[发明专利]用于确保用于岩石加固的多组分混合物的品质的方法和系统

说明书

本文中描述了一种用于确保用于岩石加固的系统(100)中的包括至少两种组分的多组分混合物的品质的方法(200)。系统(100)包括第一通道(1)和第二通道(3)，所述第一通道(1)和第二通道(3)用于旨在注入岩石孔(5)中的相应的第一组分和第二组分。相应的通道(1、3)包括泵(13、15)和旨在用于相应的组分的容器(7、9)。该方法包括以下步骤：将相应的组分从相应的容器(7、9)泵送穿过相应的通道(1、3)(201)，并且将第一通道(1)中的第一组分的流量与第二通道(3)中的第二组分的流量连续地进行比较(202)。该方法还包括以下步骤：基于流量的比较对泵(13、15)单独进行控制(203)，使得与混合物中的第一组分与第二组分之间的预定的体积比的偏差在预定的第一阈值以下。本文中还描述了一种用于确保在岩石加固中使用的包括至少两种组分的多组分混合物的品质的系统(100)。

技术领域

本发明涉及采矿业。本发明特别涉及例如与隧道掘进结合的岩石加固的方法和系统。

背景技术

与隧道掘进结合地或在采矿中，在腔洞周围、例如在将来的隧道将通过的孔处的岩石层中可能经常产生裂缝。这些裂缝会削弱岩石，这可能导致部分岩石坍塌。因此，需要使坍塌的风险减小的措施。这种措施通常称为岩石加固。用于岩石加固的常用方法是锚杆支护。一种类型的锚杆支护涉及借助于模制剂将锚杆紧固在钻孔中。因此，首先在岩石中钻孔。钻孔可以通过钻孔机或者借助于自钻式岩石锚杆来实施。自钻式岩石锚杆是具有钻头的锚杆，该钻头固定地安装至锚杆或固定地熔接至锚杆。因此，岩石中的孔是借助于自钻式锚杆钻出的。

在岩石中的孔已经钻完后，将岩石锚杆安置在孔中。如果孔是由自钻式岩石锚杆钻出的，则锚杆在钻孔完成时已经安置在孔中。此后，锚杆借助于注入岩石中的孔中的模制剂而锚固至岩石。模制剂不但在岩石中的孔内绕岩石锚杆凝固或固化，而且在从岩石中的孔延伸(debouching)到岩石中的缝隙中凝固或固化。以这种方式，岩石锚杆被锚固至岩石中的孔。模制剂借助于适于在岩石加固中使用的系统被注入孔中。自钻式锚杆可以包括锚杆内的通道，通过该通道可以将模制剂注入岩石孔中。因此，岩石锚杆可以是中空的，使得模制剂可以被注入穿过岩石锚杆，并且被从位于锚杆的最远端部处的钻头注射出。

模制剂可以例如是组分混合物，该组分混合物可以至少包括意在用于岩石加固的两种组分：第一组分和第二组分。第一组分可以包括用于加速凝固的催化剂，该催化剂也可以称为硬化剂，该催化剂比如说例如是偏硅酸钠、乙醇、多元醇或类似物，或者是偏硅酸钠、乙醇、多元醇或类似物的组合。第二组分可以包括树脂，比如说例如二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)或类似物。

第一组分和第二组分意在被注入岩石孔中时彼此混合，使得产生混合物。混合物可以借助于混合器产生，两种组分通过该混合器注入岩石孔中。各组分在其进入孔中之前或者在其进入孔中的同时在混合器中混合。当各组分已经混合在一起时，在树脂中发生反应，该反应由硬化剂触发并且该反应导致在树脂中产生交联，从而引起混合物硬化。

如已经提到的，所产生的组分混合物可以注入穿过岩石锚杆中的腔。因此，可以使用组分混合物从岩石孔的底部填充岩石孔。模制剂绕锚杆填充孔，并且模制剂还将渗透到岩石中的缝隙中。以这种方式，岩石层被约束并保持在一起，使得坍塌的风险降低。模制剂还用作保护锚杆免受来自环境的影响、比如说例如腐蚀的影响。

因此，最重要的是，加固的品质足够好使得坍塌的风险最小。可以实施拉伸测试以对加固进行控制，但是出于经济和实际的原因，仅对数目非常有限的经实施的岩石加固实施拉伸测试。

US 2011/0070035描述了一种在岩石加固时使用的设备。该设备包括自钻式岩石锚杆，该自钻式岩石锚杆包括流体注入器，该流体注入器具有用于水和两种模制组分的通道。各组分借助于泵来注入，所述泵能够被控制成实现这些组分的期望分配。