专利名称：岩石锚固方法和岩石锚杆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1所述的岩石锚固方法。本发明还涉及一种根据权利要求6所述的岩石锚杆。
背景技术：
的描述从US-A-4459067(Atlas Copco AB)已知一种具有一管状锚杆部分的岩石锚杆，这种岩石锚杆具有一封闭的剖面，并且这种岩石锚杆被用于在岩石结构中的一钻孔内进行膨胀，以便在所说钻孔内抵靠着该钻孔形成支撑。
在管状锚杆部分的膨胀状态下，先前已知的岩石锚杆能够支撑荷载，以便例如在挖遂道、采矿、钻地道或类似情况下稳定岩石结构的一岩石表面。
发明的目的和最重要的特征本发明的一个目的是进一步改善岩石锚固方法，在这种方法中，使用了上面提到的US-A-4459067中所描述的普通种类的岩石锚杆。
本发明的又一个目的是提供一种岩石锚杆，如开头所述，这种岩石锚杆在提供良好的经济实惠的同时允许安全可靠的使用并且具有多种用途。
根据本发明的方法，通过这样确定管状锚杆部分的长度，即，当在钻孔内进行牵引时，使得管状锚杆部分的抵靠着钻孔内壁来支撑的那些部分之间所产生的最大摩擦力被限制在一预定的最大值之下，来实现这些目的。
以这种方法，实现地是，具有一管状锚杆部分的岩石锚杆能够被如此制造和加工，即，使得巨大的牵引力不致造成岩石锚杆断裂，但取而代之的是，导致管状锚杆部分的受控滑动，即，在钻孔内滑动一受限距离，所说的巨大牵引力是指岩石锚杆通常会遭受在岩石结构中有力的但片刻的受限移动，其目的在于稳定该岩石结构，因此，岩石锚杆还能够基本上抵抗住与滑动之前相同的荷载，从而可以容忍岩石结构中的这种移动。
此外，本发明的优点在于，由于有意地导致屈服，因而允许岩石以受控方式移动，从而除了能够避免岩石锚杆失灵之外，还能够减少岩石锚杆每个表面单元的数量，并且能够缩小所使用的岩石锚杆的尺寸大小。因此，不需要以夸张的和更昂贵的方式来稳定岩石结构。
优选地是，根据至少一次测量结果来确定管状锚杆部分的长度，所说的至少一次测量是在相同的或相应的岩石结构中的至少一个钻孔中对至少一个岩石锚杆进行牵引期间预先形成的，所说的至少一个岩石锚杆具有预定长度的一管状锚杆部分。
从由这次牵引测量或这些牵引测量得出的值着手，因此，能够制造用于起稳定作用的岩石锚杆，且该岩石锚杆被加工成在有关管状锚杆部分的长度方面具有足够的尺寸，以便在预期的荷载状态下实现有意的滑动。
优选地是，所说的预定值是管状锚杆部分的屈服点荷载，这意味着以有利的方式使材料最优化至现状。本领域技术人员通过自己去进行先前已知的荷载试验，能够确定这里所预期的岩石锚杆的管状锚杆部分的屈服点荷载。
优选地是，进行许多次牵引试验，例如5-10次牵引试验，以便获得更可靠的一些值，从而进行加工。从这样的许多次牵引试验的结果着手，当将要被用于每个岩石锚杆的管状锚杆部分的长度将被确定时，仔细考虑结果中的分布状态，以便确定屈服点的极限。
在较大的分布状态下，屈服点通常必然有较大极限。在那种情况下，适当地是，对岩石锚杆的尺寸大小进行这样的加工，即，从牵引试验的平均值着手，使得计算出的最大摩擦力例如为60％-70％的屈服点荷载。在较小的分布状态下，这同样将被看作是正常的分布状态，从牵引试验的平均值着手，计算出的最大摩擦力可以为80％-90％的屈服点荷载。应当注意到，这是示例性的，并且可以考虑其它一些值，这也位于本发明的范围内。
此外，优选地是，管状锚杆部分的长度被这样确定和加工，即，使得所说的摩擦力超过一预定的最小值，以便在较小威力的岩石移动的情况下，避免不必要的滑动。
通过本发明通过具有相应特征的岩石锚杆来实现相应的优点。通过发明的岩石锚杆，能够控制巨大的和意外的岩石移动。在滑动之后，岩石锚杆承受荷载的能力基本上与滑动之前它所承受荷载的能力相同。
一种用于执行所说方法的设备包括用于接合一岩石锚杆的装置，所说的岩石锚杆具有一管状的锚杆部分，用于插入到一钻孔中并且在该钻孔内进行膨胀；用于向所说岩石锚杆施加一牵引力的装置；用于对所说岩石锚杆的滑动进行检测的装置，所说的滑动是由于所说牵引力的应用而产生的；用于检测和测量牵引力的装置，所说的牵引力对应于被检测的滑动。
这种设备允许有效的确定一岩石锚杆的有效长度，在岩石结构较大幅度移动的情况下，所说的岩石锚杆通过滑动从而具有屈服的能力。
