专利名称：尖端锚固式带有涂层的矿顶螺栓的制作方法
相关参考申请本申请要求要求于2004年9月24日提交的序列号为60/613150、题目为“Point Anchor Resin Bolt”的美国临时专利申请的优先权。
发明
背景技术：
领域本发明涉及一种利用机械锚固和树脂粘结锚固在钻孔中的矿顶螺栓，尤其是涉及一种承载有膨胀组件和分段树脂压缩层的矿顶螺栓，其中所述分段树脂压缩层在钻孔内部向树脂上施加压缩力。
背景技术：
矿顶通常通过用4至6英尺长的钢质螺栓对该矿顶进行拉伸而得以支撑，其中钢质螺栓被插入在矿顶上钻取出的钻孔内，用于对矿顶上方的无支撑岩层进行加固。矿顶螺栓的端部可以通过让位于该端部上的膨胀组件与岩层接合而机械式锚固在岩层中。替代性地，这种矿顶螺栓可以利用插入钻孔内的树脂粘结材料而粘结在岩层中。替代性地，可以通过同时利用膨胀组件和树脂粘结材料实现机械锚固与树脂粘结的联合。
机械锚固式矿顶螺栓一般包括一个螺接在栓杆一端部上的膨胀组件和一个用于驱动该螺栓的驱动头。一块矿顶板被置于所述驱动头与矿顶表面之间。所述膨胀组件通常包括一个由螺纹环支撑的多刺(multi-prong)壳体和一个螺接在螺栓端部上的插头。当壳体上的刺与钻孔周围的岩石发生接合，并且螺栓环绕其纵轴发生旋转时，插头会在所述栓杆上向下旋动，使得所述壳体发生膨胀而与岩石紧密接合，由此将螺栓以拉伸状态置于所述膨胀组件与矿顶表面之间。
当使用了树脂粘结材料时，这种树脂粘结材料会渗入周围的岩层，从而将岩层粘结为一体，并且将矿顶螺栓牢固地保持在钻孔内部。树脂一般被以双组件塑料盒形式插入矿顶钻孔内，其中所述双组件塑料盒具有一个盛装可固化树脂成分的组成部分和另一个盛装固化剂(催化剂)的组成部分。这种双组件树脂盒被插入钻孔的盲端内，并且矿顶螺栓被插入钻孔内，以便使得矿顶螺栓的端部刺破所述双组件树脂盒。通过使得矿顶螺栓环绕其纵轴进行旋转，树脂盒内部的隔室被弄破，并且内容物发生混合。树脂混合物会填充在钻孔壁与矿顶螺栓杆之间的环形区域。混合树脂发生固化并且将矿顶螺栓粘结在周围的岩石上。矿顶钻孔的典型直径是一英寸。利用树脂粘结进行锚固的矿顶螺栓的直径常常是3/4英寸，并且更新近为5/8英寸。矿顶螺栓通常在钻孔内部居中，从而形成一个圆环区域，该圆环区域中将填充粘结树脂。较大直径的螺栓(3/4英寸)比5/8英寸螺栓提供的性能优点在于，在钻孔壁与3/4英寸螺栓之间形成的圆环区域小于在钻孔壁与更小直径螺栓之间形成的圆环区域。在螺栓与钻孔壁之间形成较小的圆环区域改善了树脂和催化剂在该圆环区域中发生的混合。此外，当树脂盒通过插入矿顶螺栓并且在大于1/8英寸的圆环区域中发生旋转而被弄破时(针对安装在一英寸钻孔中的直径小于3/4英寸的矿顶螺栓而言)，破裂的盒会影响树脂与催化剂发生混合。混合不充分会导致树脂固化较差，并且会导致螺栓与钻孔壁之间的粘结强度不足。当形成所述盒的塑料薄膜在钻孔中留存在周围岩石附近并因而阻断在树脂与钻孔壁之间的预期机械锁合时，会发生“戴手套(glove fingering)”现象。此外，与较大直径的螺栓相比，利用5/8英寸螺栓在一英寸钻孔中形成的较大圆环区域需要更多的树脂来将螺栓粘结在岩石上，由此增加了安装较小直径螺栓的成本。尽管可以按比例地将钻孔尺寸减小至小于一英寸，但是并不实际。所使用的矿顶钻取设备通常用于钻取出一英寸的钻孔。还有，在矿顶上钻取较小直径的钻孔存在相当大的技术难题。
