可膨脹巖栓的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種能通過(guò)加壓介質(zhì)而膨脹的管狀巖栓（1），用于插入鉆孔（16）內(nèi)并包括：延長(zhǎng)的管狀部分（2），具有閉合的橫截面（12）并設(shè)置有縱向壓制部分（13），在巖栓（1）的膨脹期間縱向壓制部分的直徑增大而管狀部分（2）的周緣不彎曲；以及端部區(qū)段（17）和端部部件（19），端部區(qū)段位于巖栓（1）的一個(gè)端部（15）處，端部部件布置在巖栓（1）的第二端部（18）處并設(shè)置有連接部分（22）以與膨脹裝置（23）以能釋放的方式相互作用。延長(zhǎng)的管狀部分（2）包括加強(qiáng)裝置（3），加強(qiáng)裝置在管狀部分（2）內(nèi)部在端部區(qū)段（17）與端部部件（19）之間內(nèi)部地延伸，并且加強(qiáng)裝置附接于端部區(qū)段（17）和端部部件（19）處。本發(fā)明還涉及巖栓的制造。
【專利說(shuō)明】可膨脹巖栓
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1限定的管狀巖栓(rock bolt，錨桿，巖石螺栓)，該巖栓能通過(guò)加壓介質(zhì)而膨脹以用于插入鉆孔內(nèi)。本發(fā)明還涉及一種根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于巖栓的制造的方法。
[0002]現(xiàn)有技術(shù)的可膨脹巖栓包括管，管的內(nèi)部通過(guò)加壓介質(zhì)(例如高壓流體)而處于壓力下，并因而膨脹。巖栓被引入鉆孔內(nèi)。介質(zhì)從高壓泵通過(guò)管供應(yīng)給位于巖栓的從鉆孔伸出的端部中的連接部。介質(zhì)被供應(yīng)給管的內(nèi)部，由此管膨脹以與鉆孔的壁接觸。
[0003]巖石中的鉆孔中的巖栓暴露于侵蝕性的環(huán)境，并且還暴露于張力、剪切力和腐蝕物。這種環(huán)境影響巖栓的壽命和強(qiáng)度。隨著時(shí)間的推移，巖栓由于腐蝕而弱化，并且如果它經(jīng)受剪切力和張力，其最終可能失效。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，某些巖栓在巖石中被定位成使得它們經(jīng)受的力相對(duì)較小，并且即使環(huán)境具有侵蝕性，這些巖栓也不會(huì)為此原因而失效。
[0004]為了抵抗腐蝕，巖栓可以設(shè)置有用于保護(hù)其免受腐蝕的試劑的涂層。但是，當(dāng)巖栓被引入到鉆孔內(nèi)時(shí)，該涂層可能被損壞。另外，當(dāng)巖栓膨脹時(shí)，由于巖栓的表面的形狀被改變，涂層可能會(huì)被損壞。這種損壞導(dǎo)致開(kāi)口，可能在這些開(kāi)口中形成腐蝕。
[0005]本發(fā)明的目的是提供一種巖栓，該巖栓呈現(xiàn)出抵抗其所暴露的力的更好的強(qiáng)度，并且呈現(xiàn)出對(duì)腐蝕的更好的耐抗性。
[0006]這個(gè)目的是通過(guò)這樣的巖栓實(shí)現(xiàn)的，S卩，該巖栓具有內(nèi)部加強(qiáng)裝置(reinforcement means,加固裝置)，只要巖栓未被損壞，則該內(nèi)部加強(qiáng)裝置存在于受保護(hù)的環(huán)境中，并且該內(nèi)部加強(qiáng)裝置增加了巖栓的抵抗張力和剪切力的強(qiáng)度。
[0007]下面將參照附圖描述本發(fā)明，附圖中:
[0008]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的巖栓的橫截面，
[0009]圖2示出了具有加強(qiáng)裝置的外部管狀部分的立體圖，
[0010]圖3-圖8示出了具有不同類型的加強(qiáng)裝置的巖栓的橫截面，
[0011]圖9示出了組裝后的巖栓，
[0012]圖10示意性地示出了巖壁的具有鉆孔的截面，該鉆孔內(nèi)已經(jīng)安裝有巖栓，
[0013]圖11示出了巖栓在已經(jīng)膨脹之后的橫截面，以及