现在借助于一些实施例并参照附图，将对本发明进行进一步地描述。
附图简述在附图中
图1表示出了从一岩石结构剖开的剖面图，所说的岩石结构具有根据本发明的一岩石锚杆；图2表示出了一设备，该设备用于执行与岩石锚杆有关的根据本发明的一方法；图3表示出了一顺序，以便对根据本发明的岩石锚固方法进行说明。
实施例的描述在图1中，附图标记1是指一岩石结构，其中，一岩石锚杆2被插入在一钻孔内，该钻孔的内壁由附图标记3来表示。岩石锚杆2包括一管状的可膨胀的锚杆部分4和一张力杆5，该张力杆5通过一连接套筒6与管状的锚杆部分4相邻接。图1中表示出了呈许多的管状剖面5’形式的一张力杆，这些管状剖面5’在一连接套筒5”的帮助下成对的连接在一起。这种结构布置允许在狭窄的巷道中使用具有极大总长度的岩石锚杆，否则，将会使张力杆的长度限制于一段。在钻孔3内，钻孔3的最里面，管状的锚杆部分4包括一终端套筒7。
在钻孔3的外面，照常应用一岩石板片8，通过预先荷载的张力杆5，该岩石板片8抵靠着岩石结构1的外部施加一向内地定向稳定压力。
在图1中，附图标记9表示岩石结构中的一裂缝，以便在某种程度上说明岩石结构1的内在不稳定性。根据本发明，倾向于使岩石板片8沿轴向向外发生位移，即，向图1的右边移动，并且倾向于使岩石锚杆遭受到十分强的力的岩石结构的这种移动，导致管状的锚杆部分4抵靠着钻孔3的内壁进行滑动。尤其是，如果由岩石结构的可移动部分施加在岩石锚杆上的力超过一最小值的话，就会发生这种情况。
这样，通过这种滑动，岩石锚杆发生了受控屈服，从而以致于岩石锚杆能够抵抗住岩石结构的移动和很大的力，而不致失灵。
图2中表示出了一设备14，该设备14用于测量存在于与某种挛缩变形有关的某种类型的可膨胀的岩石锚杆中的摩擦力。这种设备打算用于对根据本发明的岩石锚杆的尺寸大小进行加工，尤其是，对管状锚杆部分的长度进行加工。
根据本发明，采取一程序，以便在岩石结构中的许多岩石锚杆的位置确定之前，确定岩石锚杆的管状锚杆部分的有效长度，以便作为一个例子在采矿过程中挖遂道或钻地道时稳定岩石表面。
进行这种测量，以便把呈岩石锚杆10形式的一试验棒插入到正在测量的岩石结构13中的钻孔12里面，所说的岩石锚杆10具有预定长度的管状锚杆部分。适当地选定管状锚杆部分的长度，以便岩石锚杆在管状锚杆部分的屈服点之下的一个力的作用下实现安全地滑动。如果在获得滑动之前达到屈服点，那么，就会选择一新的岩石锚杆，该新的岩石锚杆具有更短的管状锚杆部分11。
用于测量的设备14包括一张力杆15，该张力杆15用于邻接可膨胀的管状锚杆部分；一支撑部分16，该支撑部分16用于抵靠着岩石结构的侧面；一接合部分17，该接合部分17用于接合张力杆15；一牵引机构18，例如具有液压装置，该牵引机构18用于把牵引力施加到岩石锚杆9上。一控制单元19自动检测所施加的牵引力并且检测当发生滑动时在哪儿发生牵引力。
从测量的结果着手，所说的测量结果能够被转换成管状锚杆部分的每个长度单元的摩擦力，岩石锚杆的尺寸大小能够被加工成具有足够长度的管状锚杆部分，从而，牵引力作为一个例子对应于约60％-90％的所说屈服点荷载，所说的牵引力与所选的岩石锚杆的滑动相对应，所说的岩石锚杆具有选定长度的管状锚杆部分。
图3中表示出了执行根据本发明的方法的一顺序。
位置20表示所说顺序的开始。
位置21指的是把一管状的岩石锚杆插入到岩石结构中的一预先钻好的钻孔中并且使该岩石锚杆膨胀，所说的岩石锚杆具有某种预定长度。
位置22指的是沿轴向向外牵引岩石锚杆。
位置23指的是对岩石锚杆的滑动和牵引力进行检测，检测在哪儿发生滑动。
通过虚线26表示能够进行多次牵引试验。
位置24指的是，或者通过在表格、图表等中进行手动控制，或者自动地通过被连接到控制单元的一回路，来计算出一岩石锚杆的管状锚杆部分的长度。从一次牵引试验或多次牵引试验着手执行这种计算，并且把这种计算与在位置22-24中所进行的检测相结合。
位置25指的是所说顺序的终结。
可以在所附权利要求的范围内对本发明进行修改。因此，能够以其它方式来设计用于执行所说方法的设备，只要这种设备包括用于施加牵引力、在发生滑动时检测滑动和测量牵引力的这样一些装置。