尽管利用直径小于3/4英寸的矿顶螺栓具有这些缺点，但是较小直径的矿顶螺栓仍旧越来越流行。5/8英寸螺栓比3/4英尺螺栓更轻和更便于使用，并且可以以较低的成本制造。一种用于克服需要过多树脂并且避免安装在一英寸钻孔中的较小直径螺栓发生“戴手套”问题的解决方案已经在一种建议的矿用螺栓中提供，如公开号为2005/0134104的美国专利申请中所公开的那种矿用螺栓，这种矿用螺栓包括一根形成矿顶螺栓主体结构的细长杆。位于驱动头与螺栓端部之间的一部分杆上涂布有一个材料层，该材料层的比重低于杆的比重，比如聚酯。这种聚酯涂层可以具有外部纹路，外部纹路可以有助于树脂在矿顶钻孔中发生混合。矿顶螺栓上的涂层还有助于在使得螺栓重量的增加最小化的条件下填充圆环区域的一部分，并且减少用于将螺栓粘结在岩层上所需的树脂量。这种带有涂层的矿顶螺栓可以由具有厚度大约为1/16英寸的聚酯涂层的5/8英寸的金属杆制成。带有涂层的矿顶螺栓仅利用树脂粘结来将矿顶螺栓锚固在岩层上。
但是，已经发现对矿顶螺栓进行机械锚固和树脂粘结联合起来能够提供更好的矿顶控制。具有带膨胀壳体和插头的膨胀组件的矿顶螺栓由一块板固靠在矿顶表面上。旋转螺栓会使得树脂成分发生混合并且使得膨胀壳体发生膨胀。树脂混合物环绕在膨胀组件和几英寸长的矿顶螺栓周围。当树脂混合物发生硬化时，螺栓由树脂和膨胀组件锚固在岩层上。在某些利用树脂粘结和膨胀组件的联合得以锚固的矿顶螺栓中，使用了一个装置来延迟膨胀组件与矿顶螺栓之间的相对旋转，直至树脂发生硬化，从而使得螺栓可以在树脂开始硬化之后受到拉伸。一个防旋转装置防止了膨胀组件中的插头与螺栓之间发生相对旋转，从而使得插头不会在树脂成分的混合过程中在螺栓上向下旋动。一种合适的防旋转装置是延伸穿过所述插头的剪切销。树脂成分在膨胀组件的壳体发生膨胀之前得以彻底混合。螺栓的端部抵靠在所述销上，以防止在螺栓进行旋转来使得树脂成分发生混合的过程中插头在螺栓上开始向下运动。一旦树脂开始固化，作用在所述剪切销上的力将超过其强度，并且螺栓的继续旋转会剪断所述销，并且容许所述插头在螺栓上向下移动，使得膨胀组件的壳体向外膨胀，来抓持住钻孔壁。
对于利用机械锚固和树脂粘结的联合得以锚固的矿顶螺栓和利用树脂得以锚固的带有涂层的矿用螺栓来说，所希望的是将树脂保持在钻孔的上部区域中。但是，将树脂留存在矿顶螺栓的上部附近是一个问题。已经提出的一种解决方案是在矿顶螺栓的端部与矿顶之间的某一位置处包括一个树脂留存垫圈，用于限定出树脂可以在其中流动的圆环区域。承载有树脂留存垫圈的矿顶螺栓的上推力可以在树脂上施加一个液压力，从而将其约束在矿顶螺栓端部处的受限圆环区域内部，并迫使这些树脂进入钻孔内侧面上的裂纹和裂缝内和周围岩层中，由此更为牢固地将矿顶螺栓锁定在岩层内部。但是，这种树脂留存垫圈在阻止树脂沿着螺栓向下流动的能力方面有限。尽管树脂留存垫圈可以承受在矿顶螺栓弄破树脂囊时产生的液压力，但是矿顶螺栓却无法迫使树脂向上回流入钻孔内。
因此，仍旧需要这样一种矿顶螺栓，其采用了机械锚固和树脂粘结的联合来将矿顶螺栓锚固在钻孔中(尤其针对诸如5/8英寸的较小直径矿顶螺栓)，其中利用螺栓来对树脂混合和分布加以控制。
发明内容
所述需求利用本发明中的矿顶螺栓得以满足，这种矿顶螺栓包括一根细长杆，该细长杆具有一个螺纹端和一个驱动端。一个由膨胀壳体和插头组成的膨胀组件被螺接在所述螺纹端上。一个分段的树脂压缩层覆盖住螺纹端与驱动端之间的一部分细长杆。这个分段层包括大量的锥形段，同时各段均具有一个厚于第二部分的第一部分。各段还均包括外部螺纹，该外部螺纹不与相邻段上的螺纹连续。各段的表面均可以带有纹路，比如带有大量在所述第一与第二部分之间延伸的隆起。分段层还可以包括一个锥形部分，该锥形部分从最为接近膨胀锚固件的端部段的第一部分锥形延伸至一个与其间隔开的位置。这种矿顶螺栓还可以包括一个邻近所述分段层的端部的树脂保持环，其中所述端部最为接近驱动端。所述细长构件可以是一根光滑的杆或者一根带有纹路的杆，比如螺纹钢筋。所述分段树脂压缩层可以由一种聚酯材料制成。
