相应的树脂注入缸内的树脂体积和催化剂注入缸内的催化剂体积；确定是否存在足够的树脂体积和催化剂体积能用于执行注入输入；生成信号以使液压泵致动树脂注入缸和催化剂注入缸；以及确定是否已获得与注入输入相对应的树脂和催化剂值。

在另一方面，一种用于可泵送树脂系统的注入配件，包括：撞杆，其包括被构造成与锚杆机(bolter machine)的驱动工具接合的驱动表面和被构造成将撞杆固定至矿井螺栓的螺纹部分；灌浆体，其接纳撞杆的一部分并限定有内部腔室，其中撞杆能相对于灌浆体移动，灌浆体限定有与内部腔室流体连通的注入端口；以及密封布置，其被构造成提供灌浆体与撞杆之间的密封，撞杆限定有定位在灌浆体的内部腔室内的注入端口，撞杆的该注入端口被构造成将流体输送至固定于撞杆的螺纹部分上的矿井螺栓。

在另外一方面，一种用于可泵送树脂系统的注入配件，包括：灌浆体，其包括被构造成待固定至锚杆机的锚杆臂上的轴，该灌浆体限定有注入端口，该注入端口被构造成接收用于输送树脂和催化剂的输送管线；液压马达，其被固定至灌浆体；以及旋转体，其借助液压马达能相对于灌浆体旋转，该旋转体包括被构造成待固定至矿井螺栓的螺纹部分，该旋转体限定有与灌浆体的注入部分流体连通的通路。

旋转体可以包括截头圆锥形的表面，该表面被构造成与矿井螺栓接合并形成密封。

附图说明

图1是根据本发明一方面的用于安装矿井顶板螺栓的泵送系统和方法的正视图，示出了树脂的填充。

图2是图1的系统和方法的正视图，示出了将矿井顶板螺栓插入到钻孔中。

图3是图1的系统和方法的正视图，示出了安装好的矿井顶板螺栓。

图4是根据本发明第二方面的用于安装矿井顶板螺栓的泵送系统和方法的正视图。

图5是根据本发明第三方面的用于安装矿井顶板螺栓的泵送系统和方法的正视图。

图6是根据本发明第四方面的用于安装矿井顶板螺栓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，示出了用树脂和催化剂填充的钻孔。

图8是根据本发明第五方面的用于安装矿井顶板螺栓的泵送系统和方法的正视图。

图9是根据本发明第六方面的用于安装矿井顶板螺栓的泵送系统和方法的正视图。

图10是根据本发明第七方面的用于安装矿井顶板螺栓的泵送系统和方法的正视图。

图11是根据本发明一方面的用于料斗(hopper)的双螺旋钻布置的透视图。

图12A至图12D是示出根据本发明一方面的用于安装矿井顶板螺栓的方法的正视图。

图13是根据本发明另外一方面的用于安装矿井顶板螺栓的泵送系统和方法的正视图。

图14A至图14D是示出根据本发明一方面的用于安装矿井顶板螺栓的各种方法的正视图。

图15是根据本发明一方面的泵送布置的局部剖视图，示出了泵送布置的初始位置。

图16是根据本发明一方面的泵送布置的局部剖视图，示出了泵送布置的泵送位置。

图17是根据本发明一方面的管组件的前视图。

图18是沿着图17中示出的线18-18截取的剖视图。

图19是根据本发明另外一方面的管组件的剖视图。

图20是根据本发明另外一方面的管组件的剖视图。

图21是根据本发明另外一方面的用于安装矿井顶板螺栓的泵送系统和方法的正视图，示出了钻孔的填充。

图22是根据本发明一方面的注入配件的前视图。

图23是沿着图22中的线23-23截取的剖视图。

图24是沿着图22中的线24-24截取的剖视图。

图25是沿着图22中的线24-24截取的剖视图，示出了与自钻式矿井螺栓结合使用的注入配件。

图26A是根据本发明一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是根据本发明另外一方面的用于安装矿井顶板螺栓的泵送系统和方法的示意图。

图28是根据本发明一方面的装载缸组的透视图，示出了处于分配位置的装载缸组。

图29是根据本发明一方面的装载缸组的透视图，示出了处于装载位置的装载缸组。

图30是图28的装载缸组的侧视图，示出了处于装载位置的装载缸组。

图31是图28的装载缸组的侧视图，示出了处于分配位置的装载缸组。

图32是根据本发明一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上的系统。

图36是图27的系统的侧面透视图，示出了安装到滑板上的系统。

图37是图27的系统的前部透视图，示出了安装到滑板上的系统。

图38是图27的系统的后部透视图，示出了安装到滑板上的系统。

图39是根据本发明另外一方面的用于安装矿井顶板螺栓的泵送系统和方法的正视图。

图40是根据本发明另外一方面的用于安装矿井顶板螺栓的泵送系统和方法的正视图。

图41是根据本发明一方面的用于控制可泵送树脂系统的方法的示意图。

图42是图41的方法的示意图，示出了根据本发明一方面的注入子例程。

图43是图41的方法的示意图，示出了根据本发明一方面的注入子例程。

图44是图41的方法的示意图，示出了根据本发明一方面的预加压子例程。

图45是根据本发明一方面的注入配件的局部剖视透视图。

图46是图45的注入配件的正视图。

图47是根据本发明一方面的注入配件的剖视图。

具体实施方式

现在将参考附图来描述本发明的各方面。下文出于描述的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”及其派生词，当在附图中取向时，应与本发明有关。然而，需理解的是，除非明确的相反指出，否则本发明可以采取各种替代的变型和步骤顺序。需理解的是，在附图中示出且在以下说明书中描述的特定设备仅为本发明的示例性方面。

参见图1至图3，可泵送两组分树脂系统10的一方面包括由树脂管线12和催化剂管线14形成的输送管线，该树脂管线12和催化剂管线14被构造成将诸如树脂28和催化剂30之类的浆料(grout)输送至钻孔34。树脂管线12和催化剂管线14各具有入口16、20和出口18、22。树脂管线12的入口16连接至树脂泵24并与之流体连通。催化剂管线14的入口20连接至催化剂泵26并与之流体连通。树脂泵24和催化剂泵26连接至容纳树脂28和催化剂30的相应的贮存器(未示出)。树脂管线12和催化剂管线14可以通过带32彼此固定，以帮助将管线12、14插入到钻孔34内。树脂泵和催化剂泵24、26可以是快速柱塞泵(chop check pump)，不过也可以使用适合于泵送高粘度材料的其它类型的泵。校准每个泵24、26的流量，以提供树脂28与催化剂30之间适当的比率，在使用水基催化剂的情况下，优选地为2:1，即66％的树脂和33％的催化剂。该比率可以在约4:1至3:2的范围内。对于油基催化剂，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和催化剂管线14的出口18、22的直径来校准每个泵24、26的流量。树脂28是具有10％至25％的惰性填料(诸如石灰石)的填充树脂。树脂28的粘度可以为约100,000厘泊至400,000厘泊。常规的聚氨酯树脂的粘度通常小于10,000厘泊。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，可以节省大量成本。

参见图1，为了开始填充钻孔34，将树脂管线和催化剂管线12、14插入钻孔34并同时启动泵24、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被泵送到钻孔34中时，置换的材料将管线12、14从钻孔34中压出来，确保完全填满钻孔34。作为替代方案，可以紧接在管线12、14的端部前方安装略小于钻孔34的内径的封隔件或塞子(未示出)。

