岩石锚栓 一篇：
岩石锚栓
第一、技术领域
本发明涉及一种用于采矿和隧道构筑的自动钻孔的岩石锚栓、尤其是一个自动钻孔的化学复合锚栓。该岩石锚栓具有一个锚栓管，该锚栓管具有一个带一钻头的第一端和一个第二自由端。至少在第二自由端区域所述锚栓管配有一个构造。所述岩石锚栓在第二自由端上具有一个可与锚栓管可拆卸连接的转接器，它配有一个用于所使用的钻机的旋转刀具安装头的嵌接装置。
第二、背景技术
对于专业人员早就已知自动钻孔的岩石锚栓、尤其是自动钻孔的化学复合锚栓和适合的具有旋转刀具安装头的钻机以及其在采矿和隧道构筑中的应用。所述岩石锚栓首先用于空心空间、如隧道、坑道或类似结构中墙体的加固。在构成空隙空间时岩石层的机械特性尤其是承载性降低。这种岩石层通过岩石锚栓或者化学复合锚栓锚接在其它远离的、未受损伤的岩石层上并因此固定在这个岩石层上。
所述岩石锚栓的锚栓管一方面作为钻杆，另一方面对于化学复合锚栓用于容纳待挤出的物质。在位于安装方向上的锚栓管第一端部安装一个钻头。锚栓管的第二端部装进所使用的钻机的旋转刀具安装头里面，通过钻机使锚栓管钻进基础。
由AT 396 390 B已知一种自动钻孔的岩石锚栓，它可通过一个插接的连接套与钻机连接。这种解决方案的缺陷是，岩石锚栓的自由端必需与连接套里的安装头结构协调一致。
DE 36 10 880 A1示出一个钻杆，它具有一个用于另一钻杆的内螺纹的套形安装头。这另一钻杆具有一个具有外螺纹的杆段，它可与套形安装头的内螺纹啮合。这种解决方案的缺陷是，在使用这种连接技术时钻机的刀具安装头在完成钻孔过程后，大多必需借助于一个工具从钻进基础的钻杆上旋下来。
第三、发明内容
本发明的目的是，实现一种自动钻孔的岩石锚栓，它可以柔性地使用并能够快速地装配到所使用的钻机上并快速地从所使用的钻机上卸下来。此外要能够经济地制造这种岩石锚栓。
这个目的通过独立权利要求的特征得以实现。有利的扩展结构在从属权利要求中给出。
按照本发明锚栓管上的构造(Profillierung)包括一个外螺纹，并且所述转接器具有一个可与锚栓管自由端上的外螺纹啮合的内螺纹。该转接器还具有一个螺旋止挡以及一个可以与钻机的旋转刀具安装头连接的快速嵌接装置。
将所述转接器旋紧到锚栓管的第二自由端上，接着将旋转刀具安装头例如插接到快速嵌接装置上。在此，该转接器在开始钻孔过程时不必一直旋到锚栓管自由端上的螺旋止挡上。在钻机运行中转接器一起旋转到第二自由端上的螺旋止挡上。接着使锚栓管通过转接器借助于钻机一直在基础上钻到所期望的钻孔深度。
所述锚栓管可以作为米制商品供使用，它就地被截切到所需或所期望的长度。因为钻头只插接到锚栓管上，因此这一点可以就地实现。为了改善岩石锚栓的拉伸值，所述锚栓管在其外侧通常在整个长度上配有一种构造。转接器的内螺纹最好适配于构成为构造的外螺纹上。如果锚栓管在其外侧没有外螺纹，则可以就地在锚栓管的自由端上加工出用于连接转接器的适合螺纹。在转接器的内螺纹与锚栓管的外螺纹之间可以存在大的误差，而完全不必局限于这两个部件的连接功能。由此对于就地截切的锚栓管大多放弃去除切割面毛边。
所述快速嵌接装置最好设置在转接器的外侧上。所使用的钻机的旋转刀具安装头可以推到转接器上，以实现钻机与岩石锚栓之间的同步旋转。
在快速嵌接装置与螺旋止挡之间最好构成一个连接套段。该连接套段最好至少局部地具有一个可以与锚栓管第二自由端上的外螺纹啮合的内螺纹。尤其是在连接套段上设置内螺纹时加大相互啮合的螺纹导程的数量，这将通过这种连接能传递更大的负荷。
所述螺旋止挡最好由一个设置在背离快速嵌接装置的转接器端部上的底部段构成，它最好具有一个中心孔。该底部段或者围绕孔保留的底部段区域用作为转接器的螺旋止挡。
对于一个化学复合锚栓，所述底部段可以用作为设置在锚栓管里面的待挤出的物质的阻挡装置。待挤出的物质例如包装在一个薄膜袋里面并设置在一个锚栓管的容纳体、例如一个内管里面。在仰角使用时使待挤出的物质可能从锚栓管中滑出来，底部段或围绕孔保留的端部段区域能够防止这一现象出现。此外，在底部段中最好中心的孔能够导入挤出机构，用于排出待挤出的物质，而不必使转接器为了这个工作步骤而离开锚栓管的自由端。
有利的是，所述快速嵌接装置具有一个扳手连接体。例如一个十二边形或多边形作为扳手连接体，由此为了使钻机旋转刀具安装头连接到锚栓管上而寻找几何形体的旋转角度保持较小。此外在扳手连接体上在必要时可以安装一个用于将转接器旋上或旋下到锚栓管上的工具。
