專利名稱：巖石錨固時定位樹脂固定螺栓的設備和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及巖石錨固領域。特別地，本發(fā)明涉及一種進入礦井或地 道頂棚和側(cè)壁內(nèi)的樹脂固定螺栓的定位方法，更特別地，涉及一種樹脂 噴管，用于將樹脂腸膜射入鉆孔。
背景技術：
為了能夠開采某些有價值的礦產(chǎn)和其他地下資源，經(jīng)常需要首先準 備一個礦井或通道，或一些類型的穿過巖石的地下通道以到達要開采的 那種特定的礦藏。
為了使得礦井或地道的頂棚和側(cè)壁能夠適于安全通行，必須在礦井 之外通往礦藏的地方進一步鉆孔，用巖石螺栓和相應的壓力盤來加強巖 石。
通常，這些巖石螺栓通過巖石錨固機利用主鉆在原始的或沒有支撐 的巖石上鉆孔將其固定在需要由巖石螺栓加強的巖石中。同樣的鉆孔設 備通常提供螺栓驅(qū)動器，用于在鉆孔的轉(zhuǎn)頭移出后將螺栓插入孔中。
但是，在安裝巖石螺栓時，簡單的將螺栓插入孔中然后將螺栓通過 壓力盤固定存在一些問題。
螺栓所插入的巖石經(jīng)常含有高腐蝕性、酸性或高鹽流體，這些流體 很容易腐蝕螺栓，使得其加強件的效果變差。
為了克服該問題，采用一個新方法，在巖石錨固時將水泥介質(zhì)注入 巖石鉆孔中，然后安裝螺栓或類似元件進入鉆孔支撐巖石。但是，該方法存在進一步的問題，主要因為水泥的硬化速度相對較 慢，螺栓必須等到水泥硬化充分到能夠?qū)⒙菟ū３衷诳字泻蟛拍芡ㄟ^一 些機械裝置插入鉆孔中。幸運的是，目前更多的巖石錨固方法，采用能 快速硬化的添加劑或類似物，尤其是合成樹脂。
當螺栓將要由樹脂固定在其位置上時，巖石錨固機鉆出螺栓孔，然 后插入樹脂腸膜。在一些情況下，可以插入一串樹脂腸膜。有利的是， 一旦螺栓插入螺栓孔，封閉樹脂腸膜的薄膜或類似物破裂，該撞擊使得 樹脂材料發(fā)生化學轉(zhuǎn)化，因此螺栓和巖石之間能夠?qū)崿F(xiàn)固結(jié)。
目前，為了在螺栓插入連接之前將樹脂腸膜插入鉆孔中，使用一種 加強型的塑料噴管或罩，該裝置與設備一起實現(xiàn)可供螺栓旋入的孔的鉆 進。
人們希望避免樹脂腸膜過早破裂，這必須在將所述腸膜插入所述孔 之前將樹脂腸膜與鉆孔對準。
通常的，為了插入樹脂腸膜，這些加強的塑料型樹脂噴管必須在鉆 從離孔本身一定距離之外鉆孔之后，與螺栓孔對準。
例如，傳統(tǒng)的螺栓孔鉆孔設備由一個操作者操作鉆，鉆的實際鉆頭
在操作位置的至少10-15英尺之外。
本領域技術人員可以想象，操作者在距離需要對準的噴管如此遠的 地方，如果腸膜能夠正確插入孔內(nèi)而沒有破裂，這意味著該工作將是特 別費時、困難以及笨重的。
加強塑料雖然具有一些彈力，但在地下礦井隧道中的艱苦操作環(huán)境 下仍可視作為脆弱的材料。要對準塑料噴管的操作者需要十分小心地正 確定位孔，否則顯然會造成對噴管的損壞。
一旦噴管被損壞，就不再能夠精確的通過噴管噴射或插入腸膜從而 正確進入螺栓孔。
如果噴管損壞，操作者需要到達孔所在的位置，這存在安全風險和/
或會延長螺栓固定的操作時間。
當加強礦井頂棚和側(cè)壁的巖石錨固系統(tǒng)還包括網(wǎng)狀物時，該問題會 變得更明顯。
本領域技術人員可以想象，網(wǎng)狀物為那些在安裝了巖石螺栓的通道 中作業(yè)的人提供了進一步的安全保障。
然而，在巖石加強措施中，網(wǎng)狀物的引入使得將噴管適當?shù)貙抒@ 孔以使得樹脂能夠射入變得更為困難。
理由是，網(wǎng)狀物有一定的尺寸并因此提供一個通道，但通道不一定 與孔直接重合，這意味著噴管不得不以一定的角度或以某種傾斜的形式 插入，這就帶來了噴管的扭曲或損壞的機會，像上述描述的那樣，如果 發(fā)生了這樣的損壞，噴管就不適合再使用，必須更換。