当本发明中的矿顶螺栓被安装在矿顶钻孔中时，一个易碎的可固化树脂盒被插入该钻孔内。矿顶螺栓被插入所述钻孔内并且剌破所述树脂盒。矿顶螺栓沿着其纵轴进行旋转，以便使得树脂压缩层有助于使得所述树脂盒中的内容物发生混合，并且将树脂压缩在该矿顶螺栓与钻孔壁之间。所述螺栓的旋转会导致膨胀组件与钻孔壁发生接合。所述膨胀组件可以包括一个延迟机构，用于延迟该膨胀组件发生膨胀来与钻孔壁接合的时间。所述树脂压缩层包括大量的锥形段，其中各段上的较厚部分在钻孔内部对树脂进行压缩。此外，各段的表面均包括一条螺纹，该螺纹通过所述矿顶螺栓朝向螺纹端进行旋转而推动树脂。
本发明中的矿顶螺栓可以通过提供一根细长杆并且在杆的端部之间的杆上施加一个分段层而制成。一个膨胀组件被螺接在所述杆的一个端部上，并且一个驱动头被固连在另一端部上。所述分段层可以为聚酯层，并且可以通过注射成型施加在所述杆上。
附图简要说明
图1是本发明中的矿顶螺栓的侧向正视图，该矿顶螺栓具有一个分段树脂压缩层、膨胀组件、树脂保持环以及驱动头；图2是图1中所示矿顶螺栓从另一侧面看到的侧向正视图；图3是图1中所示矿顶螺栓沿着线3-3的剖面图；
图4是图1中所示树脂保持环的平面视图；图5是本发明中的另外一个矿顶螺栓实施例的侧向正视图，其中分段树脂压缩层包括一个锥形端部；图6是一个侧向正视图，此时处在用于安装本发明中的矿顶螺栓的方法中的一个步骤中，示出了位于钻孔端部处的树脂盒，该树脂盒用于由膨胀组件剌破；图7是一个类似于图6的视图，示出了通过旋转所述螺栓而使得刺破盒中的成分发生混合；图8是在实验室内针对本发明中的矿顶螺栓获得的矿顶螺栓挠曲量相对于载荷的图表；而图9是一个针对矿山实际测试(for a mine test)的类似于图8的图表。
具体实施例方式
通过下面接合附图的描述，将获得对本发明的完整理解，贯穿这些附图，相似的附图标记指示相似的部件。
为了在下文中描述的目的，涉及本发明的词语“上侧”、“下侧”、“右侧”、“左侧”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”以及相关衍生词语均指的是附图中的方位。但是，需要理解的是，本发明可以假定其它替代性变型和步骤顺序，明确表示反对的地方除外。还需要理解的是，在附图中图示和在下文中描述的具体装置和工艺是本发明的示例性实施例。涉及在本文中所公开实施例的具体尺寸和其它物理特性不能被认为是加以限制。
参照附图，尤其是参照图1-3，在这里示出了一根矿顶螺栓10，该螺栓10用于固定在岩层14中钻取出的钻孔12内，从而支撑位于地下洞穴如矿道等等上方的岩层14。钻孔12在岩层14内钻取至预定深度，该预定深度取决于即将由矿顶螺栓10提供的载荷承载性能。
