[发明专利]用于矿顶沉孔和固定在其中的缆螺栓头的系统和方法

说明书

发明背景

技术领域

本发明一般地涉及矿顶支承件，且更具体地涉及用于形成适于将凹坑板和缆螺栓头容纳在其中的矿顶沉孔。

相关技术的说明

在采矿工作中，诸如煤矿，或诸如隧道或其它挖掘洞之类的地下构造，有必要加固或支承顶部和/或挖掘洞的壁来防止岩石落下或塌方。目前使用的用于实现这种支承的大多数装置中，有缆螺栓或诸如杆螺栓之类的其它合适的细长件，将这些螺栓插入钻孔并暴露于树脂混合物或锚定在其中以保持金属板或承重板与顶部或壁表面紧密配合。对于缆螺栓，树脂系统将树脂“胶囊”或“堵漏包”引入钻孔并然后通过缆螺栓支撑帽而将帽送到钻孔的盲端。缆螺栓的旋转使胶囊破裂并使所供应的树脂系统混合。美国专利第6,428,243、5,586,839和5,064,311中揭示了现有技术缆螺栓布置的实例。

上述现有技术中的每个缆螺栓或杆螺栓分别使用套管和楔组件或螺栓头将金属支承件或承重板抵靠矿顶固定。因此，例如，缆螺栓的套管延伸到由地板到矿隧道顶棚的距离限定的矿井中的可用行走/行进或运输空间内。图1示出了现有技术的缆螺栓，包括固定到套管和楔组件2并相对于矿顶线设置的多股缆3。垫圈4可固定在现有技术承重板6和现有套管8之间。诸如螺帽9之类的驱动头可附连到缆3的自由端。现有技术套管和楔组件2的示例性高度约是3英寸。因而，有几英寸(不包括现有技术承重板6的厚度)的材料延伸到矿顶线以下。与典型的低间距隧道结合使用的现有技术套管和楔组件2要求在隧道内移动时非常小心，因为延伸的螺栓头可能会碰到移动设备或采矿人员。

发明内容

因而需要提供一种矿顶支承件，该支承件可限制螺栓头隆起超过隧道顶线的程度。具体地说，需要形成适于将板容纳成安置在其中并将矿顶螺栓的一部分容纳在其中的矿顶沉孔。应当理解，术语矿顶螺栓包括缆螺栓、杆螺栓、扭矩拉力螺栓等。因而，缆螺栓的套管或杆螺栓的头可充分地凹陷在板的凹槽内并在隧道内提供更大的垂直间距。形成的矿顶支承件应当成本低、易于安装并为矿顶提供足够的结构支撑。本发明可满足上述对改进的矿顶支承件的需要。

本发明包括用于形成在矿顶内凹槽的矿顶支承件。矿顶支承件包括板和矿顶螺栓。该板包括(a)限定空腔的隆起部；(b)从所述隆起部延伸的平面部分，其中所述平面部分构造成邻近围绕凹槽的矿顶被接纳；(c)隆起部内的开口。隆起部的第一侧的形状设置成基本上对应地与矿顶的限定凹槽的部分相配。

矿顶螺栓可以是具有套管和楔组件的缆螺栓。矿顶螺栓包括延伸穿过开口并至少部分容纳在空腔内的驱动端。或者，板的空腔的尺寸设置成基本上将整个套管和驱动端容纳在其中。板的隆起部的第二侧可包括围绕开口的一部分，该部分可供套管的一表面与之相抵靠。套管和楔组件的顶部可以是平面的并可与板的隆起部的第二侧的平坦表面相一致。在另一实施例中，套管和楔组件的顶部的轮廓可构造成(例如弯曲成)与板的隆起部的第二侧相一致。在又一实施例中，可将球形垫圈设置在板的隆起部的轮廓表面和套管和楔组件的平坦表面之间。套管的一端可限定有插槽，插槽的尺寸设置成接纳驱动工具以在其上赋予旋转力。

一种将矿顶螺栓的驱动端至少部分地设置在矿顶线上方的方法，该方法包括：(a)在矿顶内钻出钻孔，其中钻孔的尺寸设置成将矿顶螺栓接纳在其中；(b)在矿顶上钻出凹槽以形成带凹槽的顶线，其中凹槽位于钻孔下方并邻近顶线；(c)将具有隆起部的板插入凹槽，其中隆起部限定板上的空腔，且其中带凹槽的顶线相配地接纳隆起部的第一侧；(d)将矿顶螺栓穿过板上的开口插入并使其进入钻孔和矿顶的凹槽内；以及(e)将矿顶螺栓的驱动端至少部分地放置在空腔内。钻头工具可设置成具有第一钻头和第二钻头，第一钻头的尺寸设置成可钻出钻孔且第二钻头的尺寸设置成可钻出凹槽。

一种支承矿顶的方法，包括：关于将矿顶螺栓的驱动端至少部分地放置在矿顶线上方的上述步骤，另外包括将树脂堵漏包插入第一孔并转动矿顶螺栓。因而，使树脂堵漏包裂开且容纳在其中的树脂在钻孔内被释放，由此树脂将矿顶螺栓固定在钻孔内。

一种用于钻入矿顶的钻头工具，该钻头工具包括：轴、第一钻头和第二钻头。第一钻头位于轴的第一端处，其中第一钻头的尺寸设置成在矿顶上钻出钻孔以将矿顶螺栓容纳在其中。第二钻头具有弯曲的截面。第二钻头设置在轴上并在其第一端的远侧，其中第二钻头的尺寸设置成在矿顶上钻出凹槽，凹槽的尺寸设置成将板容纳在其中。第二钻头固定地固定到轴上。该轴可包括用于可拆卸地将轴的具有所述第一钻头的一部分连接到轴的具有所述第二钻头的一部分的联接件。第二钻头通过锁定件可动地固定到轴上。