参见图2和图3，树脂28和催化剂30将彼此接触并反应以产生非常精细的屏障，该屏障将防止在树脂28与催化剂30之间发生进一步的反应。然后将矿井顶板螺栓36插入钻孔34并旋转以使树脂28和催化剂30混合。如图3所示，在矿井顶板螺栓36被完全插入之后，混合的树脂28和催化剂30硬化并固化以将螺栓36牢固地锚固在钻孔34内。

参见图4，可泵送两组分树脂系统10可以进一步包括连接器38，诸如三通(wye)或T形连接器，用于分别从树脂泵24和催化剂泵26接纳树脂管线12和催化剂管线14。连接器38的使用允许树脂管线和催化剂管线12、14组合成单个灌浆管39，该单个灌浆管39经由连接器38连接至树脂泵24和催化剂泵26。单个灌浆管39用作输送管线并且构造成将树脂28和催化剂30引入到钻孔34中。使用连接器38的系统10将以与上面结合图1至图3所描述的方式相同的方式进行操作。

参见图5，可泵送两组分树脂系统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各具有入口46、52和出口48、54。树脂管线42和催化剂管线44的入口46、52以与图1中所示且上面讨论的方式类似的方式分别连接至树脂泵56和催化剂泵58并与它们流体连通。然而，树脂管线42和催化剂管线44的出口48、54连接至连接器60，诸如三通或T形配件，该连接器60被固定至静态混合器62。静态混合器62被构造成在将树脂28和催化剂30泵送到钻孔64中之前将它们混合。单个灌浆管66用作输送管线并固定至静态混合器62并且被构造成将树脂28和催化剂30作为混合物引入到钻孔64中。

参见图6和图7，可泵送两组分树脂系统70的第四方面包括由树脂管线72、标准催化剂管线74和负催化剂管线76形成的输送管线。图6和图7的系统70以与图1中所示且上面描述的系统10类似的方式操作，但是包括负催化剂管线76，以在钻孔34内提供快速凝固区段78(诸如在钻孔34的盲端)和慢速凝固区段79(更远离钻孔34的盲端)。与来自标准催化剂管线74的标准催化剂30同来自树脂管线72的树脂28的反应相比，负催化剂或抑制剂77与来自树脂管线72的树脂28更慢地反应。区段78、79允许在慢速凝固区段尚在固化期间将矿井顶板螺栓锚固在快速凝固区段并随后进行张紧。

再次参见图6和图7，在使用中，可以将管线72、74、76各插入到钻孔34中。然后，可以将树脂管线72和标准催化剂管线74启动或置于“打开”状态，如图6所示，使得在负催化剂管线74被置于“关闭”状态的情况下将树脂28和标准催化剂30输送至钻孔34。沿着钻孔34的预定长度提供树脂28和标准催化剂30，以限定第一凝固区段78。此时，将标准催化剂管线74停止或置于“关闭”状态，并将负催化剂管线76置于“打开”状态，使得沿着钻孔的预定长度提供树脂28和负催化剂30，以限定慢速凝固区段79。由于标准催化剂管线74和负催化剂管线76所提供的催化剂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更快地硬化和凝结，这允许在慢速凝固区段79尚在固化期间将矿井顶板螺栓安装并点锚固在钻孔34的盲端并随后进行张紧。

参见图8，可泵送两组分树脂系统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类似于图6和图7中所示且上面描述的系统，但是将催化剂抑制剂管线86直接接入标准催化剂管线84。仅在期望减慢凝固时间的区段处操作或泵送催化剂抑制剂管线86。将催化剂抑制剂管线86连接至标准催化剂管线84可以避免对于定位在钻孔34内的第三管线的需要。也可以通过将树脂和催化剂预先混合来利用该系统80。除了使用两种或更多种催化剂之外，系统80也可以使用两种或更多种树脂成分。特别地，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，可泵送两组分树脂系统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各具有入口96、102和出口98、104。树脂管线92的入口96连接至树脂缸泵106并与之流体连通。催化剂管线94的入口102连接至催化剂缸泵108并与之流体连通。出口98、104连接至用作输送管线的灌浆管66，不过可以使用其它合适的布置。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连接至相应的供应泵110、112。供应泵110、112将来自相应贮存器118、120的树脂126和催化剂128泵送通过相应的树脂供应管线114和催化剂供应管线116并进入相应的树脂缸泵106和催化剂缸泵108中。如图9所示，树脂缸泵106和催化剂缸泵108一起受驱动，以将树脂126和催化剂128以恒定的约2:1体积比注入，不过可以使用其它合适的比率。从动泵106、108由单独的活塞113控制，该活塞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，其被证明能够有效地将树脂126和催化剂128经由长度超过50英尺的1/2"直径管注入到钻孔130中，不过可以使用其它合适的泵。尽管单个活塞113控制树脂缸泵106和催化剂缸泵108，但可以使用一个或多个缸或活塞来控制泵106、108，以确保实现期望的树脂/催化剂比。例如，可以提供双伺服电机控制缸布置，以确保将相等的压力施加至泵106、108。

供应泵110、112是隔膜泵，不过也可以使用适合于泵送高粘度材料的其它类型的泵，诸如快速柱塞泵、螺杆泵等。图9中所示的可泵送两组分树脂系统90大体以与图1至图3中所示且上面讨论的系统10相同的方式操作。供应泵110、112用于将树脂缸泵106和催化剂缸泵108的相应缸122、124填充至缸122、124各自的预定水平。然后，启动树脂缸泵106和催化剂缸泵108，以同时分配树脂126和催化剂128。为了获得树脂与催化剂的期望比率，树脂缸122的容积通常应为催化剂缸124的大约两倍。以类似于图2和图3所示的方式，树脂126和催化剂128将填充钻孔130，然后随后将螺栓插入到钻孔130中。然后，可以借助供应泵110、112再装填树脂缸泵106和催化剂缸泵108。贮存器118、120每一个都可以是具有双螺旋钻布置132的料斗，在图11中更清楚地示出了该双螺旋钻布置132，不过可以使用其它合适的贮存器布置。双螺旋钻布置132允许组分被连续地混合，以防止树脂和催化剂126、128被分离或变干。可以使用容纳树脂和催化剂126、128的大的“集料器(chub)”或料筒139或其它容器来供应贮存器118、120。如下面更详细地讨论的，灌浆管66连接至锚杆臂140并且可相对于锚杆臂140移动，以允许灌浆管66插入钻孔130内以输送浆料。图9中所示的系统可以使用图1至图8中所示且上面描述的任何其它布置。

参见图10，图9中所示且上面描述的可泵送两组分树脂系统90可以为供应泵110、112使用螺杆泵，而不是图9中所示的隔膜泵。然而，系统90将以与上述相同的方式操作。

参见图12A至图12D，示出了用于安装矿井顶板螺栓的方法134的一方面。方法134可以提供用于使用锚杆钻机(bolting machine)(未示出)注入和安装矿井顶板螺栓的自动化布置。在使用锚杆钻机钻出钻孔136之后，利用锚杆钻机的锚杆臂140将灌浆管138插入到钻孔136中，如图12A所示。将树脂和催化剂组分142、144注入到钻孔136中并以合适的速率收回灌浆管138以防止产生空隙或防止树脂和催化剂142、144绕过灌浆管138的顶端流动，如图12B和图12C所示。一旦在钻孔136内提供了所需量的树脂和催化剂142、144，就将灌浆管138从钻孔136中移出，如图12D所示。随后，可以以与上面结合图1至图3所述的相同方式将矿井顶板螺栓插入到钻孔136中并进行旋转以掘动树脂和催化剂142、144。此外，图12A至图12D中所示的方法可以使用图1至图11中所示的系统和布置中的任何一个。锚杆钻机可以构造成自动地钻出钻孔136，将树脂和催化剂142、144注入到钻孔136中，并且通过将螺栓插入到钻孔136中并使螺栓旋转以使树脂和催化剂142、144混合来安装矿井顶板螺栓。锚杆钻机可以使用诸如PLC之类的控制器以及一个或多个传感器来控制矿井顶板螺栓的安装。灌浆管138可以由第一和第二组驱动轮146、148来驱动，不过可以使用用于插入和收回灌浆管138的任何合适的布置。