所述连接套段最好至少局部具有一个外螺纹用于布置固定机构。因为转接器在装完岩石锚检之后也保留在锚栓管上，因此例如为了将一个垫固定在待加固的空心空间的墙体上可以使用转接器。这些垫例如是由金属或塑料制成的加固网或网垫，它们保护不稳定的、要下落的岩石随块。这些垫有利地搭接地设置在已安装的岩石锚栓处。通过在转接器上布置固定机构可以在第一步骤中将第一垫与转接器本身固定。接着将第二垫敷设在转接器上并通过固定机构固定。与已知的在自由端上配有外螺纹的岩石锚栓相比，对于转接器大大缩短了垫固定的结构高度，因为固定螺母不再先后相继地设置在锚栓管上。
所述连接套段最好具有缺口，用于实现在转接器上的给定断裂位置。在连接套段上最好设置至少两个在直径上相对置的缺口用于实现给定断裂位置。其在连接套段上的圆弧段长度由连接片的最小尺寸确定，连接片必需承担用于岩石锚栓钻孔所必需的转矩并在达到确定的预应力时才剪断。
这种转接器结构尤其应用于待预加应力的岩石锚栓。在达到所期望的钻孔深度后在钻孔底部处，一种快速硬化物质从岩石锚栓中挤出或从外部进入钻孔。一旦这种物质达到给定的硬度，就使岩石锚栓预加应力。在达到给定的预应力后，连接片剪断并使转接器具有两个部分。面对锚栓管自由端的转接器第一部分在剪断后保留在自由端上并防止可能由于震动而回移的转接器第二部分旋出。如果转接器具有一个底部段，则这个底部段在连接片剪断后、例如对于化学复合锚栓也防止设置在锚栓管中的待挤出物质包装元件以及内管滑出来。
所述转接器以铸造工艺加工是有利的。对于允许的误差可以省去铸造转接器的再加工。除了这种经济的加工方法以外，该转接器也可以以铸造/铣削工艺加工。
由下面的细节描述和全部权利要求给出本发明的其它有利实施例和特征组合。
第四、附图说明
下面通过多个实施例详细描述本发明。附图中：
图1为按本发明的具有转接器的自动钻孔的化学复合锚栓的纵向剖面图;
图2为图1所示转接器的侧视图;
图3为沿着图2中截切线III-III的转接器纵向截面图;
图4为从图6中平面IV-IV看去的转接器第二实施例的侧视图;
图5为在图4中的视图平面里的转接器的纵向截面图;
图6为沿着图4中的截切线VI-VI的转接器的横截面图;
图7为图5所示转接器的变型的纵向剖面图。
原则上在附图中相同的部件设有相同的附图标记。
第五、具体实施方式
在图1中示出按照本发明的具有转接器的自动钻孔的化学复合锚栓的纵向截面图。该复合锚栓1包括一个锚栓管2，在锚栓管中为了容纳待挤出的物质3设置一个内管4。在锚栓管2的第一端部5上安置一个钻头6。在第二自由端7上该锚栓管2具有一个外螺纹8，在其上旋紧转接器11。作为例如用于将一个保险垫固定在复合锚栓1上的固定机构9将一个螺母旋紧到转接器11上。
图2和图3以侧视图和纵向截面图示出转接器的第一实施例。该转接器11具有一个由多边形构成的扳手连接体12，作为在使用钻机时旋转刀具安装头的快速嵌接装置15。通过底部段13在转接器11上构成一个螺旋止挡14。在快速嵌接装置15与螺旋止挡14之间转接器11具有一个连接套段16。在连接套段16上一方面构成内螺纹17，它可以与锚栓管2自由端7上的外螺纹8处于啮合，而另一方面构成外螺纹18，在其上可以旋紧固定机构9。
在底部段13里面设置一个中心孔19，一个用于置出待挤出物质3的挤出机构透穿这个中心孔。圆环段20防止内管4或待挤出的物质3、尤其是在仰角使用复合锚栓1时从锚栓管2中滑出。
在图4、图5和图6中示出转接器第二实施例的侧视图、纵向截面图和横截面图。该转接器21与转接器11不同具有一个更长的快速嵌接装置25而在连接套段26上没有外螺纹。在连接套段26的圆周上构成两个缺口31，它们构成转接器21的给定断裂位置。
所述缺口31分别形成一个夹角α。保留在连接套段26圆周上的连接片32实现转接器21第一部分33与第二部分34的连接。在超过给定的转矩时连接片21剪断。转接器21的第一部分33在连接片32剪断后保留在锚栓管2的自由端7上。底部段23的螺旋止挡24以及圆环段30也防止在第二部分34从第一部分33剪断后内管4以及待挤出的物质3从锚栓管2中滑出来。
图7以纵向截面图示出图5所示的转接器的一个变型。与转接器21不同，该转接器41在连接套段46上附加地具有一个外螺纹48和一个比转接器21更短的快速嵌接装置45。
岩石锚栓 二篇：
岩石锚栓
第一、发明领域
本发明涉及一种岩石锚栓。
第二、发明背景
岩石锚栓是用于加固隧道的岩石切口、腔体和壁的长岩栓。还可以从安装就位的岩石锚栓悬挂各种各样的结构。典型地，当加固岩石时，岩锚用作被安装成距离彼此一定距离的若干岩锚的阵列。岩锚起到将岩体(其存在于岩石的表面附近并且可能包括裂缝和大卵石)绑定到岩石的更牢固和更结实的内部部分上的作用，这种方式防止了落石。