螺栓10包括一根细长杆16，该细长杆16具有一个用于定位在钻孔12的上侧盲端20中的螺纹端18和一个驱动端22，该驱动端22具有一个从钻孔12的敞口端延伸至矿道内的驱动头24。一块顶板或者承载板26在螺栓10的端部22上由驱动头24保持住。驱动头24通常包括一个肩台28和大量的驱动面30。杆16、顶板26和驱动头24一般由钢制成。一个膨胀组件32被螺接在螺栓10的螺纹端18上。在图1-3中示出的膨胀32包括一个膨胀壳体34，该膨胀壳体34具有一个呈环或者套圈构造的基部36，大量向外延伸的膨胀瓣38被一体式固连在该基部36上，其中膨胀瓣38相互间隔开并且具有自由端部。一个锥形插头40在杆16上被螺接入膨胀壳体34的内侧。该锥形插头40被构造成通过螺栓10发生旋转而朝向膨胀壳体34的基部36向下移动，同时膨胀瓣38向外弯曲而与岩层14发生抓持接合。其它可以用在本发明中的膨胀壳体组件包括卡箍型壳体(bail type shells)，其中两个膨胀瓣由一个卡箍支撑起来，该卡箍在矿顶螺栓的端部上方延伸，并且防止膨胀瓣的膨胀相对于所述螺栓发生轴向移动，直至需要发生轴向移动。此外，膨胀组件32可以包括一个止挡机构(未示出)，比如在授权给Calandara Jr.的美国专利No.4419805中公开的止挡机构，在此作为参考将该美国专利包括在本发明中。具有止挡装置的膨胀壳体组件防止了所述壳体组件在利用螺栓使得树脂发生混合的阶段中发生膨胀。当施加到螺栓上的转矩超过一个取决于用于混合粘结材料的时间的预定转矩时，所述止挡装置发生断裂，并且所述膨胀壳体组件由此随着插头在螺栓上向下旋动而自由地膨胀至与钻孔的壁抓持接合。在任何这些膨胀壳体组件中，螺栓10被机械锚固和粘结在所述钻孔中，以防止膨胀组件32发生滑动，从而使得所述螺栓保持处于拉伸状态以支撑起岩层14。
位于螺纹端18与驱动端22之间的一部分细长杆16上覆盖有一个树脂压缩层42。细长杆16可以是一根光滑的杆或者带有纹路的杆，比如螺纹钢筋，在这里的附图中示出了一根光滑的杆。在本发明的一个实施例中，树脂压缩层42从一个大约与膨胀组件32的下端部相距一英寸的位置处开始沿四脚矿顶螺栓10的长度向下延伸大约十六至二十英寸。依据矿顶锚固的需要，其它长度的树脂压缩层42可以相对于螺栓10的长度加以选择。
树脂压缩层42包括大量的锥形段44。各个锥形段均具有一个第一部分46，如图3中所示，第一部分46比第二部分48厚。当向螺栓10施加载荷时，锥形段44会产生一个机械楔入力。段44的表面包括一条螺纹50，段44上的各条螺纹丝50均不与相邻段44上的螺纹50连续。螺纹50可以如图(图3)所示带有凸肋，或者可以是光滑的。锥形段44上的螺纹50通过在树脂混合过程中使得螺栓10发生旋转而将树脂向上推入钻孔12内。锥形段44还可以包括纹路，比如大量在第一部分46与第二部分48之间延伸的隆起52。这种纹路还有助于对树脂进行混合和环绕矿顶螺栓10进行分配。
参照图5，一个树脂保持环54还可以被用来在树脂压缩层42的位置将树脂保持在螺栓与钻孔之间的圆环区域内部。树脂保持环54可以呈带有凹陷部分56的大体圆形，这样容许当环54被压缩在钻孔12内部时对环54的直径进行调节。
在图5所示的本发明另一实施例中，一根矿顶螺栓110包括一个树脂压缩层142，该树脂压缩层142具有大量的锥形段44和一个锥形端部144，该锥形端部144从端部段44a延伸至一个与螺纹端18间隔开的位置。这个锥形部分144使得锥形段44与细长杆16之间平滑过渡，并且易于将螺栓110插入钻孔内。在下文中，所有用于矿顶螺栓10的附图标记均适用于矿顶螺栓110。