参见图13，可泵送两组分树脂系统150类似于图9中所示且上面讨论的系统90。然而，不是使用像图9的系统90中那样的供应泵110、112，而是图13的系统150使用了具有一起受驱动以分别向树脂缸泵106和催化剂缸泵108进料的树脂进料缸154和催化剂进料缸156的进料泵布置152。缸154、156由主活塞158控制，该主活塞158由液压泵(未示出)来操作。树脂进料缸154和催化剂进料缸156可以用树脂和催化剂料筒160、162或如上所述的其它合适的布置来供应。例如，可以借助诸如桶、袋、囊等的任何合适的容器将树脂和催化剂提供至缸154、156。可以通过移除盖子164将树脂和催化剂料筒160、162送入到缸154、156中，这将在下面更详细地讨论并且如图15和图16所示。取代使用一起受驱动的树脂进料缸154和催化剂进料缸156，缸154、156可以是具有测量活塞或囊的位置的换能器的活塞式或囊式蓄能器。蓄能器可以以液压或气动的方式操作。蓄能器通常比图13中所示的缸布置小且轻。同样，出于相同的原因，树脂缸泵106和催化剂缸泵108可以是活塞式或囊式蓄能器。系统150可以被提供为锚杆钻机上的独立单元，而系统150具有其自己的液压流体/压力和/或压缩空气/压力源，不过可以使用诸如被结合到锚杆钻机液压系统中之类的其它合适的布置。

参见图14A至图14D，示出了使用上述系统10、40、70、80、90来安装矿井顶板螺栓的进一步的方法。可以在注入期间，利用引入到灌浆注入管线中的湍流量来控制树脂与催化剂的混合和/或非混合。对湍流量进行控制的基本属性是两个组分的粘度、注入管的内径和长度、以及流量。这些参数中任何一个的改变都可以改变从湍流(混合)到层流(非混合)的流动的特性。对于在上述系统10、40、70、80、90中正确安装矿井顶板螺栓来说，该流量属性以及能够控制流动是湍流还是层流或者是它们的组合是很重要的。在某些情况下，树脂和催化剂的混合是不期望的，因为树脂会在安装螺栓之前凝固。然而，在其它情况下，在注入期间使树脂和催化剂完全混合或部分混合可能是期望的。

参见图14A，系统200使用分开的注入管202，以使两个组分保持分离。当树脂和催化剂离开注入管时，它们并排铺设在钻孔中。该系统200和方法没有湍流和层流流动的问题。使用该系统200的方法通常包括：钻出钻孔；将注入管202插入到钻孔中；以任何流量泵送树脂和催化剂以防止混合；在泵送树脂和催化剂的同时，以设定速率收回注入管202以防止在注入管202前方产生空隙和回流；以及，安装矿井顶板螺栓(未示出)并旋转矿井顶板螺栓以使树脂和催化剂混合。系统200可以构造成以基于树脂和催化剂的体积流量的设定速率自动地收回注入管202。如上所述，锚杆臂140可以被编程为以设定速率自动地收回管202。该方法的典型属性如下：

树脂粘度：125,000cps-225,000cps

催化剂粘度：10,000cps-25,000cps

注入管线内径：3/4"

注入管线长度：14′

流量：1gpm-3gpm

参见图14B，系统210使用单个注入管线212。对于33mm的钻孔，注入管线212的典型尺寸是3/4"。将树脂和催化剂以较慢的速率泵送到三通中以使得流动保持层流。树脂和催化剂将以微小的混合并排地铺设。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保留在钻孔中。然后，将矿井顶板螺栓插入到分离的树脂和催化剂中并进行旋转以使树脂和催化剂混合。该方法的典型属性如下：

树脂粘度：200,000cps-225,000cps

催化剂粘度：20,000cps-25,000cps

注入管线内径：3/4"

注入管线长度：14′

流量：1gpm-1.5gpm

利用使用图14B的系统210的方法，如果流量从层流流动增加到中间流量，则将在注入管线212中发生少量混合。该流量为约1.5gpm。树脂和催化剂的少量混合将导致当树脂和催化剂被注入时在原料树脂和催化剂内形成宽1/8"×长1/2"×厚1/16"的混合树脂与催化剂的小的硬化碎片。在这种部分混合过程期间，大约只有10％的树脂可能与催化剂反应。当安装矿井顶板螺栓时，树脂/催化剂的反应片会充当小型混合叶片。

使用该系统210的方法通常包括：钻出钻孔；将注入管线212插入到钻孔中；以层流流量泵送树脂和催化剂以防止混合；在泵送的同时，以设定速率收回注入管线212以防止在注入管线212前方产生空隙和回流；以及，安装矿井顶板螺栓(未示出)并旋转螺栓以使树脂和催化剂混合。

参见图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"。将树脂和催化剂以较快的速率泵送到三通中以产生湍流流动的中间产物。树脂和催化剂将在流经注入管线222时混合。在该方法的一方面，灌浆管224可以附接至矿井顶板螺栓并且保留在固化的树脂/催化剂混合物中。然而，在其它方面，如上面结合图14B的系统所述，可以在注入树脂和催化剂之后安装矿井顶板螺栓。该系统的典型属性如下：

树脂粘度：125,000cps-150,000cps

催化剂粘度：10,000cps-15,000cps

注入管线内径：3/4"

注入管线长度：14′

流量：2.0gpm-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连接至与矿井顶板螺栓(未示出)并排铺设的灌浆管224，或者将注入管线222插入到钻孔的端部；将预定量的树脂和催化剂以湍流流量泵送到钻孔中以允许树脂和催化剂混合；以及，当钻孔被填满时停止泵送。矿井顶板螺栓将完成安装，并且由于树脂和催化剂的湍流流动和事先混合，所以无需旋转矿井顶板螺栓。

参见图14D，系统230使用单个注入管线232并且产生点锚固布置。对于33mm的钻孔，注入管线232的典型尺寸为3/4"。在注入开始时，将树脂和催化剂以较快速率泵送到三通中以产生湍流(混合)流动，然后在预定位置，将流动切换成层流(非混合)流量。在钻孔的顶部区段234处的混合树脂/催化剂开始反应，此时在钻孔的底部区段236处的树脂和催化剂未反应或凝结。迅速安装矿井顶板螺栓(未示出)并旋转以使底部区段236混合，从而使混合树脂和催化剂的反应时间起始。在注入期间混合的顶部区段234将在底部区段236之前凝固，以允许使螺栓产生扭矩，由此在底部区段236凝固之前在螺栓中产生张力。系统230类似于在顶部使用快速树脂/催化剂料筒并在底部使用慢速树脂/催化剂料筒的点锚固钢筋螺栓。

该方法的典型属性如下：

树脂粘度：125,000cps-225,000cps

催化剂粘度：10,000cps-25,000cps

注入管线内径：3/4"