典型地，岩石锚栓是所谓的具有拉杆的胀壳式螺栓，该拉杆是由钢筋制成并且在其末端具有机械胀壳式构件。胀壳式构件的膨胀是通过安置在从钻孔延伸出来的拉杆的末端的紧定螺母，并且在紧定螺母的拧紧过程中，拉拔构件将会将楔形物或类似物移动和拉拔到胀壳的内部来提供的。胀壳式螺栓的安装是通过为每个螺栓在有待加固的岩石壁内钻出长的盲孔来实现的。胀壳式锚栓被插入盲孔内直到需要的深度。然后，胀壳式锚栓通过使在内端(即，其点)的膨胀构件膨胀从而压迫膨胀构件抵靠住钻孔而被固定就位。最后，将灌浆糊料(如水泥或树脂)在钻孔内注入在锚栓周围以便对锚栓灌浆。如果灌浆，则它的加固变得更加牢固。
专利申请FI 20115182和实用新型FI-U9687中披露了最接近的现有技术。
胀壳式螺栓的优点包括安装后立即准备就绪、灌浆后良好的耐腐蚀性和容易安装。没有灌浆，螺栓容易受到腐蚀影响。灌浆还可以保证如果孔的末端处的锚定失效则螺栓会起到作用。
从岩石的裂缝渗漏到钻孔内的水显著妨碍安装锚栓和注入灌浆糊料。水可以是成连续流状倾泻出钻孔的。问题在于灌浆糊料会被水冲走。此外，由于在钻孔中和灌浆糊料内的穴(pocket)，水可能留下，从而减弱加固并且引起腐蚀。因此，根据规定，不可以对渗漏钻孔灌浆。
发明目标
本发明的目标是弥补上述缺陷。
具体而言，本发明的目标是披露一种能够使得灌浆糊料注入渗漏水的钻孔内的岩石锚栓。
第三、发明概述
在本披露中，术语“内部”是指钻孔中的岩石内的比术语“外部”所指的另一个部分更深的部分。
根据本发明的岩石锚栓包括
-一个拉杆，该拉杆有待以一个内端插入到一个钻孔内并且以一个外端从该钻孔延伸出来并且具有一个外螺纹，
-一个支撑板，该支撑板用于支撑该岩石锚栓的该外端抵靠住该钻孔的嘴口周围的岩石的表面，该支撑板具有一个中心孔，
-一个居中构件，该居中构件设置在该拉杆的该外端处在该支撑板的该中心孔中，并且该居中构件包括一个中央孔和一个注入孔，该拉杆的该外端被适配成延伸通过该中央孔，并且可通过该注入孔注入灌浆糊料，
-一个紧定螺母，该紧定螺母在该拉杆的该外端的该外螺纹上抵靠住该定中心元件转动以便相对于该钻孔向外拉拔该拉杆从而将该锚栓拧紧就位，
-一个圆锥形构件，该圆锥形构件在该拉杆的该内端附近以基本上不可移动的方式连接到的拉杆上，
-一个膨胀构件，该圆锥形构件设置在该膨胀构件内，该膨胀构件被适配成当该拉杆借助于该紧定螺母被向外拉拔并且当该圆锥形构件与此同时相对于该膨胀构件移动以便使该膨胀构件膨胀时膨胀并且使该膨胀构件附着到该钻孔的壁上，
-一个管，该管由刚性材料制成并且安装在该拉杆周围，从而使得在该管与该拉杆之间提供一个浇筑空间以用于接纳和运送通过该居中构件的该注入孔注入的灌浆糊料，该管包括一个支撑在该居中构件上的外端、一个内端和多个浇筑孔以用于允许所注入的灌浆糊料在该管与该钻孔的壁之间的空间与该浇筑空间之间流动。
根据本发明，该居中构件包括一个用于将流入该钻孔内的任何渗漏水清除的出口孔。该岩石锚栓包括一个密封器件，该密封器件设置在该管的该外端周围以用于随着该紧定螺母被拧紧而将该钻孔密封成不透水的。一个出口管设置在该管与该拉杆之间的该浇筑空间内以用于随着灌浆糊料注入而将渗漏水运送出去。该出口管的内端延伸到该膨胀构件附近，该出口管的外端通过该居中构件的出口孔延伸出去。该管在该密封器件附近在该管的该外端处具有一个或多个第一浇筑孔并且在该膨胀构件附近在该管的该内端处具有一个或多个第二浇筑孔。以此方式，随着灌浆糊料注入，该灌浆糊料从该外端朝着该内端填充该管与该拉杆之间的浇筑空间和该钻孔与该管之间的空间，以便在该灌浆糊料前面将任何渗漏水强推到该出口管的内端并且沿着该出口管进一步推出去。
在该岩石锚栓的一个实施例中，该密封器件包括一个压力套筒，该压力套筒在该管周围设置有游隙，从而使得该压力套筒在该管的方向上轴向地移动，并且该压力套筒具有抵靠住该居中构件的一个第一末端和一个第二末端。进一步地，该密封器件包括一个密封环，该密封环是由一种如橡胶的、在压力下可成形的柔性材料制成的，并且被设置成抵靠住该压力套筒。此外，该密封器件包括一个支座构件，该支座构件相对于该管是固定的并且位于该密封环相对于该压力套筒的相反侧上。随着该紧定螺母转动，该压力套筒将该密封环压在该支座构件上，并且该密封环在压力下膨胀并且变得密封抵靠住该钻孔的壁。
在该岩石锚栓的一个实施例中，该密封器件包括设置在该压力套筒与该支座构件之间的两个或更多个密封环，每两个相邻密封环之间配备有一个绕该管有游隙的中间套筒。
第四、附图说明
在以下章节中，将通过参照附图通过实施例实例详细来描述本发明，在附图中
图1示出了被插入到钻孔内的根据本发明的岩石锚栓的一个实施例的截面，
图2示出了图1的在渗漏钻孔内被拧紧就位的岩石锚栓
图3示出了正在注入灌浆糊料时的图2的岩石锚栓，并且
图4示出了灌浆糊料注入之后的图3。
第五、发明详细说明
图1展示了被插入到在岩石中钻出的钻孔内的有待被拧紧就位的岩石锚栓1。