本发明中的矿顶螺栓10可以通过利用一种可流动聚酯对细长杆16进行涂布而制成，从而使得涂层的厚度为比如大约至少1毫米。容许聚酯在细长杆16上硬化，并且对聚酯的外侧进行纹路处理以形成螺纹50和隆起52。涂敷步骤可以通过对聚酯进行浸渍涂布、注射成型和/或热锻而进行，从而在由高密度材料(比如钢)形成的内部细长杆16上形成一个由低密度硬质涂层形成的外层树脂压缩层42。由于树脂压缩层42一般由聚酯制成，所以被用作树脂压缩层42的低密度硬质涂层会在重量增加最小化的条件下增加一部分螺栓10的总体直径。因此，在与用在细长杆16中的金属相比实现了聚酯重量优点的同时，这种合成螺栓10可以被有益地加工成通过在树脂压缩层42所在位置处的螺栓与钻孔12周围的岩石14之间形成一个较小的圆环区域来提供改善的树脂混合。同样，在圆环区域的尺寸较小的条件下，将螺栓10粘结在钻孔12内部所需的树脂较少，同时在混合之后遗留下的破碎树脂包装薄膜的尺寸和数量相应地减少。
在本发明的一个实施例中，细长杆16是一根光滑的杆，并且聚酯涂层通过模制成型而制成，以便形成隆起52和螺纹50。一般来说，所述涂层的厚度足以以小于1/8英寸或者小于1/16英寸缩小树脂压缩层与钻孔壁之间的圆环区域。这样就减小了矿顶螺栓10的总体重量，尤其是如果所述涂层是一种低密度聚酯时，比如大约为2.0克/毫升或者更小，更是如此。
参照图6和7，按照本发明，矿顶螺栓10可以被安装在矿顶中，从而提供对岩层14的支撑作用。在一个用于支撑矿顶的方法实施例中，通过将一个易碎的树脂盒58插入钻孔12内并且将矿顶螺栓10插入钻孔12内，矿顶螺栓10得以安装。矿顶螺栓10包括一根细长杆16，该细长杆16具有一个螺纹端18和一个驱动端22，一个膨胀组件32被螺接在该螺纹端18上，而所述驱动端22延伸出钻孔12之外。一个树脂压缩层42覆盖住位于驱动端22与膨胀组件32之间的一部分细长杆16。当矿顶螺栓10的螺纹端18与树脂盒58发生接触时，盒58破裂释放出可固化的树脂60。矿顶螺栓10环绕其纵轴旋转，从而使得膨胀组件32、树脂压缩层42以及细长杆16的任何外露部分对树脂盒58中的内容物进行混合。树脂压缩层42中的锥形段44在矿顶螺栓10的外部与钻孔壁之间对树脂60进行压缩。膨胀组件32可以包括一个止挡机构，该止挡机构有助于螺栓10与插头40之间的相对旋转，直至向螺栓10的驱动端22施加一个超过预定转矩的转矩。在该转矩下，由固化树脂60向插头40提供的旋转阻力会破坏所述止挡机构。当达到使得所述止挡机构断裂的转矩时，树脂混合操作结束，并且插头40向下进入膨胀壳体34内。以这种方式，壳体34的膨胀被延迟直至树脂60得以混合，但是并不延迟到树脂60在钻孔12中完全固化之后。所述止挡机构包括任何合适的装置，只要该装置能够限制插头40在螺栓10上的轴向运动越过螺栓10的螺纹端18上的预定点即可，比如适合于保持在插头40内部的可断裂阻挡构件(比如剪切销)。
树脂压缩层42在矿顶螺栓10的安装过程中和在矿顶螺栓10被安装在矿顶中之后发挥若干功能。当螺栓10环绕其纵轴进行旋转时，位于树脂压缩层上的螺纹50会朝向钻孔12的盲端20向上推动树脂。所希望的是将树脂60留存在钻孔12的盲端20处，以确保矿顶螺栓10与周围岩石14之间的良好粘结，并且将锚固功能集中在螺栓10的螺纹端18处。在矿顶螺栓10与钻孔壁之间的圆环区域中需要足够的树脂来完全填充该圆环区域，并且容许某些树脂60填充在岩石14中的裂纹和裂缝中，以增强岩石14与矿顶螺栓10之间的互锁作用。此外，这种螺栓利用机械组件(膨胀壳体)和树脂粘结的联合得以锚固，机械/树脂锚固的位置与矿顶表面间隔开会形成一种“尖端锚固件(point anchor)”，该尖端锚固件容许螺栓在机械倒脂尖端锚固件与矿顶表面之间受到拉伸。将树脂留存在螺栓的上端部处是实现可拉伸的尖端锚固系统所必需的。
树脂压缩层42还用于树脂58进行混合。螺纹50和隆起52提供了混合表面来增强对可固化树脂58进行混合。树脂压缩层42的分段设计也提供了增强混合作用的表面中断。