注入管线长度：14′

流量：1gpm-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：将预定量的树脂和催化剂以湍流流量泵送到钻孔中以允许树脂和催化剂混合；在以湍流流量供应预定时间长度或量的树脂和催化剂之后，切换至树脂和催化剂的层流流量以防止混合；在湍流和层流流量泵送的同时，以设定速率收回注入管线232从而防止在注入管线前方产生空隙和回流；以及，安装矿井顶板螺栓(未示出)并使矿井顶板螺栓旋转以使树脂和催化剂混合。如上所述，以湍流流量注入树脂/催化剂由此使树脂和催化剂混合的顶部区段234将首先凝固，以允许位于矿井顶板螺栓的底部的诸如螺杆之类的驱动构件产生扭矩，以使矿井顶板螺栓张紧。

参见图15和图16，通过移除盖子164，可以将树脂和催化剂料筒160、162送入到缸154、156中。盖子164可以借助任何合适的布置相对于缸154、156移动。盖子164可以是铰接的，使用闸阀状布置可横向地移动，或者可以与可借助滑动基座移动的缸154、156一起竖直地移动。树脂和催化剂料筒160、162可以设置有约1:1至95:5的各种树脂与催化剂的比率。在一方面，该比率可以为约2:1，且树脂和催化剂分开地设置在料筒160、162中。缸154、156包括延伸穿过缸154、156的侧壁的端口166，不过端口166也可以设置在盖子164中，如图15和图16中虚线所示。端口166可以是3/4"的软管连接端口，不过可以使用其它合适的连接部和端口。料筒160、162包括主体168，该主体168限定用于接纳树脂或催化剂的空间。主体168可以由非反应性塑料材料形成，诸如尼龙、聚丙烯或基于聚四氟乙烯的材料，不过可以使用其它合适的材料。在一个实例中，用于树脂料筒160的主体168由尼龙形成并且用于催化剂料筒162的主体168由聚乙烯形成。尼龙表现出能够有效地防止苯乙烯从料筒160中迁移。聚乙烯防止水从催化剂料筒162中迁移。树脂料筒160的直径可以为6"，并且催化剂料筒162的直径可以为4"，而每个料筒160、162具有14"的高度，这对应于缸154、156的尺寸，不过可以使用合适的尺寸。树脂料筒160、162的主体168可以具有6mil至10mil的厚度。在一方面，主体168具有6mil的厚度。

继续参见图15和图16，盖子164和缸154、156限定了在盖子164与缸154、156之间的间隙170。在料筒160、162在缸154、156内的初始压缩期间间隙170允许空气从缸154、156内逸出。如果盖子164与缸154、156形成气密密封，则空气将被截留在缸154、156内，并最终会被迫通过灌浆管66排出，从而引起不期望的空气爆炸(air bursts)或空气弹(pops)、树脂和催化剂的不均匀流动和/或湍流混合。如图16所示，当料筒160、162被压缩时，空气将通过间隙170逸出，而料筒160、162的主体168膨胀以自密封盖子164与缸154、156之间的间隙170。因此，盖子164和缸154、156形成自密封设计，此时树脂和催化剂不会通过间隙170逸出，并且塑料袋不会破裂或通过间隙170挤出。此外，当料筒160、162被压缩并加压时，料筒160、162的主体168将仅在端口166的位置处被刺穿并且直接流入端口166，以最终输送到钻孔。当缸154、156被完全压缩时，仅料筒160、162的主体168和少量的树脂或催化剂留下来。然后，可以将料筒160、162的主体168丢弃，并可以用装满的料筒160、162重新装载缸154、156。缸154、156，料筒160、162和盖子164的这种布置使得缸154、156在使用期间保持清洁，以易于装载和卸载，并保护缸154、156的活塞的密封件免受树脂材料的磨损。此外，缸154、156也可以在缸154、156内设置有接纳料筒160、162的单独的囊(未示出)。该单独的囊可以由橡胶、聚四氟乙烯(PTFE)或其它合适的柔性囊材料制成。该单独的囊可以为缸154、156提供附加的保护层。

仍然参见图15，端口166可以与阀167(诸如单向止回阀)流体连通，该阀167与大气流体连通。在料筒160、162的主体168被压缩之后，撤回缸154、156，如上所述，这会产生真空。阀167允许空气经由端口166进入缸154、156以破坏真空，从而防止料筒160、162的主体168被拉入端口166，该拉入会在料筒160、162内容物被排出之后阻止料筒160、162的移除。

参见图17和图18，根据本发明另外一方面的注入管组件240包括连接配件242，该连接配件242接纳第一管244和第二管246。连接配件242具有与第一管244流体连通的第一端口248以及与第二管246流体连通的第二端口250。第二管246被接纳在第一管244内。第二管246延伸穿过连接配件242并连接至第二端口250。第一管244连接至连接配件242的端连接部252，而第一端口248与第一和第二管244、246之间的环形空间流体连通。连接配件242可以是按推连接式配件(push-to-connect type fitting)，不过可以使用其它合适的连接部和配件。第一和第二管244、246可以是聚合物管，诸如尼龙、聚乙烯、交联聚乙烯等。第二管246可以用于树脂并且第一管244可以用于催化剂，不过第二管246用于催化剂而第一管244用于树脂也是可行的。上述树脂缸泵106可以连接至第二端口250，并且催化剂缸泵108可以连接至第一端口248，以将催化剂和树脂输送到钻孔中。可以在管244、246上提供润滑剂，以改善树脂和催化剂通过管244、246的流动。润滑剂可以提供在第一管244的内侧、第二管246的外侧和/或第二管246的内侧。

参见图19，图14A的分开的注入管202可以是D形管布置。特别地，分开的注入管202可以包括用于树脂和催化剂的两个D形部分260、262。分开的注入管202可以由尼龙制成，不过可以使用其它合适的材料。

参见图20，图14A的分开的注入管202也可以是沿着管270、272的纵向轴线彼此热焊接起来的两个单独的管270、272。

系统10、40、70、80、90、200、210、220、230和上述各种构造可以与任何合适的岩石螺栓(包括缆索螺栓(cable bolt)、摩擦螺栓、钢筋螺栓等)结合使用。系统10、40、70、80、90、200、210、220、230例如可以与2016年7月25日提交的美国临时专利申请No.62/366,345中示出且描述的摩擦螺栓结合使用，该申请的全部内容特此通过引用并入本文。此外，代替提供单独的注入或灌浆管，岩石螺栓可以是中空芯部螺栓，而树脂和催化剂经由中空芯部被供应至钻孔。

参见图21，灌浆管224可以附接至矿井螺栓36，矿井螺栓36和灌浆管244被插入到钻孔中，这在上面结合图14C进行了讨论。使用线或带在多个间隔开的位置将灌浆管224固定至矿井螺栓36，不过可以使用其它合适的布置将灌浆管224固定至矿井螺栓36。树脂和催化剂经由灌浆管224被输送至钻孔，而灌浆管224和螺栓36被树脂和浆料包围起来并且当树脂固化时留在钻孔内。灌浆管224可以连接至注入管222，而在输送了树脂和催化剂之后使灌浆管224与注入管222分离，使得注入管222和连接器38可以用于安装附加螺栓36。注入管222和连接器38可以与上述静态混合器62流体连通。矿井螺栓36可以是缆索螺栓，诸如沿着螺栓36的长度具有多个球状物的双股缆索螺栓，不过可以使用其它合适的缆索螺栓。矿井螺栓36也可以具有至少30英尺的长度，不过可以使用其它合适长度的缆索螺栓。