参照图1至图4，岩石锚栓1包括内端3有待插入到钻孔内并且外端4从钻孔延伸出来的拉杆2。拉杆2的外端具有外螺纹5。拉杆2优选地是钢筋杆。
进一步地，岩石锚栓1包括支撑板6，该支撑板用于支撑该岩石锚栓的外端抵靠住钻孔的嘴口周围的岩石的表面。该支撑板具有一个中心孔7。
居中构件8设置在拉杆2的外端4处在该支撑板的中心孔7中。居中构件8包括一个中央孔9，拉杆2的外端4被适配成延伸通过该中央孔。此外，该居中构件具有注入孔10，能够通过该注入孔注入灌浆糊料16(见图3和图4)。
为了紧密地将岩石锚栓1锁定就位，岩石锚栓1在该拉杆的内端3处包括圆锥状楔形物锚固机构。专利申请FI 20115182中更具体地描述了根据图1至图4的配备有两个圆锥状楔形物的锚固机构的结构，并且实用新型FI-U9687中更详细描述了配备有单个圆锥状楔形物的机构。
紧定螺母11在该拉杆的外端的外螺纹5上抵靠住居中构件8转动以便相对于钻孔向外拉拔拉杆2从而将该锚栓拧紧就位。圆锥形构件12在该拉杆的内端3附近以基本上不可移动的方式连接到的拉杆2上。圆锥形构件12设置在膨胀构件13内。膨胀构件13在通过转动紧定螺母11向外拉拔拉杆2并且圆锥形构件12与此同时在膨胀构件13内迫动以用于使得该膨胀构件膨胀时膨胀并且使该膨胀构件附着到钻孔的壁上。
管14安装在拉杆2周围。管14由刚性材料制成，如塑料或钢。浇注空间15设置在管14与拉杆2之间，以便接纳和运送通过居中构件8的注入孔10注入的灌浆糊料16。管14的外端17被支撑在居中构件8上。管14具有多个浇筑孔19、20，这些浇筑孔允许所注入的灌浆糊料16在浇注空间15与管14和钻孔的壁之间的空间之间流动。
居中构件8包括用于将流入到钻孔内的任何渗漏水清除的出口孔21。一个密封器件22设置在管14的外端17周围以用于随着紧定螺母11被拧紧而将钻孔密封成不透水的。一个出口管23设置在管14与拉杆2之间的浇筑空间15内以用于随着灌浆糊料16的注入将任何渗漏水运送出去。该出口管23的内端24延伸到膨胀构件13附近，出口管23的外端25通过居中构件8的出口孔21延伸出去。管14在密封器件22附近在管14的外端17处具有一个或多个第一浇筑孔19。此外，管14在膨胀构件13附近在该管的内端18处具有一个或多个第二浇筑孔20。
密封器件22包括一个压力套筒26，该压力套筒在管14周围配备有游隙以便使压力套筒26可在该管的方向上轴向移动。压力套筒26的第一末端27被安置成抵靠住居中构件8。压力套筒26具有第二末端28。密封环29由一种如橡胶等在压力下可成形的柔性材料制成。该密封环29被设置成抵靠住压力套筒26。支座构件30相对于管14是固定的并且位于密封环29相对于压力套筒26的相反侧上。
图1至图4的密封器件22包括两个设置在压力套筒26与支座构件30之间的密封环29。中间套筒31安置在这两个相邻的密封环29之间，在管14周围具有游隙。
参照图1至图4，以钻孔内的安装过程中解释了岩石锚栓1的作用，该钻孔的壁的裂缝渗漏水。在这些图中，水平线展示了渗漏水。
岩石锚栓1被插入钻孔内。紧定螺母11被转动，从而使得拉杆2向外移动并且将圆锥形构件12拉拔到膨胀构件13内以便使膨胀构件13膨胀并且将它的外表面紧紧压在钻孔的壁上，从而将螺栓锚固就位。同时，随着紧定螺母11被转动，密封器件22密封钻孔。随着紧定螺母11被转动，它移动居中构件8，进而将压力套筒26移动而压住下密封环29，该下密封环通过中间套筒31进而将上密封环29压在支座构件30上，这些密封环在压力下膨胀并且密封抵靠住钻孔的壁，从而提供不透水性。
在图2中，密封器件22被拧紧在其密封位置上。图2展示了渗漏水填满了管14与钻孔的壁之间的空间以及浇注空间15。
在图3中，已经使用安装在居中构件8的注入孔10内的注入器件开始注入灌浆糊料16并且灌浆糊料是通过该居中构件的内部空间引入到管14与拉杆2之间的浇筑空间内的。从管14内部灌浆糊料流过管14内紧邻密封器件22上方的第一浇筑孔19进入管14与管14之外的钻孔的壁之间的空间内。灌浆糊料16从下方向上扩展，同时填充管14与拉杆2之间以及管14与钻孔的壁之间的空间，并且在该灌浆糊料前面将任何水或空气清除到出口管23的内端24的嘴口中，并且水和空气沿着出口管23被清除出去。
对以灌浆糊料填满了岩石锚栓和钻孔的检测是由灌浆糊料开始流出出口管23而做出的，在这种情况下，岩石锚栓和钻孔就充满了灌浆糊料。在注入之后，出口管23的延伸出出口孔的那部分被清除并且螺旋塞32被转动进入螺纹出口孔21内以便封闭该孔。在这之后，仍然继续注入灌浆糊料从而使得还可以填充钻孔的壁的任何小的裂缝。注入之后，注入孔10被封闭。