[0014]圖12和圖13示出了巖栓在其已經(jīng)膨脹之前和之后的立體圖。
[0015]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的巖栓I的橫截面。該巖栓包括延長(zhǎng)的(extended，細(xì)長(zhǎng)的，延伸的)外部管狀部分2和內(nèi)部加強(qiáng)裝置3。在本實(shí)施例中，內(nèi)部加強(qiáng)裝置3包括第二管狀部分4，第二管狀部分的外徑5小于外部管狀部分的內(nèi)徑6。在圖3-圖5中所示的第二實(shí)施例中，加強(qiáng)裝置3包括加強(qiáng)構(gòu)件、鋼桿或鐵桿7、或線材(wire，線纜，金屬線)8。在另一實(shí)施例中，根據(jù)圖7-圖8，加強(qiáng)裝置包括延長(zhǎng)的扁平金屬件9或成角度的(angled，彎折的)金屬件10。在另一實(shí)施例中，如在圖6中可以看出的，加強(qiáng)裝置包括復(fù)合材料的延長(zhǎng)的構(gòu)件11。
[0016]根據(jù)圖1和2，外部管狀部分2示出了閉合的橫截面12，并且其被布置成具有縱向折疊部(fold，褶皺部，交疊部)13，該縱向折疊部沿外部管狀部分2的整個(gè)長(zhǎng)度延伸。該折疊部13的目的是向管狀部分2提供膨脹而不彎曲其表面的可能性。當(dāng)內(nèi)部加強(qiáng)裝置3包括管時(shí)，該內(nèi)部管在巖栓I的制造過(guò)程中被布置有縱向折疊部14。
[0017]外部管狀部分2的一個(gè)端部15 (當(dāng)巖栓I已被放入鉆孔16內(nèi)時(shí)旨在被放置成最遠(yuǎn)地進(jìn)入鉆孔16內(nèi)的端部)包括護(hù)套形式的端部區(qū)段(end section) 17，該端部區(qū)段可以在圖9和圖10中看出。護(hù)套通過(guò)另一種方法被焊接或附接于加強(qiáng)裝置3和外部管狀部分2的端部15,從而密封該端部。管的第二端部18 (當(dāng)巖栓I被安裝到鉆孔16內(nèi)時(shí)被定位在鉆孔16的外部的端部)設(shè)置有護(hù)套形式的端部部件(end piece) 19，該端部部件通過(guò)另一種方法被焊接或附接于外部管狀部分2和加強(qiáng)裝置3的第二端部，并且密封該端部。在巖栓I被安裝在鉆孔16中之前，墊圈20被設(shè)置在外部管狀部分上。墊圈20被布置成在巖栓I的端部18處與端部部件19接觸，并且旨在當(dāng)巖栓I已被布置在鉆孔16中時(shí)與巖壁21接觸。
[0018]端部部件19設(shè)置有用于膨脹裝置(expansion means)23的連接部分22。連接部分22包括孔或開(kāi)口，以用于與由外部管狀部分2形成的內(nèi)部隔室24相連通。該膨脹裝置23包括連接器(例如設(shè)置有螺紋連接在端部部件的外側(cè)上的墊圈的護(hù)套、或螺紋接套(nipple，管接頭))，并且其被連接于高壓流體(諸如水)的源25。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，也可以使用其他類型的流體，例如加壓空氣。
[0019]在圖10中示出巖床26，并且在巖床中具有鉆孔16。適當(dāng)?shù)氖牵@孔16延伸到這樣的深度，即，該深度超過(guò)待加強(qiáng)的巖石材料在同一方向上的延伸范圍。巖栓I被放置在鉆孔16中，該巖栓已經(jīng)膨脹以與鉆孔16的壁27接觸。
[0020]圖3-圖8中示出了布置在鉆孔16中的巖栓I的橫截面。這些圖示出了在膨脹之前的巖栓I。參考標(biāo)號(hào)13指的是外部管狀部分2中的壓制(stamped，沖壓，模壓)折疊部，并且參考標(biāo)號(hào)14指的是當(dāng)其包括管狀加強(qiáng)裝置時(shí)位于加強(qiáng)裝置3中的壓制折疊部。圖11示出了圖1的巖栓I在已通過(guò)加壓介質(zhì)的供給而膨脹之后的橫截面。如可以看到的，僅外部管2膨脹，而加強(qiáng)裝置3 (當(dāng)其包括管時(shí))不受加壓介質(zhì)的影響。以這種方式，內(nèi)部管3不經(jīng)受所謂的變形硬化，并且只要巖栓I未被損壞，則加強(qiáng)裝置3在外部管狀部分2內(nèi)處于被保護(hù)的環(huán)境中。圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的巖栓在其膨脹之前的立體圖，并且圖13示出了同一巖栓在其膨脹之后的立體圖。