优选地是，当对根据本发明的岩石锚杆的尺寸大小进行加工时，屈服点被用作参考。然而，不排除另外的对于岩石锚杆来说意义重大的其它一些值，能够利用这些值来对岩石锚杆进行加工。作为一个例子，岩石锚杆的抗断荷载能够被使用，其中，岩石锚杆的管状部分的尺寸大小能够被加工成具有与摩擦力相对应的长度，所说的摩擦力是抗断荷载的某种确定部分。此外，也不排除从事实着手来进行加工，所说的事实是指摩擦力将包括岩石强度的重要值的某种确定部分。
根据本发明的岩石锚杆可以是不同实施例的岩石锚杆。例如，不排除根据本发明的岩石锚杆包括多于一个管状锚杆部分，这些管状锚杆部分被相继地排列。
权利要求
1.一种提供一岩石锚杆(2)以便对岩石进行锚固的方法，其中，把具有一管状锚杆部分(4)的一岩石锚杆(2)插入到一岩石结构(1)中的一钻孔(3)中，并且使该岩石锚杆(2)在所说钻孔(3)中膨胀形成支撑接触，所说的管状锚杆部分(4)具有一封闭的剖面，其特征在于管状锚杆部分(4)的长度被这样确定，即，当在钻孔(3)内对具有这个长度的一管状锚杆部分的岩石锚杆进行牵引时，使得所产生的最大摩擦力在一预定的最大值之下。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于从一次测量或多次测量着手来确定管状锚杆部分(4)的长度，所说的测量是在相同的或相应的岩石结构中的一钻孔(12)中对至少一个岩石锚杆(10)进行牵引时预先形成的，所说的至少一个岩石锚杆(10)具有预定长度的一管状锚杆部分(11)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所说的预定值是管状锚杆部分的屈服点荷载。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于长度被这样设置，即，使得所说的计算出的最大摩擦力被设置成约60％-90％的所说屈服点荷载。
5.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于所说的长度被这样确定，即，使得岩石锚杆(2)在钻孔中的最小摩擦力超过一预定的最小值，所说的岩石锚杆(2)具有这个长度的一管状锚杆部分(4)。
6.岩石锚杆(2)，包括一管状的锚杆部分(4)，该管状锚杆部分(4)具有一封闭的剖面，所说的岩石锚杆(2)用于插入到一钻孔(3)中，并且使该岩石锚杆(2)在所说钻孔(3)中膨胀形成支撑接触，其特征在于管状锚杆部分(4)的长度被这样加工，即，当在钻孔内对具有这个长度的一管状锚杆部分的岩石锚杆进行牵引时，使得所产生的最大摩擦力在一预定的最大值之下。
7.根据权利要求6所述的岩石锚杆，其特征在于从至少一次测量着手来确定管状锚杆部分(4)的长度，所说的至少一次测量是在相同的或相应的岩石结构中的一钻孔中对至少一个岩石锚杆进行牵引时预先形成的，所说的至少一个岩石锚杆具有预定长度的一管状锚杆部分。
8.根据权利要求6或7所述的岩石锚杆，其特征在于所说的预定值是管状锚杆部分的屈服点荷载。
9.根据权利要求8所述的岩石锚杆，其特征在于长度被这样确定，即，使得所说的最大摩擦力包括约60％-90％的所说屈服点荷载。
10.根据权利要求6-9之一所述的岩石锚杆，其特征在于所说的长度被这样确定，即，使得岩石锚杆(2)在钻孔中的最小摩擦力超过一预定的最小值，所说的岩石锚杆(2)具有这个长度的一管状锚杆部分(4)。
全文摘要
本发明涉及一种提供一岩石锚杆(2)以便对岩石进行锚固的方法，其中，把具有一管状锚杆部分(4)的一岩石锚杆(2)插入到一岩石结构(1)中的一钻孔(3)中并且使该岩石锚杆(2)在所说钻孔(3)中膨胀，以便在所说钻孔(3)中形成支撑接触，所说的管状锚杆部分(4)具有一封闭的剖面。管状锚杆部分(4)的长度被这样确定，即，当在钻孔(3)内对具有这个长度的一管状锚杆部分的岩石锚杆进行牵引时，使得所产生的最大摩擦力在一预定的最大值之下。此外，本发明还涉及一种岩石锚杆。
文档编号E21DGK1957159SQ200580016601
公开日2007年5月2日 申请日期2005年4月18日 优先权日2004年5月24日
发明者F·厄贝里, M·比罗, F·沙雷特 申请人:阿特拉斯科普科凿岩机股份公司