本发明不仅仅局限于以上引用的实施例实例;而是，在权利要求书所限定的本发明的范围内可能有许多变化。
岩石锚栓 三篇：
单通道钻孔装置，整个钻头的使用，用于单通道岩石锚固的方法和岩石锚栓
第一、背景技术
根据独立权利要求前序部分，本发明涉及挖掘、道路台钻孔、台阶钻孔、管安装或箱体钻孔的强化和稳定化领域中的单通道钻孔装置、岩石锚栓、钻头的使用和单通道岩石锚固的方法。
用来强化挖掘的岩石锚栓的安装通常在两个不同的步骤中实现。通常，孔被钻出并且钻杆和钻头在锚栓被插入孔中之前抽出并被收紧或灌浆。单通道岩石锚固包括同时执行这两个步骤，并且还要将钻杆移除以插入被排除的锚栓。单通道锚固的好处包括使锚栓安装所需的时间最小化，与手工或半手工锚固相比提高钻孔设备操作者的安全性，并增强了这种方法全自动化的前景。另一好处是与手工或半手工锚固相比，提高了岩石锚栓的安装品质和精度。孔的直径在例如开口栓、锚栓的摩擦的情况下对岩石锚栓性能很关键。单通道锚固的另一好处是该孔在抽回钻头时不会坍塌，因为锚栓已经在该孔中了。这样由于锚栓总被安装而带来了更高的效率;例如将不会有废孔。
致力于单通道锚固的现有技术大体已经把创新型岩石锚栓作为目标，后者还作为钻杆，在其端部周围提供有钻头。这种装置通过旋转钻孔方法或旋转/冲击钻孔方法来使用，并且通常不适合于坚硬的岩底条件。硬岩底情况下岩石锚栓冲击后无法再利用，从而面临成本问题。存在多种顶板锚栓，并且一种特定形状下是管状(例如开口栓，Swellex，等)的，具有纵向穿过锚栓的中心孔。适合于穿过壳体抽出的钻头复杂而昂贵。在现有的单通道岩石锚栓中，由于专用岩石锚栓的采用以及每个复杂的可抽回钻头的排他性使用，钻孔速度成本竞争相对于钻头成本被复杂化。然而除此之外，自钻孔顶板锚栓的安装优势大于那些非自钻孔型。
第二、发明目的
本发明的钻孔装置、岩石锚栓、钻头的使用和方法的一个目的是基本克服以上提及的现有技术的有关问题，或者至少提供一种替换方案。
本发明的另一目的是提供用于顶板锚栓的单通道钻孔装置。
本发明的还有一个目的是提供可膨胀的管状自钻孔顶板锚栓。
本发明还有另一个目的是提供用于顶板锚栓的单通道钻孔装置，其使用成本比用上述类型的顶板锚栓更低，从而使得它们在采矿业的使用更有吸引力。
本发明还有一个目的是提供用于顶板锚栓的最佳单通道钻孔装置，它提供了与今天的机械化系统相比更简单更小巧的设备的使用。
本发明还有另一个目的是建议钻头在用于顶板锚栓的单通道钻孔装置中的使用，它使得钻头可以再利用。
整个说明书中，除非行文需要否则单词″包括″，或其变形体将被理解为包括所述元素或元素组，但并不排除其它元素或元素组的存在。
第三、附图简要说明
附图显示了前述这种本发明实施例的例子。这些附图的细节和相关说明不会使本发明的在先宽泛描述作废。
图1A-1G概略显示了采用根据本发明的装置进行的单通道顶板锚固序列。
图1H显示了类似图1D的孔中的钻孔装置的横截面。
图1K显示了类似图1E的孔中的钻孔装置的横截面。
图1L显示了根据本发明的钻孔装置的部件分解图。
图2A和2B显示了根据图1C的钻孔装置的侧视图和根据本发明的钻头的端视图。
图3A和3B以类似图1H和1K的视图显示了用于单通道锚固的钻孔装置的替换实施例。
图4A和4B以类似图1H和1K的视图显示了根据本发明的用于单通道锚固的钻孔装置的替换实施例。
图5A和5B以类似图1H和1K的视图显示了根据本发明的用于单通道锚固的钻孔装置的替换实施例。
第四、具体实施方式
图1A-1G显示了根据本发明的单通道钻孔装置10。单通道钻孔装置10包括几个部件。长形钻杆11具有相对于钻孔方向F的前端12和尾端13。前端12具有包括螺纹15、未示出的锥形或卡口连接的连接部。整个钻头16具有岩石加工装置17和18。钻头16可通过包括螺纹20和未示出的锥形或卡口连接部连接于钻杆。单通道钻孔装置10还包括适于至少部分包围钻杆11的岩石锚栓21。钻头的最大径向尺寸小于岩石锚栓的最小直径。
该根据本发明的单通道钻孔装置10的基本思想是用包围钻杆的锚栓钻孔，然后毫无问题地抽出该钻头。不存在钻头部件的损耗。
钻头16可被设计为如下，参见图1K或者2A和2B。整个钻头16具有两个整体部分，即导向部14和扩孔部19，导向部14足够长以适当地引导整个装置10，其中该导向部14的轴线CL1与孔22的轴线CL3重合。该导向部14的中心轴线或中线CL1在钻孔期间与岩石锚栓的中心轴线大致重合，但在钻头抽回过程中不重合。扩孔部19的中心轴线或中线CL2与钻杆11的轴线重合，但与孔22的轴线CL3大致间隔开。应当注意的是，导向部和扩孔部二者的横截面均无需是圆形的，因此轴线CL1和CL2应理解为用作各个部分的平均中线的参考。