通过向所述矿顶螺栓施加载荷，段44的锥形表面会产生机械楔入力，该力抵抗将螺栓10从钻孔中拔出。各个段44的较厚部分(上端部)46均朝向钻孔壁对树脂58进行压缩。
在某些应用领域，图5中示出的矿顶螺栓110具有一个带有锥形端部144的树脂压缩层142，从而改善了在矿顶钻孔12中的安装操作。锥形端部144提供了一个从杆16至树脂压缩层142的过渡表面，这样易于插入钻孔12内。
为了检测本发明中的矿顶螺栓的性能，进行了一些测试。
在根据本发明制成的螺栓上进行实验室拉伸试验。使用了四根根据本发明制成的螺栓。对于其中的两根螺栓，在涂布树脂压缩层之前，利用一块布对细长杆进行擦拭以去除诸如油污、灰尘或者油脂这样的污物。其余两根杆在涂布之前没有进行清洁。这些螺栓被安装在螺纹钢钻孔中，并且利用从宾夕法尼亚州匹兹堡市的Jennmar公司购买的Insta′l 2树脂盒(两分钟凝胶时间，1英寸直径×13英寸长)树脂粘结在一个22英寸的钻孔中。螺栓机械推力被设定为3000磅。在树脂固化之后，承载着膨胀组件的螺栓端部被切除，并且在液压拉伸设备中对所述矿顶螺栓的其余部分进行测试，从而测定出变形量与载荷的函数关系。测试的目的在于测定出将树脂压缩层从细长杆上剥离下来所需的载荷。拉伸测试的结果在图8中示出。螺栓A和B(洁净螺栓)在每英寸平均单位强度为806磅的条件下显现出的最大载荷分别为13000磅和13500磅。螺栓C和D(未清洁)在每英寸平均单位强度为683磅的条件下显现出的最大载荷分别为12000磅和10500磅。
本发明中的矿顶螺栓与现有技术中的螺栓一起在煤矿矿顶中针对变形量进行测试。本发明中的两根螺栓在树脂压缩层的端部处包括一个锥形部分，而另外两根螺栓不具有锥形部分。为了进行比较对现有技术中的三根螺栓进行测试(从Jennmar公司获得的Insta′l 2螺栓)。
用于粘结所有螺栓的树脂是凝胶时间为1分钟的H2树脂。本发明中的矿顶螺栓利用1英寸直径×14英寸长的树脂盒进行安装，而现有技术中的螺栓利用1英寸直径×20英寸长树脂盒进行安装。与现有技术中的螺栓相比，安装本发明中的螺栓需要较少的旋转操作。与不具有锥形部分的螺栓相比，具有锥形端部的螺栓更易于插入钻孔内。拉伸测试的结果在图9中示出。对于高达10-11吨的载荷来说，本发明中的螺栓(“A”不带有锥形部分，“B”带有锥形部分，“Average”它们的平均值)和现有技术中的螺栓均显现出相似的变形。在更高的载荷下，本发明中的螺栓显现出更大的变形量，这是因为树脂压缩层从细长杆上发生了剥离。
尽管已经参照特定的矿顶螺栓实施例以及相关方法对本发明进行了描述，但是本技术领域中那些熟练人员可以在不脱离本发明的实质和范围的条件下对本发明进行修改和变型。因此，前面的详细描述用于例证目的而非限制目的。本发明由所附权利要求加以限定，并且所有落入权利要求的含义和等效范围之内的针对本发明的变化均被包含在这些权利要求的范围之内。
权利要求
1.一种矿顶螺栓，包括一根细长杆，具有一个螺纹端和一个驱动端；一个膨胀组件，位于所述螺纹端上；以及一个分段的树脂压缩层，覆盖在所述螺纹端与驱动端之间的所述细长杆的一部分上。
2.如权利要求1中所述的矿顶螺栓，其特征在于所述分段层包括大量的锥形段，各段均具有一个厚于第二部分的第一部分。
3.如权利要求2中所述的矿顶螺栓，其特征在于各端均包括一条螺纹。
4.如权利要求3中所述的矿顶螺栓，其特征在于各条所述螺纹均不与一相邻段上的螺纹连续。
5.如权利要求2中所述的矿顶螺栓，其特征在于各所述段的表面均带有纹路。