参见图22至图25，示出了用于根据另一实施例的可泵送树脂系统的注入配件280。注入配件280包括主体282，该主体282具有第一端284和与第一端284相反定位的第二端286。主体282限定有在主体282的第二端286处的中心开口288，该中心开口288被构造成接纳岩石螺栓。中心开口288从主体282的第二端286延伸到主体282的第一和第二端284、286之间的位置。注入配件280还包括灌浆体290，该灌浆体290限定了在主体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相反定位的第二端296。主体282限定由与主体282的中心开口288流体连通的一对灌浆开口298。主体282可相对于灌浆体290旋转。灌浆体290限定了树脂端口300和催化剂端口302，该树脂端口300和催化剂端口302每一个都与主体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是圆筒形的并且包括位于主体282的第一端284的驱动头304，该驱动头304被构造成由与如矿井锚杆钻机的吊臂(boom arm)的钻具等驱动工具(未示出)接合。灌浆体290是环形的并且在灌浆体290所限定的中心开口306内接纳主体282。主体282和/或灌浆体290包括一对密封件308，该一对密封件308被构造成在主体282与灌浆体290之间提供密封界面。当借助驱动头304转动主体282时，主体282能够相对于灌浆体290自由旋转。借助在主体282的第二端286处的保持夹(未示出)或者从主体282突出的凸缘，可以限制主体282相对于灌浆体290的轴向移动，不过可以使用其它合适的布置来限制主体282相对于灌浆体290的轴向移动。

灌浆体290进一步包括与主体282的灌浆开口298流体连通的水端口310。作为替代方案，主体282可以限定用于注入水的另一端口。水端口310可以用于注入水或水油溶液，以在每次使用之后冲洗配件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被构造成接纳岩石螺栓316的对应螺纹部分314。更具体地，岩石螺栓316可以是限定有中心开口318的自钻式岩石螺栓，该中心开口318被构造成当岩石螺栓316固定至配件280时与注入配件280的中心开口288流体连通。在一方面，借助相对应的螺纹部分312、314的接合将岩石螺栓316固定至配件280。岩石螺栓316包括钻头320，该钻头320被构造成在岩石层中钻出钻孔。

参见图24，主体282包括一对刮擦器322，该一对刮擦器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。刮擦器322被构造成从灌浆体290的内表面去除树脂和催化剂。刮擦器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。尽管示出了两个刮擦器322，但也可以使用一个或多个刮擦器322。

再次参见图22至图25，可以通过利用相对应的螺纹部分312、314将岩石螺栓316固定至注入配件280来使用注入配件280。岩石螺栓316用于借助与驱动头304的接合而在岩石层中钻出钻孔。在配件280的主体282和岩石螺栓316的旋转期间，灌浆体290相对于配件280的主体282和岩石螺栓316保持固定。水或钻孔流体可以经由岩石螺栓316的中心开口318以及注入配件280的端口300、302、310之一被供应至钻头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至树脂和催化剂端口300、302来对岩石螺栓316进行灌浆。树脂和催化剂通过相应的端口300、302流入主体282与灌浆体290之间的空间292，并且通过主体282的灌浆开口298并流入主体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流过岩石螺栓316的中心开口318并进入之前用岩石螺栓钻出的钻孔。然后，通过从岩石螺栓316上拧下主体282，使主体282与岩石螺栓316脱离。可以经由水端口310用水或水油溶液冲洗配件280，以清洁配件280并防止固化的树脂积聚在配件280内。然后可以利用上述相同的过程来安装另外的岩石螺栓316。

参见图26A至图26C，根据本发明另外一方面的注入配件330包括主体332，该主体332具有第一端334和与第一端334相反定位的第二端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被构造成接合矿井锚杆钻机的吊臂。配件330进一步包括具有主体346的岩石螺栓接合构件344，该主体346具有锥形表面348，该锥形表面348被构造成与岩石螺栓350接合并形成密封。主体346可以由弹性材料制造，不过主体346可以由能与岩石螺栓350形成密封的任何合适的材料制造。岩石螺栓接合构件344被固定至主体332。岩石螺栓接合构件344可以通过螺纹接合被固定至主体332，不过可以使用任何合适的固定布置。树脂可以经由吊臂或连接至吊臂的单独的注入管线被供应至树脂端口338。

岩石螺栓接合构件344的锥形表面348可以限定内部空间352，而树脂端口338和催化剂端口340与内部空间352流体连通。在使用期间，岩石螺栓接合构件344的锥形表面348接合岩石螺栓350并与岩石螺栓350形成密封。树脂和催化剂被供应至树脂端口338和催化剂端口340，进入内部空间，并且被供应通过岩石螺栓350所限定的中心开口354。来自吊臂的向上的力足以使岩石螺栓接合构件344的主体346在树脂和催化剂的注入期间与岩石螺栓350形成密封。可以利用水端口342用水/油混合物来冲洗主体332。岩石螺栓350可以是自钻式岩石螺栓。

参见图27，根据本发明另外一方面的可泵送系统370包括控制模块372、液压马达374、液压贮存器376、装载缸组378和注入缸组380。控制模块372被电连接至液压马达374、装载缸组378和注入缸组380。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，类似于图13中所示且上面讨论的系统150。缸382、384、386、388各包括与控制模块372通信的线性编码器，不过可以使用其它合适的传感器来测量缸382、384、386、388内的活塞位置。控制模块372被构造成基于来自用户的输入从注入缸386、388分配预定量的树脂和催化剂。控制模块372可以包括与用于分配预定量树脂和催化剂的许多编程的或预设的配置相对应的自动注入输入，并且还可以包括与定制用户输入的树脂和催化剂分配量相对应的手动注入输入。控制模块372可以是包括至少一个处理器的PLC控制器，或者是用于控制系统370的一个或多个方面的任何其它类似的计算装置。PLC或处理器可以使用任何合适的编程语言来编程，包括例如使用可从罗克韦尔(Rockwell)获得的梯形逻辑，不过可以使用任何其它合适的编程语言。液压马达与液压贮存器376流体连通，并基于来自控制模块372的输入将液压流体供应至加载缸组378和注入缸组380。尽管可以使用可编程的控制模块372，但也可以手动使用系统370，以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。系统370还可以包括多个隔离阀，该多个隔离阀允许缸382、384、386、388被单独且独立地控制。

可以借助机械滑阀(spool valve)(未示出)从液压马达374供应注入缸组。滑阀可以使得从贮存器376供应到树脂注入缸386的液压流体的体积是从贮存器376供应到催化剂注入缸388的液压流体的体积的两倍，以获得从缸386、388供应树脂和催化剂的2:1的比率。作为替代方案，可以使用伺服阀来电子地控制缸386、388，以获得期望的树脂/催化剂供应比。

参见图28至图31，装载缸组378类似于图13中所示且上面讨论的系统150并且类似地操作。然而，不是经由盖子164来装载料筒160、162，而是缸382、384各包括可旋转腔室390、392，该可旋转腔室390、392从腔室390、392与相应的活塞头394、396对齐的分配位置旋转至腔室390、392相对于活塞头394、396以诸如45度之类的角度定位的装载位置。在装载位置，可以将料筒160、162装载到腔室390、392中，而随后将腔室390、392移动到分配位置，以允许活塞头394、396将树脂和催化剂供应至注入缸组380。装载缸组378可以包括锁定布置，以防止当腔室390、392处于装载位置时致动活塞头395、396。装载缸382、384还包括固定缸398、400。固定缸398、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，而活塞头394、396的尺寸被设定成与树脂腔室和催化剂腔室390、392协作。树脂活塞头394和催化剂活塞头396包括清洁密封件，该清洁密封件被构造成从腔室390、392去除树脂和催化剂。清洁密封件可以是聚合物材料。在一方面，清洁密封件由高密度聚乙烯制造，不过可以使用其它合适的材料。一旦清洁密封件被磨损，就可以容易地更换清洁密封件。树脂装载腔室390和催化剂装载腔室392可以包括刺穿构件(未示出)，该刺穿构件被构造成当缸382、384被致动时刺穿料筒160、162。