整个岩石钻头16包括主体25和硬质合金装置，即横刃和/或按钮17、18和17′、18′。钻头的主体由钢制成。主体25包括大致锥形的导向部14和大致锥形的扩孔部19。导向部14可具有如图2B所示的圆截面。导向部具有承载着径向延伸的横刃17或两个径向对置的前部按钮17′的前表面。扩孔部19可具有如图2B所示的圆截面。扩孔部具有承载着三个前部按钮18或四个前部按钮18′的前表面。该前表面可以是凸面的或大致平面的。按钮18、18′可在扩孔部上形成外围拱形。按钮18、18′可稍向扩孔部的外围外突出，从而在钻孔期间加工出直径比钢质主体稍大的孔。切屑通道或凹槽可提供在相邻扩孔按钮之间的区域内，冲洗介质可经由这里通过。岩石钻头通过未示出的连接部被连接于钻杆11或连接于未示出的潜孔锤驱动件，从而以惯常的方式传递转动运动。钻杆11包括输送冲洗介质的通道。用于冲洗介质的主通道提供在钻头内部。该主通道在其前端与许多在前端表面引出的分支通道连通。冲洗介质实际上是水、水泥或空气。导向部使得导向孔22A相对于孔22具有较小的直径和长度。尺寸的重要性在于：
RP是导向部14相对于孔的轴线CL3的最大半径。RR是扩孔部19的最大半径。1/2(RP+RR)是扩孔部19相对于钻杆11的轴线CL2的半径。DH是孔22的直径，它等于2×RR。管21的厚度由E表示。OFF是孔22的轴线CL3和钻杆11的轴线CL2之间的偏移量。DD是钻杆11的直径。DI是钻头16可自由活动的最小直径。DB是钻头16的最大直径尺寸。OD是岩石锚栓的外径。下列公式是适用的：
RR=1/2DH，
RP
2RR-E≤DI≤2RR-2E适用于岩石锚栓221和321，以允许钻头16可以穿过岩石锚栓抽出，
DD
DB=RP+RR
例子：下列尺寸可适合于锚固应用：RR=19毫米，RP=14毫米，OFF=2.5毫米且10毫米
单通道岩石锚固装置10的操作显示在图1A-1G中。钻头16通过例如螺接与钻杆11相连接。诸如凿岩钻架车这样的的钻床保持该钻杆。锚栓21优选绕钻杆自动进给，并且沿钻孔方向F定位在钻头16后面。在图1A中，扩孔部14首先将贴靠岩石，从而它将用环形内插法对岩石表面加工较短时间。然后该导向部14将找到其正确的中心并且开始中心钻孔，同时钻杆11开始绕导向部轴线CL1摆动，见图1B。然后扩孔部19与岩石表面接触，并开始扩大由导向部14钻出的孔。少顷，锚栓21到达孔且被压入孔中，如图1C和1H所示。通常锚栓21与钻头16轴向隔开。开口锚栓21可通过压缩来适应孔22的直径。钻头16将连续钻孔并扩大该孔22，而锚栓通过钻床的联接套管26被向前推动，见图1D，直到各部分的进给停止。孔22的深度大致由锚栓21的长度确定，即当位于锚栓尾端的垫圈23到达岩石表面或孔入口时，将停止进一步的进给，见图1E。钻床上存在岩石锚栓推动件。锚栓推动件是联接套管26或推拉工具27，后者由钻杆驱动，见图1L。该推拉工具27通常在插入期间与钻杆和锚栓一起转动。然而，有时锚栓会被保持从而它不会在插入期间(例如在机械地脚锚栓情况下)转动以避免钻孔期间不期望的壳体展开。推拉工具会在完全插入时扭转展开壳体的岩石锚栓。推拉工具还会沿钻杆滑动以使得机械壳式锚栓和灌浆锚栓更容易安装。图1E显示了完全插入的岩石锚栓，其带有完全插入的钻杆和钻头，以及推动垫板到岩石表面的推动件。垫圈是宽松的传统垫板，具有与锚栓尾端凸出部24配合的中心孔。然后钻头从导向孔22A中抽回，见图1F和1K。优选的是锚栓和钻头之间的轴向间距大于导向孔22A的深度，从而使得锚栓的前端不会与钻头的抽回干涉。钻头和钻杆可完全抽出并可再用于重复的钻孔操作。换而言之，单通道岩石锚固的方法包括下列步骤。
-提供单通道钻孔装置10，包括：
具有相对于钻孔方向F的前端12和尾端13的长形钻杆11，所述前端12具有连接部15，整个钻头16具有岩石加工装置17、18或17′、18′，所述钻头可连接于钻杆11，
-用岩石锚栓21至少部分包围钻杆11，所述钻头16和所述岩石锚栓21被设计为允许钻头16可以在钻头抽回期间穿过岩石锚栓21，
-在岩石中钻孔22的同时推动岩石锚栓进入所述孔，
-穿过岩石锚栓21抽回所述钻杆11和所述钻头16。
驱动装置10的机床可以是顶端冲击钻机、回转机床或潜孔设备。为了避免由从扩孔部作用在导向部上的径向力引起的偏斜、磨损和孔径缩小，导向部的顶端可成形有与扩孔部径向相对的角，以抵消所述径向力。所述与扩孔部相对的作用力将有助于保持扩孔部在其径向最外部工作，并且它还允许导向部在扩孔一侧的磨损，但不允许在其正对远离扩孔部一侧上有太多磨损。导向部正对远离扩孔部的一侧可具有耐磨片。导向部在扩孔部一侧的磨损也将有利于保持孔径和部分补偿扩孔部外围磨损。这种几何结构将提供自研磨钻头。