6.如权利要求5中所述的矿顶螺栓，其特征在于所述纹路包括大量在所述第一与第二部分之间延伸的隆起。
7.如权利要求2中所述的矿顶螺栓，其特征在于所述分段层还包括一个锥形部分，该锥形部分从端部段上的第一部分锥形延伸至一个远离所述螺纹端的位置。
8.如权利要求1中所述的矿顶螺栓，还包括一个树脂压缩环，该压缩环在所述驱动端附近与所述端部分段层邻接。
9.如权利要求1中所述的矿顶螺栓，其特征在于至少由所述分段层覆盖住的那部分细长杆是光滑的。
10.如权利要求1中所述的矿顶螺栓，其特征在于所述分段层由聚酯制成。
11.在一种矿顶螺栓系统中，包括(i)一个矿顶螺栓和(ii)可固化树脂，其中，所述矿顶螺栓包括一根细长杆，该细长杆的一个端部上螺接有一个膨胀组件，而另一端部具有一个驱动头，所述可固化树脂用于将所述矿顶螺栓固定在钻孔中，改进之处包括一个分段的树脂压缩层，覆盖在所述细长杆的螺纹端与另一端部之间的所述细长杆的一部分上。
12.如权利要求11中所述的矿顶螺栓系统，其特征在于所述分段的树脂压缩层包括大量的锥形段，各段均具有一个厚于第二部分的第一部分。
13.如权利要求12中所述的矿顶螺栓系统，其特征在于所述树脂被压缩在所述压缩层的较厚第一部分与一钻孔壁之间。
14.一种用于将矿顶螺栓安装在矿顶钻孔中的方法，包括下述步骤将一个易碎的可固化树脂盒插入钻孔内；将一根矿顶螺栓插入所述钻孔内，该矿顶螺栓包括一根细长杆，该细长杆具有(i)其上螺接有一个膨胀组件的螺纹端，(ii)一个延伸至所述钻孔之外的驱动头，以及(iii)一个树脂压缩层，该树脂压缩层覆盖在所述驱动头与膨胀组件之间的细长杆的一部分上；刺破所述树脂盒；以及旋转所述矿顶螺栓，以便使得所述树脂压缩层对树脂盒中的内容物进行混合，并将树脂压缩在所述树脂压缩层与钻孔壁之间，而且使得所述膨胀组件与钻孔壁发生接合。
15.如权利要求14中所述的方法，其特征在于所述树脂压缩层包括大量的锥形段，各段均具有一个厚于第二部分的第一部分，借此较厚部分在钻孔内部对树脂进行压缩。
16.如权利要求15中所述的方法，其特征在于各段的表面均包括一条螺纹，借此所述矿顶螺栓的旋转会朝向所述螺纹端推动树脂。
17.一种制造矿顶螺栓的方法，以任意顺序包括下述步骤提供一根细长杆；在所述杆的端部之间的一部分上向该杆施加一个分段的层；将一个膨胀组件螺接在所述杆的一个端部上；以及将一个驱动头固连在所述杆的另一端部上。
18.如权利要求17中所述的方法，其特征在于所述分段的层通过注射成型施加在所述杆上。
19.如权利要求18中所述的方法，其特征在于所述分段的层由聚酯制成，而所述杆由金属制成。
20.如权利要求17中所述的方法，其特征在于所述分段的层包括大量的锥形段，各段均具有一个较厚部分和一个较薄部分。
全文摘要
一种树脂粘结矿顶螺栓，具有一根细长杆，该细长杆带有一个位于一端部处的驱动头和一个螺接在另一端部上膨胀锚固件。一个分段的树脂压缩层在所述膨胀锚固件的下方覆盖住杆的一部分。当所述矿顶螺栓利用可固化树脂安装在矿顶钻孔中时，树脂压缩层会对树脂进行混合并且部分地填充所述钻孔，从而使得锚固所述螺栓所需的树脂量减少。所述层中的各段均呈锥形，以便与所述钻孔一起在树脂上产生一个楔入力。所述膨胀锚固件能够在树脂开始硬化时发生膨胀，从而对所述螺栓进行拉伸。
文档编号E21D21/00GK1800584SQ200510119928
公开日2006年7月12日 申请日期2005年9月26日 优先权日2004年9月24日
发明者J·C·斯坦克斯, J·G·奥德森 申请人:简恩马股份有限公司