参见图32至图34，注入缸组380类似于图13中所示且上面讨论的系统150并且类似地操作。注入缸386、388接收来自装载缸382、384的树脂和催化剂，并且被构造成借助锚杆、灌浆管或其它合适的布置将树脂和催化剂供应至钻孔。注入缸386、388各包括腔室404、406和液压缸408、410。腔室404、406可以具有相同的直径但不同的长度。液压缸408、410也可以具有相同的直径但不同的长度。

参见图35，系统370被示出为定位在锚杆机412上。装载缸组378可以被定位在锚杆机412的侧部，以允许容易接触以将料筒160、162装载到缸382、384中。控制面板414可以被定位在锚杆机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的操作者如上所述控制树脂和催化剂向锚杆臂418的供应。控制模块372、液压马达374、贮存器376、装载缸组378和注入缸组380可以设置在壳体或防护装置内，以保护它们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板420上。尽管未示出，但控制模块372、液压马达374、贮存器376、装载缸组378和注入缸组380可以设置在滑板420上的壳体或防护装置内，以允许保护它们免受周围环境的影响。滑板420和系统370通常可以与以上结合系统10、40、70、80、90、200、210、220、230讨论的任何布置结合地使用。

参见图39，示出了根据本发明另外一方面的注入缸组500。该注入缸组类似于图32至图34中所示且上面讨论的注入缸组380。不是利用滑阀来控制从缸386、388供应的树脂和催化剂的比率，而是使树脂注入缸386和催化剂注入缸388同步，以确保当树脂注入缸386被移位时，催化剂注入缸388也移位。以与上面结合注入缸组380所述的相同方式，注入缸接收来自装载缸382、384的树脂和催化剂并且被构造成经由锚杆、灌浆管或其它合适的布置将树脂和催化剂供应至钻孔。在注入缸组500中，液压缸408、410的尺寸相同，这提高了可维修性(serviceability)并降低了成本，不过可以使用其它合适尺寸的缸。树脂腔室404的容积大于催化剂腔室406的容积。在一方面，树脂腔室404的直径为10"，长度为27英寸，并且催化剂腔室406的直径为7"，长度为27英寸。

再次参见图39，液压缸408、410可以是双作用缸，其中树脂液压缸308串联地流体连接至催化剂液压缸410，使得树脂液压缸408的移动造成催化剂液压缸410的对应移动。树脂液压缸408和催化剂液压缸410各包括定位在活塞522、524的相反两侧上的第一和第二腔室510、512、514、516。树脂液压缸408的第一腔室510与液压泵374流体连通，树脂液压缸408的第二腔室512与催化剂液压缸410的第一腔室514流体连通，并且催化剂液压缸410的第二腔室516与液压贮存器376流体连通。

参见图40，示出了根据本发明另外一方面的注入缸组550。注入缸组550类似于图32至图34和图39中所示且上面讨论的注入缸组380、500。然而，与图39的注入缸组500相比，注入缸组550进一步包括串联地设置在树脂注入缸386与催化剂注入缸388之间的同步缸526。注入缸组600确保树脂注入缸和催化剂注入缸386、388是同步的，以确保当树脂注入缸386被移位时，催化剂注入缸388也移位。同步缸526包括定位在活塞528的相反两侧上的第一和第二腔室518、520，其中树脂液压缸408的第一腔室510与液压泵374流体连通，树脂液压缸408的第二腔室512与同步缸526的第二腔室520流体连通，同步缸526的第一腔室518与催化剂液压缸410的第一腔室514流体连通，并且催化剂液压缸410的第二腔室516与液压贮存器376流体连通。同步缸526确保树脂液压缸408的第二腔室512和同步缸526的第二腔室520的横截面积相等，并且同步缸526的第一腔室518和催化剂缸410的第一腔室514的横截面积相等。树脂液压缸408、同步缸526和催化剂液压缸410的尺寸相同，不过可以使用其它合适的布置。树脂液压缸408、同步缸526和催化剂液压缸410各构造成独立地被致动。注入缸组600可以包括补偿阀(make up valve)或防气蚀阀(anti-cavitation valve)(未示出)，以允许催化剂液压缸410缩回，允许树脂液压缸408缩回，并且如果树脂缸和催化剂缸408、410在不同时间触底，则允许同步缸526的独立控制将同步缸526重置。同步缸526包括线性编码器，以确定活塞528的位置以及可用的冲程量，不过可以使用其它合适的传感器来确定对缸526而言可用的位置和冲程。

注入缸组500、550可以与上述可泵送树脂系统370一起使用，并与本文所述的任何输送布置和方法结合地使用。

参见图41至图44，示出了根据本发明一方面的用于控制上述可泵送树脂系统370的系统和方法的示意图。如上所述，可泵送树脂系统370的控制借助控制模块372来实现，该控制模块372可以是包括至少一个处理器的PLC控制器，或者用于控制系统370的一个或多个方面的任何其它类似的计算装置。

参见图41至图44，计算机实现的方法包括：从控制面板414接收注入输入的步骤604。尽管控制面板414在图35中被示出为在锚杆机416的驾驶室中，但控制面板414可以设置在任何合适的位置，诸如在滑板420上以进行基于滑板的应用。如上所述，注入输入可以包括自动注入输入606和手动注入输入608，其中自动注入输入606包括一个或多个预先编程的树脂和催化剂值，诸如树脂和催化剂的预设体积或者一条或多条输送管线的预设压力。通过使用压力传感器或换能器来监测输送管线的压力，控制模块372被构造成一旦获得了输送管线内的预设压力，就停止树脂和催化剂的输送，其中预设压力对应于当钻孔已经被适当地填满树脂和催化剂时输送管线的典型压力。手动注入输入608可以包括用户输入的对缸386、388、526的选择以及对于每个缸的容积的选择，不过手动注入输入608也可以允许手动致动和停止每个缸386、388、526。方法进一步包括：确定树脂注入缸和催化剂注入缸386、388内的树脂和催化剂的体积的步骤610，这可以使用控制模块372从线性编码器接收到的信号来确定。特别地，基于树脂注入缸和催化剂注入缸386、388的活塞522、524的位置，可以使用等式体积＝πr²h，来计算缸的腔室404、406中剩余的树脂和催化剂的体积。如果有树脂和催化剂的充足供应可用，则方法执行图42中所示的注入子例程612。如果没有树脂和催化剂的充足供应可用，则控制面板414可以向用户显示通知，指示需要通过装载缸378装载树脂和/或催化剂。在一方面，充足供应是完成选定注入例程所需的最小体积的树脂和催化剂。最小体积的树脂和催化剂可以是自动预设的树脂和催化剂体积，手动输入的树脂和催化剂体积，或者自动或手动输入的注入例程所需的任何其它体积。