[0021]如果巖栓I由于巖石的運(yùn)動(dòng)而暴露于張力和剪切力，如果這些力變得過(guò)大，則巖栓可能失效。由于當(dāng)巖栓I膨脹時(shí)形成在外部管狀部分2的表面中的裂縫，巖栓還可能隨著時(shí)間由于腐蝕變得更弱，這可能導(dǎo)致巖栓I的失效。當(dāng)巖栓失效時(shí)，加強(qiáng)裝置3吸收旨在由巖栓的外部管狀部分2吸收的力。由于加強(qiáng)裝置3已被保持在受保護(hù)的環(huán)境中，并且由于它未被膨脹，所以加強(qiáng)裝置3處于其原始狀態(tài)中，并且因此能比巖栓的外部管狀部分2更好地承受腐蝕沖擊,并且?guī)r栓I的壽命由此而被延長(zhǎng)。
[0022]當(dāng)巖栓I經(jīng)受張力時(shí)、當(dāng)巖石受到地震運(yùn)動(dòng)和裂縫的影響時(shí)，巖栓彎曲并可能最終失效。由于外部管狀部分2和加強(qiáng)裝置3兩者均被附接在端部區(qū)段17和端部部件19處，所以當(dāng)外部管狀部分2失效時(shí)，張力從外部管狀部分2轉(zhuǎn)移到加強(qiáng)裝置3。
[0023]當(dāng)巖栓I已被布置在鉆孔16中并已膨脹成與鉆孔的壁27接觸時(shí)，外部管狀部分2在可抵靠鉆孔的壁滑動(dòng)的部分處以及在從鉆孔伸出的端部處僅可彎曲有限的量。當(dāng)外部管狀部分2已經(jīng)被暴露于超過(guò)其強(qiáng)度的力時(shí)，內(nèi)部加強(qiáng)裝置3繼續(xù)吸收力，因?yàn)樗亲杂傻馗浇佑诙瞬繀^(qū)段17與端部部件19之間的，并且可以在端部區(qū)段與端部部件之間沿其整個(gè)長(zhǎng)度彎曲。因此，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到的是，所提出的巖栓吸收能量，并可在巖石的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中吸收巖栓所暴露的動(dòng)態(tài)載荷。也由于每橫截面面積的鋼的量被增加得大于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的巖栓的每橫截面面積的鋼的量，巖栓的剪切強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度增加。
[0024]通過(guò)以下方法制造根據(jù)本發(fā)明的巖栓1:
[0025]-確定巖石中的孔16的長(zhǎng)度和直徑，
[0026]-布置延長(zhǎng)的管狀部分2，
[0027]-布置延長(zhǎng)的加強(qiáng)裝置3，
[0028]-將加強(qiáng)裝置3插入管狀部分2內(nèi)，
[0029]-將由以一個(gè)位于另一個(gè)內(nèi)部的方式放置在一起的兩個(gè)部分2、3所形成的單元28放置到一成形裝置(forming arrangement)(圖中未示出)內(nèi)，
[0030]-將單元28的一側(cè)15附接于端部區(qū)段17，而將單元28的第二側(cè)18附接于端部部件19，
[0031]-沿單元28的延伸范圍(extent)形成縱向折疊部13、14，
[0032]-在端部部件19中形成孔22，以用于將巖栓I連接于加壓介質(zhì)。
[0033]當(dāng)巖栓I的加強(qiáng)裝置3包括被放置在外部管狀部分2內(nèi)的管時(shí)，當(dāng)折疊部13被滾壓或被按壓入巖栓I的外部管狀部分2內(nèi)時(shí)，加強(qiáng)裝置3也設(shè)置有折疊部14。加壓介質(zhì)僅被引導(dǎo)進(jìn)入外部管狀部分2內(nèi)，由于這個(gè)原因，加強(qiáng)裝置3 (在其包括管的情況下)在膨脹之后繼續(xù)呈現(xiàn)該縱向折疊部14。其優(yōu)點(diǎn)在于，加強(qiáng)裝置3的表面形狀在膨脹過(guò)程中不改變，并且由于這個(gè)原因加強(qiáng)裝置3的保護(hù)不受腐蝕的影響，此外該加強(qiáng)裝置不變形硬化。
