[發明專利]摩擦巖石錨桿

有效

• 申請號: 201880030316.1
• 申請日: 2018-05-09
• 公開（公告）號: CN110662883B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 布雷德利·達林頓;彼得·楊;米特克·勞陶伊
• 申請（專利權）人: 山特維克知識產權股份有限公司
• 主分類號: E21D21/00
• 分類號: E21D21/00
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 蔡石蒙;車文

本發明涉及一種用以與在巖層中形成的孔的內表面摩擦接合的摩擦巖石錨桿組件。所述巖石錨桿包括加載機構，所述加載機構被設置在所述巖石錨桿的向后端處，所述加載機構包括載荷吸收器，以吸收初始的預定加載力，然后將所述力傳遞到主載荷元件。

技術領域

本發明涉及適合用于在地下采礦和隧道業中使用的、用于穩定巖層免于破裂或塌陷的膨脹巖石錨桿或摩擦巖石錨桿。

背景技術

下面對本發明的背景技術的討論旨在促進對本發明的理解。然而，應明白，該討論并非承認或認可在本申請的優先權日所提及的任何材料已出版、已知或作為公知常識的一部分。

通過將孔鉆入到巖層中，將巖石錨桿插入到該孔中并使該錨桿的一部分膨脹，以提供抵靠孔表面的摩擦鎖定，從而安裝膨脹式巖石錨桿。膨脹式巖石錨桿包括能夠徑向膨脹的伸長管。通常通過將管縱向劈開并通過在管內通常是朝著管的前導端(即管的首先被插入到巖層或巖壁中的孔中的那一端部)定位的膨脹器機構來促進這種徑向膨脹。膨脹器機構被連接到柔性纜材或實心桿材，該柔性纜材或實心桿材延伸到錨桿的尾端(其被錨固在此點處)，使得通過拉動或旋轉纜材或桿材來實現膨脹機構的膨脹。

鉆入到巖層中的孔的直徑旨在小于管的外徑，使得在管進行任何膨脹之前將管以摩擦配合插入孔內。這使巖石錨桿經由管的外表面與孔的相對表面實現的摩擦接合最大化。與采用樹脂或灌漿以將巖石錨桿錨固在孔內的其它形式的巖石錨桿相比，這種插入方法相對簡單。

樹脂錨固的錨桿通常包括樹脂筒，該樹脂筒需要在插入錨桿之前被插入到孔中。樹脂筒的插入有時非常困難，這是因為隧道壁通常延伸到相當大的高度，使得要觸及樹脂筒所要被插入其中的孔可能是不方便的。另外，所采用的樹脂相對昂貴并且具有有限的保存期限。

雖然水泥灌漿的巖石錨桿比樹脂錨固的錨桿便宜，但是涂布水泥比涂布樹脂麻煩。水泥灌漿需要水泥攪拌設備以及泵送設備和遞送設備，以將混合后的水泥遞送到孔中。

然而，樹脂或水泥錨固的巖石錨桿通常錨固在孔中，以提供與摩擦巖石錨桿相比更高水平的巖石加固或穩定作用，這是因為與摩擦巖石錨桿的摩擦接合相比，孔壁和樹脂或水泥之間的結合更好。另外，水泥錨固的巖石錨桿通常能夠沿巖石錨桿和孔壁的整個長度結合。

如果錨桿暴露于已經在安裝有錨桿的巖層的過度加載，則任何形式的巖石錨桿都容易失效。該失效能夠是拉伸失效或剪切失效，也能夠是拉伸失效和剪切失效的組合。在膨脹式巖石錨桿中，該錨桿可能因管的破裂而失效。只要錨桿的桿材或纜材沒有也失效，通常能夠容忍這種失效。

難以錨固的一種特殊類型的巖層是弱巖層或地震巖層。在這種類型的巖層破裂時，巖石錨桿可能承受動態加載，這種動態加載趨于導致錨桿從孔向外偏移并且允許圍繞巖石錨桿的巖體的面也向外移位。巖石錨桿周圍的巖體面與巖石錨桿是通過巖板接觸的，并且在某些地區，行業設定了地震條件下的地面支撐要求，使得在地面動能為25kJ的情況下，在繞孔的直徑約為1m時，巖石錨桿的位置移位不應超過300mm。換句話說，巖石面的向隧道或地下礦井的向外位移不應超過300mm。在這種情況下，樹脂或水泥錨固的錨桿是不合適的，這是因為25kJ的能量會在錨桿上產生超過其抗拉強度的沖擊載荷，使得已知這些類型的錨桿在這些條件下會失效。

在一些現有的膨脹式巖石錨桿中，由巖層的移動或破裂產生的能量直接從巖板傳遞到巖石錨桿的管，并且如果巖層破裂上方的管的外表面與孔的面對表面之間的摩擦接合不足的話，則該巖石錨桿將移位。在非常堅硬且非常脆弱的巖層中尤其如此，這是因為用于將巖石錨桿適當地錨固在該巖層中的摩擦能力很差。

例如，在一些現有的膨脹式巖石錨桿中，巖石錨桿使接合構件(例如，楔子)向外膨脹，以鑿入到孔壁中，從而提高錨桿在巖層中的錨固。雖然最初的鑿入可能很小，但在載荷的下，巖石錨桿從孔向外的任何移動都將導致構件進一步鑿入到孔壁中，并阻止進一步的向外移動。然而，在非常堅硬的巖層中，構件不能鑿入到孔壁中，或者只能以最小程度鑿入，所以巖石錨桿與孔壁之間的接觸在很大程度上僅是摩擦接合。