参见图42至图44，该方法的注入子例程612包括：启用或禁用树脂、同步或催化剂缸386、388、526的步骤614，如果基于注入输入需要缸的独立控制的话。方法还包括预加压子例程616，该预加压子例程616被配置成对树脂和催化剂室404、406进行预加压以确保已经充分地去除任何空气，以及还对腔室进行预加压以确保当注入时有足够的流动。特别地，由于树脂比催化剂的粘性大，所以可以以高于催化剂腔室406的压力对树脂腔室404进行预加压，以确保树脂的充分流动，特别是对于长程延伸的输送管线而言。预加压包括确定树脂注入缸和催化剂注入缸内的压力以及独立地增加树脂注入缸和催化剂注入缸内的压力，直到达到树脂注入缸和催化剂注入缸内的预定压力值。方法的注入子例程612进一步包括：确定同步缸526的活塞528的位置并使同步缸526的活塞528独立于树脂注入缸386和催化剂注入缸388移动的步骤618。

再次参见图42和图43，方法的注入子例程612包括：生成信号以使液压泵致动树脂缸和催化剂缸并确定是否已获得与注入输入相对应的树脂和催化剂值的步骤620、622。对于自动或手动注入输入，控制模块372被配置成确定是否满足输入的树脂和催化剂体积(图42)或输入的树脂和催化剂压力(图43)。如果未满足输入的树脂和催化剂体积(图42)或输入的树脂和催化剂压力(图43)，则液压泵374继续将液压压力供给到树脂注入缸和催化剂注入缸386、388，以输送树脂和催化剂。一旦满足了输入的树脂和催化剂体积(图42)或输入的树脂和催化剂压力(图43)，就将液压泵374禁用或断电，以停止树脂和催化剂的输送。树脂和催化剂的输送期间，系统370和方法可以基于注入缸386、388的位置以及如上所述相对应的体积来确定正在输送的树脂和催化剂的比。树脂与催化剂体积的比率可以显示在控制面板414上。方法还可以包括：确定树脂与催化剂的比率是否在预定范围(诸如2:1的比率，+/-1％)内的步骤624，并且如果为否，则发出警报或向用户提供通知和/或停止注入过程。方法还可以包括：基于注入输入致动隔离阀(未示出)将树脂注入缸386或催化剂注入缸388隔离的步骤。尽管未示出，但系统370可以进一步包括显示在控制面板414上的终止系统的所有操作的系统关机输入。此外，系统370和相对应的控制缸386、388、526的方法可以提供多个诊断例程，以向用户通知过程中的错误、出故障的设备以及出现的其它问题。诊断例程可以通过用户输入到面板414中的命令来运行，或者可以在系统370的操作期间自动运行。

因此，系统370和控制模块372被配置成执行以上结合图41至图44讨论的方法的任何步骤。

根据本发明的另外一方面，用于控制可泵送树脂系统370的计算机程序产品包括至少一个非暂时性计算机可读介质，该介质包括如下程序指令：当由控制模块执行时，该程序指令使控制模块：接收来自控制面板414的注入输入；确定相应树脂注入缸和催化剂注入缸386、388内的树脂和催化剂体积；确定是否有足够体积的树脂和催化剂可用于执行注入输入；生成信号以使液压泵374致动树脂缸和催化剂缸386、388；以及确定是否已获得与注入输入相对应的树脂和催化剂值。该计算机程序产品可以包括用于以上结合图41至图44讨论的方法的任何步骤的指令。

在本发明的非限制性方面或实施例中，如上所述的与缸386、388、526，泵374和系统370的其它部件通信的处理器的实现提供了减少产品浪费、降低泵送错误的可能性、以及向所述系统的操作者提供视觉/听觉反馈的益处。本文所述的本发明除了提供监测、存储性能数据和评价注入过程的效率的能力之外，还提供了系统硬件之间的改进的互操作性。此外，系统370的所描述的布置提供了确保适当的树脂与催化剂比的技术改进。

参见图45和图46，根据本发明另外一方面的注入配件640包括旋转撞杆642、固定灌浆回转体644以及第一和第二密封构件646、648。撞杆642包括驱动表面650，该驱动表面650被构造成接合锚杆机的驱动工具。撞杆642可以被构造成与冲击钻机以及利用水或其它合适流体的湿式钻孔一起使用。第一和第二密封件646、648可以是抗冲击的，并且被构造成在冲击钻孔期间维持灌浆回转体644与撞杆642之间的密封。撞杆642包括用于将撞杆642固定至矿井顶板螺栓的螺纹部分652。灌浆回转体644限定有注入端口654，该注入端口654与灌浆回转体644所限定的内部腔室656流体连通。撞杆642限定有注入端口658，该注入端口658被定位在第一和第二密封件646、648之间并且与灌浆回转体644的内部腔室656和注入端口654流体连通。

再次参见图45和图46，在配件640的使用期间，利用螺纹部分652将撞杆642固定至矿井顶板螺栓。然后，使用撞杆642借助矿井顶板螺栓在岩石层中钻出钻孔，这可以包括冲击钻孔以及利用流体的湿式钻孔。一旦完成钻孔，就经由输送管线将树脂和催化剂输送到灌浆回转体644的注入端口654，进入内部腔室656，进入撞杆642的注入端口658，并进入固定至撞杆的矿井顶板螺栓的中心芯部。然后，用水冲洗撞杆642，以去除任何残留的树脂和催化剂。

参见图47，根据本发明另外一方面的注入配件670包括固定灌浆体672、固定液压马达674以及旋转体676。固定灌浆体672包括用于附接至锚杆机的锚杆臂的螺纹轴678。固定灌浆体672限定有注入端口680，该注入端口680被构造成接收用于输送树脂和催化剂的输送管线。旋转体676包括螺纹部分682，该螺纹部分682被构造成待固定至中空芯部的矿井顶板螺栓。旋转体676包括截头圆锥形表面684并且可借助液压马达674旋转。注入端口680与旋转体672的通路686流体连通。

再次参见图47，在配件670的使用期间，将螺纹轴678固定至锚杆臂并且借助螺纹部分682将旋转体676固定至矿井顶板螺栓。旋转体676与固定灌浆体672分开地旋转，以利用矿井顶板螺栓在岩石层中钻出钻孔。树脂和催化剂经由注入端口680进入，通过旋转构件676，通过矿井顶板螺栓，并进入钻孔，从而被注入钻孔中。

参见图45至图47，注入配件640、670可以用于使矿井顶板螺栓旋转以在树脂和催化剂注入钻孔之后将它们混合。如果在注入期间没有使用静态混合器，则在注入配件640、670的内部和矿井顶板螺栓的内部会发生树脂和催化剂的最小混合。树脂和催化剂通常在矿井顶板螺栓内2至3英尺开始混合并随着树脂和催化剂离开矿井顶板螺栓而混合。由于树脂/催化剂通常在注入配件640、670的内部以及在矿井顶板螺栓的入口点未混合，所以消除了为了防止树脂/催化剂在注入配件内硬化而急速注入的需要。此外，由于凝固时间与这种构造无关，所以可以使用较快凝固的树脂/催化剂组合，这可以减少安装时间。这样的构造还允许注入配件640、670在固化期间保持在矿井顶板螺栓上。一旦完全固化或硬化，就可以取下注入配件，而借助水冲洗将配件内部的任何未反应的材料去除。

虽然在前述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变更。例如，应当理解的是，本发明公开内容设想到，在可能的程度上，任何一方面或多个方面的一个或多个特征可以与任何其它一方面或多个方面的一个或多个特征组合。因此，前述描述旨在是说明性的而不是限制性的。以上描述的发明由说明书限定，并且落入说明书的含义和等同范围内的对本发明的所有改变均应包含在其范围之内。

Claims (29)