[0034]本發(fā)明不限于上面所描述的并且在附圖中示出的:本發(fā)明可以在由所附權(quán)利要求所限定的創(chuàng)新構(gòu)思的范圍內(nèi)以多種不同的方式進(jìn)行改變和修改。
【權(quán)利要求】
1.一種能通過(guò)加壓介質(zhì)而膨脹的管狀巖栓(1)，所述巖栓用于插入鉆孔(16)內(nèi)并且包括:延長(zhǎng)的管狀部分(2)，所述延長(zhǎng)的管狀部分具有閉合的橫截面(12)并且設(shè)置有縱向壓制部分(13)，在所述巖栓(I)的膨脹期間所述縱向壓制部分的直徑增大而所述管狀部分(2)的周緣不彎曲；以及端部區(qū)段(17)和端部部件(19)，所述端部區(qū)段位于所述巖栓(I)的一個(gè)端部(15)處，所述端部部件布置在所述巖栓(I)的第二端部(18)處并且設(shè)置有連接部分(22)以與膨脹裝置(23)以能釋放的方式相互作用，其特征在于，所述延長(zhǎng)的管狀部分(2 )包括加強(qiáng)裝置(3 )，所述加強(qiáng)裝置在所述管狀部分(2 )內(nèi)部在所述端部區(qū)段(17 )與所述端部部件(19)之間內(nèi)部地延伸，并且所述加強(qiáng)裝置附接于所述端部區(qū)段(17)和所述端部部件(19)處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管狀巖栓(1)，其中，所述加強(qiáng)裝置(3)包括延長(zhǎng)的管(4)，所述延長(zhǎng)的管的外徑(5)小于所述管狀部分(2)的內(nèi)徑(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管狀巖栓(I)，其中，所述加強(qiáng)裝置(3)包括線材。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管狀巖栓(1)，其中，所述加強(qiáng)裝置(3)包括鋼桿或鐵桿或加強(qiáng)構(gòu)件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管狀巖栓(1)，其中，所述加強(qiáng)裝置(3)由復(fù)合材料制造。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管狀巖栓(1)，其中，所述加強(qiáng)裝置(3)布置有縱向壓制部分(14)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的管狀巖栓(I)，其中，所述加壓介質(zhì)與由所述管狀部分限定的隔室(24)相連接，在所述隔室中布置有所述加強(qiáng)裝置(3)。
8.一種用于管狀巖栓(I)的制造的方法，其特征在于，所述方法包括以下操作步驟: -確定巖石中的孔(16)的長(zhǎng)度和直徑， -布置延長(zhǎng)的管狀部分(2)， -布置延長(zhǎng)的加強(qiáng)裝置(3)， -將所述加強(qiáng)裝置(3)插入所述管狀部分(2)內(nèi)， -將由以一個(gè)位于另一個(gè)內(nèi)部的方式放置在一起的兩個(gè)部分(2、3)所形成的單元(28)放置到一成形裝置中， -將所述單元(28)的一側(cè)(15)附接于端部區(qū)段(17)同時(shí)將所述單元(28)的第二側(cè)(18)附接于端部部件(19)， -沿所述單元(28)的延伸范圍形成縱向折疊部(13、14)， -在所述端部部件(19)中形成孔(22)，以用于將所述巖栓(I)連接于加壓介質(zhì)。
【文檔編號(hào)】E21D21/00GK103732861SQ201280032809
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月30日
【發(fā)明者】霍坎·克雷庫(kù)拉, 雷夫·埃里克松 申請(qǐng)人:霍坎·克雷庫(kù)拉, 雷夫·埃里克松