图3A和3B以类似图1H和1K的视图显示了用于单通道锚固的钻孔装置的可选实施例。这一实施例不同于前面公开的那个，其中锚栓121具有不同的设计。岩石锚栓121由一根无纵向槽缝的钢管制成。岩石锚栓121具有比钻孔稍小的直径。当如上所述该孔已被钻成时，钻头和钻杆被抽回，见图3B，而锚栓121保留在孔中。钻头16的最大直径尺寸小于岩石锚栓121的最小直径尺寸D1。由于宽松保险器或由于岩石锚栓本体上的一体保险器，锚栓通过连接于钻孔装置的外部系统保留在孔中。
然后，泥浆或树脂从锚栓的里面或外面被装入，并且填充物被允许固化或固定。垫圈最好如上所述用于覆盖孔的入口。
图4A和4B以类似图1H和1K的视图显示了用于单通道锚固的钻孔装置的可选实施例。这一实施例不同于前面公开的那个，其中锚栓221具有不同的设计。岩石锚栓221由已被变形为具有深凹进部的钢管制造，从而它适合于基本缩小的直径，即该尺寸被缩小为大致是圆柱管的一半。可发生流体膨胀的管形岩石锚栓221具有内部的长形压力流体接收腔，它在其两端封闭但具有一个流体入口。套筒被压在外端上，从而它通过焊接或机械封闭而被密封。该锚栓被设计为大致U形，从而钻头16可穿过它。在图4B中的径向截面中，端部221A和221B彼此大致径向对置，即锚栓大致是半圆形的。岩石锚栓221进行至少部分修改以包围钻杆11。钻头16的最大直径尺寸DB小于岩石锚栓和孔22之间的最小间隔或直径尺寸。
钻孔操作如上所述而被执行。当如上所述岩石锚栓已被自动插入钻孔中且钻头16和钻杆已被抽出时，高压液体穿过通道被输送到一个穿过套筒导向管子内腔的孔，从而该管通过塑性变形展开，从而将岩石锚栓锚固在钻孔中。然后岩石锚栓被解除压力并变为锚固。对流体腔加压的主要功能被更详细地描述在US4423986A中。如上所述垫圈最好被用于覆盖该孔的入口。
图5A和5B以类似图1H和1K的视图显示了用于单通道锚固的钻孔装置的替换实施例。这一实施例不同于前面公开的那个，其中锚栓221具有不同的设计。岩石电缆锚栓321由多股钢质电缆制成。钻头16在一个钻孔操作中钻孔并扩孔。当该孔如上所述已被钻成时，钻头和钻杆被抽回，见图3B，而锚栓321保留在孔中。电缆锚栓321的最大直径DI是压在孔壁上时电缆和直径相对的孔壁之间的可用空间。
然后泥浆或树脂在锚栓的内部或外部被填充，且该填充物允许固化或固定。电缆锚固是用于接近表面的岩体和地下采石工程加固广泛采用的建造方法。电缆锚栓是长的，充分灌浆并且是非张紧的强化元件。电缆锚固的目的是提高岩体的剪切和拉伸强度。
根据本发明各个实施例的单通道钻孔装置包括适于在钻孔期间至少部分包围钻杆的岩石锚栓，并且该钻头的最大直径尺寸小于岩石锚栓的最小直径尺寸。
采用这种自钻孔锚栓的好处是：
-钻孔和固定同时执行。
-快速容易的安装降低锚固成本;
-适于困难的地质条件，特别是有着不稳定钻孔的。
-灌浆时岩石固结。
-锚栓的选择取决于现场条件。
-用标准的凿岩钻架车钻孔和固定。
-无需专用设备。
-钻头可用于钻多个孔。
-钻头在抽回动作开始之前无需到位。
这里描述的本发明容易受到除那些明确描述的之外的变化、修改和/或添加的影响，并且可以理解的是，本发明包括所有这些落入权利要求范围之内的变化、修改和/或添加。不限制存在转动的撞击顶端锤。该原理对具有单纯的回转钻孔或还有DTH冲头均有效。导向部和扩孔部中的硬质合金按钮的数目可依赖于钻头具有多大直径来变化。该扩孔部可具有大致与其护套表面平齐的坚硬套筒或插入件，该护套表面旨在维持扩孔部直径并提高孔壁品质。还应理解的是，当要钻更深的孔时，钻杆和岩石锚栓可用一个或多个部件来延伸。
岩石锚栓 四篇：
实现岩石的钢缆锚栓支护的方法、设备和装置
本发明涉及到一种实现岩石的钢缆锚栓支护的方法。在岩石上钻一个孔并把一段比该孔短的钢缆推入孔中。
在机械化岩石锚栓支护中，人们已经知道对钻孔使用一根连续的钢缆，象使用螺栓一样。用加长杆钻孔设备在岩石中钻一些孔，然后把钢缆推入孔中，与此同时或者预先用混凝土填充这些孔。特别是，钢缆锚栓支护被用于分布在距支护坑道一个长距离上的一些岩石段的支撑。
当在挖掘中用贯通矿体的钢缆支护岩石时，遗留在矿石中的钢缆在矿石爆破及爆破后出空矿石方面带来一些问题。在开采中，遗留在矿石中的钢丝可能损坏钻头，并且钻头或钻杆连接套可能卡在钻出的爆破孔中。更进一步，这些钢缆可能防碍矿石从矿体出空和在选矿时的某一阶段造成破坏。
在另外几种岩石锚栓支护情况中，被支撑的岩石段距锚栓支护的坑道更远，为了到达被支撑的岩石段，通入钻孔的钢缆必然过长。这导致不必要的钢缆消耗，并且换下来的大量钢缆卷筒妨碍锚栓支护作业。
