[发明专利]具有机械锚固件的岩石锚杆

说明书

技术领域

本发明涉及适于在采矿和隧道挖掘行业使用的、用来提供顶部支 承和壁支承的岩石锚杆，并且涉及用于这种岩石锚杆的轴。本发明适 合用于硬岩石应用以及例如在煤矿中经常出现的较软地层，且应当理 解，本说明书中所使用的术语“岩石”被赋予宽泛的意义来涵盖这些应 用。

背景技术

顶部支承和壁支承在采矿和隧道挖掘操作中是至关重要的。矿井 和隧道的壁和顶部由岩石地层构成，该岩石地层必须加固来防止塌方 的可能。岩石锚杆广泛用于对岩石地层进行加固。

在常规的地层支承系统中，通过钻杆来在岩石中钻孔，然后移除 该钻杆，并然后将岩石锚杆安装在钻孔中，并通常使用基于树脂或水 泥的浆料来将锚杆紧固在适当的位置上。

也已经提出了自钻式岩石锚杆，由此，锚杆还用作钻杆。这样， 利用自钻式岩石锚杆，能够一次完成钻孔和安装该锚杆。

在常规岩石锚杆和自钻式岩石锚杆两者中，在锚杆上通常结合有 机械锚固装置，以在位于钻孔中时将该锚杆保持在适当位置上。为了 确保正确的安装，锚固装置不应当易于意外启用或在需要时不能启用。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种岩石锚杆，该岩石锚杆包括： 具有第一端部和第二端部的轴；以及锚固装置，该锚固装置可操作用 以在位于钻孔中时保持锚杆，且包括安装到所述轴上或与该轴一体地 形成的心轴、以及叠置在该心轴上的至少一个扩张元件，该心轴或所 述至少一个扩张元件中的至少一个为活动构件且能够相对于所述轴旋 转和沿着该轴轴向移动，所述至少一个扩张元件布置成在心轴与该至 少一个扩张元件之间存在预定的相对运动时沿径向向外移位，其中， 当设置在所述轴的第一部分上时，该活动构件相对于轴的旋转导致所 述活动构件沿着所述轴轴向移动，而当设置在所述轴的第二部分上时， 该活动构件能够在所述轴上旋转，而不会受到偏压而沿着该轴轴向移 动。

在特定的形式中，第二部分邻近于第一部分。此外，在一种形式 中，所述活动构件通过螺纹联接而沿着第一部分连接到轴上，该螺纹 联接包括所述轴上的外螺纹和设置在该活动构件的内表面上的互补的 内螺纹。该轴的外螺纹可终止于该第二部分，且所述活动构件可通过 旋离或旋拧到(wind off or onto)该轴的外螺纹上而能够在第一部分与 第二部分之间移动。

当位于轴的第二部分上时，为了便于所述活动构件与外螺纹的接 合，第二部分可沿着该轴轴向延伸一定距离，该距离稍大于所述活动 构件的内螺纹的轴向长度。这样，活动构件就与外螺纹的端部保持接 近。

根据岩石锚杆的一种特定形式，所述活动构件能够采取不同的状 态。在第一状态下，活动构件可旋转且被偏压成轴向移动。在第二状 态下，活动构件可旋转而没有轴向偏压。可以利用这种能够采取这些 不同状态的能力来帮助防止锚固组件的意外启用和/或减小锚固装置在 需要时不能启用的可能性。

在一种形式中，所述心轴安装到轴上且包括所述活动构件。此外， 至少一个扩张元件和该心轴可以以允许它们围绕锚杆轴线相对于轴旋 转的方式连接到锚杆的轴上。此外，在至少一种形式中，所述至少一 个扩张元件的内表面和该心轴的外部倾斜表面被形成为使得防止了所 述至少一个扩张元件与心轴之间的相对旋转。这样，所述至少一个扩 张元件和该心轴一起围绕锚杆的轴旋转。

在上述布置的特定形式中，当使所述轴相对于锚固装置旋转时， 限制了所述至少一个扩张元件沿着锚杆的轴的轴向移动，由此，该心 轴就可沿着该轴在导致所述至少一个扩张元件向外移位的方向上轴向 移动。因此，利用该构造，该轴相对于锚固装置的旋转引起所述至少 一个扩张元件与该心轴之间的相对运动，从而导致所述至少一个扩张 元件径向向外移位。

在一种特定的形式中，该心轴沿所述轴向下的移动(即，朝着第二 端部)导致所述至少一个扩张元件沿径向向外移位。

在一种形式中，其中，限制了所述至少一个扩张元件沿着该轴的 轴向移动，该扩张元件可在所述至少一个扩张元件的一端处受限，从 而允许该扩张元件的其余部分沿径向向外延伸。在一种形式中，所述 至少一个扩张元件可位于围绕该轴设置的凹槽中，或可由围绕该轴设 置的保持套环保持(capture)。