1.一种用于安装矿井螺栓的可泵送树脂系统，包括：

树脂注入缸，其包括树脂腔室和树脂液压缸；

催化剂注入缸，其包括催化剂腔室和催化剂液压缸，所述树脂液压缸与所述催化剂液压缸同步；

液压泵，其与所述树脂液压缸和所述催化剂液压缸流体连通；

液压贮存器，其与所述液压泵流体连通；以及

输送管线，其与所述树脂注入缸和所述催化剂注入缸流体连通，所述输送管线被构造成将树脂和催化剂从所述树脂注入缸和所述催化剂注入缸输送到钻孔中。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述树脂液压缸和所述催化剂液压缸包括双作用缸，所述树脂液压缸串联地流体连接至所述催化剂液压缸，使得所述树脂液压缸的移动造成所述催化剂液压缸的对应移动。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述树脂液压缸和所述催化剂液压缸的尺寸相同。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述树脂腔室的容积大于所述催化剂腔室的容积。

5.根据权利要求2所述的系统，进一步包括：与所述树脂液压缸和所述催化剂液压缸流体连通的同步缸。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述树脂液压缸、所述同步缸和所述催化剂液压缸各包括定位在活塞的相反两侧上的第一腔室和第二腔室，所述树脂液压缸的所述第一腔室与所述液压泵流体连通，所述树脂液压缸的所述第二腔室与所述同步缸的所述第二腔室流体连通，所述同步缸的所述第一腔室与所述催化剂液压缸的所述第一腔室流体连通，并且所述催化剂液压缸的所述第二腔室与所述液压贮存器流体连通。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述树脂液压缸、所述同步缸和所述催化剂液压缸的尺寸相同。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述树脂腔室的容积大于所述催化剂腔室的容积。

9.根据权利要求6所述的系统，其中，所述树脂液压缸、所述同步缸和所述催化剂液压缸各构造成独立地被致动。

10.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：

树脂装载缸，其与所述树脂注入缸流体连通；以及

催化剂装载缸，其与所述催化剂注入缸流体连通。

11.一种用于控制可泵送树脂系统的计算机实现的方法，所述可泵送树脂系统包括树脂注入缸、催化剂注入缸、液压泵、液压贮存器、控制面板以及控制模块，所述方法包括：

从所述控制面板接收注入输入；

利用至少一个处理器，确定所述树脂注入缸内的树脂体积和所述催化剂注入缸内的催化剂体积；

利用至少一个处理器，确定是否存在足够体积的树脂和催化剂能用于执行所述注入输入；

生成使所述液压泵致动所述树脂注入缸和所述催化剂注入缸的信号；以及

利用至少一个处理器，确定是否已获得与所述注入输入相对应的树脂和催化剂值。

12.根据权利要求11所述的计算机实现的方法，其中，所述树脂和催化剂值包括树脂和催化剂注入体积。

13.根据权利要求11所述的计算机实现的方法，其中，所述树脂和催化剂值包括树脂和催化剂注入压力。

14.根据权利要求11所述的计算机实现的方法，进一步包括：

如果没有足够体积的树脂或催化剂可用，则在所述控制面板上显示装载缸通知。

15.根据权利要求11所述的计算机实现的方法，其中，所述注入输入包括自动注入输入和手动注入输入，所述自动注入输入包括预编程的树脂值和催化剂值，所述手动注入输入包括用户输入的树脂值和催化剂值。

16.根据权利要求15所述的计算机实现的方法，其中，所述预编程的树脂值和催化剂值是树脂体积和催化剂体积以及树脂注入压力和催化剂注入压力中的至少一组。

17.根据权利要求15所述的计算机实现的方法，进一步包括：

当所述注入输入包括所述手动注入输入时，致动隔离阀以将所述树脂注入缸或所述催化剂注入缸隔离。

18.根据权利要求11所述的计算机实现的方法，进一步包括：

对所述树脂注入缸和所述催化剂注入缸进行预加压。

19.根据权利要求18所述的计算机实现的方法，其中，对所述树脂注入缸和所述催化剂注入缸进行预加压的步骤包括：

利用至少一个处理器，确定所述树脂注入缸内的压力和所述催化剂注入缸内的压力；

独立地增加所述树脂注入缸内的压力和所述催化剂注入缸内的压力，直到达到所述树脂注入缸的预定压力值和所述催化剂注入缸内的预定压力值。

20.根据权利要求11所述的计算机实现的方法，其中，用于安装矿井螺栓的所述可泵送树脂系统进一步包括同步缸，所述方法进一步包括：

利用至少一个处理器，确定所述同步缸的活塞的位置；

使所述同步缸的所述活塞独立于所述树脂注入缸和所述催化剂注入缸移动。

21.根据权利要求11所述的计算机实现的方法，进一步包括：

利用至少一个处理器，基于所述树脂注入缸和所述催化剂注入缸的位置，确定离开所述树脂注入缸的树脂与离开所述催化剂注入缸的催化剂的体积比；以及

将树脂和催化剂的所述体积比显示在所述控制面板上。

22.根据权利要求21所述的计算机实现的方法，进一步包括：

当树脂和催化剂的所述体积比低于预定比值时，显示或提供听觉警报。

23.根据权利要求22所述的计算机实现的方法，其中，所述预定比值是2:1的树脂与催化剂比。

24.一种用于控制可泵送树脂系统的系统，所述可泵送树脂系统包括树脂注入缸、催化剂注入缸、液压泵以及液压贮存器，所述系统包括：

(a)控制面板，其包括显示器和用户输入装置；

(b)控制模块，其包括至少一个处理器，所述至少一个处理器被编程或配置成：

(i)从所述控制面板接收注入输入；

(ii)确定相应的所述树脂注入缸内的树脂体积和所述催化剂注入缸内的催化剂体积；

(iii)确定是否存在足够的树脂体积和催化剂体积能用于执行所述注入输入；

(iv)生成使所述液压泵致动所述树脂注入缸和所述催化剂注入缸的信号；以及

(v)确定是否已获得与所述注入输入相对应的树脂和催化剂值。

25.根据权利要求24所述的系统，其中，所述树脂和催化剂值包括树脂和催化剂注入体积以及树脂和催化剂注入压力中的至少一组。

26.根据权利要求24所述的系统，其中，所述至少一个处理器被进一步编程或配置成：

(vi)提供自动注入曲线和手动注入曲线，所述自动注入曲线包括预先编程的树脂体积和催化剂体积，所述手动注入曲线包括用户输入的数值体积和催化剂体积。

27.根据权利要求24所述的系统，其中，所述可泵送树脂系统进一步包括同步缸，所述系统进一步包括：

(c)树脂缸编码器、催化剂缸编码器和同步缸编码器，其各被构造成分别提供与所述树脂注入缸的活塞的位置对应的输出、与所述催化剂注入缸的活塞的位置对应的输出以及与所述同步缸的活塞的位置对应的输出。

28.根据权利要求24所述的系统，其中，所述可泵送树脂系统进一步包括同步缸，并且所述至少一个处理器被进一步编程或配置成：

(vi)独立地控制所述同步缸。

29.一种用于控制可泵送树脂系统的计算机程序产品，所述可泵送树脂系统包括控制模块，所述计算机程序产品包括至少一个非暂时性计算机可读介质，所述至少一个非暂时性计算机可读介质包括程序指令，当所述程序指令由所述控制模块执行时使所述控制模块：

从控制面板接收注入输入；

确定相应的树脂注入缸内的树脂体积和催化剂注入缸内的催化剂体积；

确定是否存在足够的树脂体积和催化剂体积能用于执行所述注入输入；

生成信号以使液压泵致动所述树脂注入缸和所述催化剂注入缸；以及

确定是否已获得与所述注入输入相对应的树脂和催化剂值。

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