曾有人建议，把切成确定长度的钢缆推到钻孔的底部，钢缆的长度小于钻孔的总长并与在被支撑的岩石中的那段孔的长度一致。这种支护方法使它尽可能地避免了使用不需要的那段长度的钢缆。然而，由于推进装置要用来把切断的钢缆段通到钻孔底部的缘故，该支护装置结构复杂且施工速度慢。
美国专利说明书4，040，329公开了一种设备，用于把雷管插入爆炸孔。同样的设备很适合于把切成确定长度的钢缆段插入岩石钢缆锚栓支护的钻孔中。
本发明的目的是提供一种方法，它避免了以上的缺点并使得能以一个更简单的方式用比钻孔短的钢缆段支护岩石。根据本发明的方法，其特征在于，利用从其上切下该钢缆段后的钢缆将该钢缆段推入钻孔中。
本发明是基于这样一种想法，用比孔短的钢缆段来实现钻孔的锚栓支护采用与用全长钢缆钻孔支护方式相同的原理，区别仅在于，推入孔中的一部分钢缆被从孔里拉回，因而，只是先被推入孔中的那部分钢缆留在钻孔里。本方法能实现不用任何单独的插入装置，用钢缆本身和它的输送机构来完成插入。留在孔里的那段钢缆的切断是与锚栓支护操作一起实现的，不要求有单独的切断装置或专门予先把钢缆切成确定长度送入钻孔，因为钢缆的切断和输送是用与全长钢缆锚栓支护的同样设备实现的。钢缆段的长度可以很容易地改变，与每个特定情况下的锚栓支护孔的长度一致。
本发明也涉及到在岩石的钢缆锚栓支护中引导钢缆的装置，其特征在于，该装置是由一个套筒形的推进支撑器构成，它至少在一端装有一个内径与钢缆直径相同的卡箍。
利用这种推进支撑器，能保证已切断的钢缆段的端头与推进钢缆的端头成一直线和钢缆的端部在推进运动过程中不绽裂。从而不妨碍在钻孔中的钢缆滑动。由于设置了带伸出卡爪的套状推进支撑器，钢缆段能用推进支撑器卡在孔中。
本发明也涉及到一种钢缆锚栓支护设备，它适合把根据本发明的方法应用于机械化钢缆锚栓支护。该设备的特征在于，切断装置装在该设备的运输车上并位于钢缆送进机构和附属于导向头的弹性导管之间，用这种方式，切断装置附近钢缆的通道形成了安装空间，在此空间里，钢缆是看得见的，通过这个空间，能够把套状推进支撑器安装在钢缆被切断的断头之间。
下面，通过参考附图对本发明作更详细地叙述。
图1是实现根据本发明的岩石锚栓支护的垂直剖面示意图。
图2是适用于切断的钢缆的接合端的套状推进支撑器的局部轴剖面图。
图3是为了应用根据本发明的方法而设计的钢缆锚栓支护设备的侧视示意图。
在附图1表示的锚栓支护情况中，锚栓支护是从矿体当中通过矿石而实现的。坑道2是为了钻爆破孔在矿体1中形成的。孔4是从坑道中间通过矿体钻入周围的岩石3，并把钢缆段5推入每个用于岩石支撑的孔中。钢缆段比钻孔的总长度短。
正如下面将更详细叙述的，钢缆段5是从锚栓支护操作所用的钢缆6上切断而成。套状推进支撑器7安装在切断后的钢缆端头5a和6a之间，推进支撑器包括两个在轴向两端开口的卡箍7a和7b，卡箍的内径与钢缆的外径基本一致。在其最简单的形式中，推进支撑器可以由一个开口的紧固套构成，它围绕着切断的钢缆段的端头卡紧并防止它以任何方式沿轴向相对于已切断的钢缆段滑动。
装上推进支撑器以后，把钢缆送入钻孔，一直到切断的钢缆段到达钻孔底部。然后，推入的钢缆被拉离推进支撑器并森钻孔中拉出来。为了使在钻孔底部的，已经分离的钢缆段在孔中不向外移动，推进支撑器装有伸出的卡爪8，卡爪尖至支撑器中心线的距离大于待支护的孔的半径，故卡爪抓住钻孔壁使钢缆段留在孔中位置上。
在机械化钢缆锚栓支护中，最好把钢缆输送机构9和切断装置10安装在支护设备运输车11上。一根确定长度的弹性导管15安装在运输车和被钻孔装置12的输送臂13所支撑着的导向头14之间。钢缆通过这个导管从切断装置进入导向头并进而进入钻孔。在切断装置附近(例如150mm的短距离)的钢缆通道上形成一个安装空间16，在这个空间里，钢缆被推入导管之前是可以看见的，在该处钢缆被切断并把推进支撑器安装在切断以后的钢缆两个端头间。
在钢丝盘17和输送机构之间配置一台测量仪器18，用来测量钢缆的输送。根据上述仪器获得的测量结果使钢缆的正确切断点送入切断装置的安装空间内。
利用这种布局，推进支撑器可以简单地用手安装或在运输车上用机械化方法安装。尽管有间断点，但钢缆仍能够象一根连续绳子一样被送入钻孔。
有关的附图和描述只是用来说明本发明的设想。在细节上根据本发明的方法、推进支撑器和锚栓支护设备可以在权利要求范围内改变。尽管推进支撑器可以最方便地在运输车上安装，但是，在钢缆通道的其地点，例如输送臂13上也能把推进支撑器安装在切断的钢缆两个端头间，最简单的，推进支撑器可以是一根普通的管子，它固定在被推的钢缆段上，例如用焊接的方法。同样，推进支撑器可以由一个套状杯构成，杯底迅速地焊牢在被推的钢缆段上。因此卡箍之间不需要隔板。在一些情况下，推进支撑器只有一个伸出卡爪就足够了。