因此，在本領域中需要有一種設備，用于將樹脂螺栓安裝入礦井的 頂棚和側(cè)壁中，需要在離要對準的樹脂噴管一定距離之外操作設備、并 還要經(jīng)常校準噴管進入已經(jīng)被網(wǎng)狀設備部分覆蓋的鉆孔的操作者能夠使 用一種有效和便捷的樹脂噴管。
本發(fā)明的一個目的在于提供一種樹脂噴管，用于將樹脂腸膜射入鉆 孔，克服以上提到的問題和缺陷。
本發(fā)明的進一步目的和優(yōu)點在完整閱讀說明書之后會有清楚的了解。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一種形式， 一種樹脂噴管，該樹脂噴管適于通過將樹 脂腸膜射入鉆孔將樹脂固定螺栓插入礦井的頂棚和側(cè)壁，所述噴管包括-一彈簧，限定了樹脂腸膜可以通行的通道；
一噴管頭，可與上述限定的通道連接，所述噴管頭適于延伸進入鉆 孔；和一連接件，適于緊固在射出樹脂腸膜的巖石錨固設備上。 該方案的優(yōu)點在于，引入了彈簧作為該設備的噴管的主體，結(jié)構簡 單易于制造。
具有簧圈的彈簧具有側(cè)向彈性，噴管不直接接觸預鉆孔，不會使得 噴管頭由于直接插入巖石表面而帶來損壞，噴管能夠彎曲，因此減緩了 操作者不能定位鉆孔而使噴管頭撞擊巖石時帶來的壓力。
可論證地，由于有一系列沿其縱軸的簧圈所帶來的彈簧的內(nèi)在特性， 使得其在當噴管不注意撞擊巖石或有關材料時具有一定的吸收縱向壓力 的能力。
本發(fā)明的簡化結(jié)構的實施例中，僅引入了中央彈簧，限定了樹脂腸 膜能夠穿過的并到達噴管頭的主通道，意味著當操作者找尋或定位預鉆 孔以注射樹脂腸膜于其中困難時，將噴管不注意撞擊到固體巖石，該噴 管能夠吸收該撞擊力，而不會彎曲、扭折或變形。
有利的，當噴管與預鉆孔之間互相定位出現(xiàn)錯誤時可以減小損壞， 避免帶來損害，因此操作者不再需要冒著到達鉆孔位置的風險，如在臨 時專利申請中所提到的那樣存在自身安全風險或至少會延長螺栓安裝時 間。
優(yōu)選的，該樹脂噴管適于通過射入樹脂腸膜進入鉆孔安裝樹脂固定 螺栓入礦井的頂棚和側(cè)壁，該噴管進一步包括一前錐體。優(yōu)選地該前錐 體構造成一端與噴管頭快速配合、另一端與主體彈簧快速配合。
優(yōu)選地，該噴管頭和前錐體之間的配合關系通過配合螺紋實現(xiàn)，并 具有較寬的轉(zhuǎn)圈或環(huán)圈。
更進一步的，前錐體與帶有主體彈簧的噴管頭相互連接的配合關系， 當與其配合的主體彈簧具有一種螺紋方案時，該前錐體上的螺紋尺寸基 本上與主體彈簧上的轉(zhuǎn)向或環(huán)向螺紋相似。
該方案的優(yōu)點在于，樹脂噴管的安裝或拆卸可以不需要任何好的技
巧，或不需要特殊工具或操作技巧。
有利的是，由于具有寬螺紋，保證了該設備能夠便于清洗，同時可 以有效方便的互相連接。通過彈簧的轉(zhuǎn)圈或環(huán)圈與前錐體的內(nèi)螺紋相匹 配，不需要中間連接件或工具。該彈簧能夠直接連接到前錐體上，從而 直接連接到噴管頭上。
優(yōu)選地，彈簧的另一端限定了本發(fā)明進一步實施例的樹脂噴管的主 體，具有一個支持件，連接或容許樹脂噴管容易安裝在操作設備上，該 操作設備用于將樹脂腸膜射入預鉆孔內(nèi)。該支持件可以優(yōu)選地包括一轂 元件，該轂元件幫助噴管頭連接到用于射入樹脂腸膜的設備上。
在由主體彈簧限定的通道中，前錐體和支持件的相互連接構成樹脂 腸膜通過該設備的完整的通道，加強的塑料導管能夠穿過該限定通道， 優(yōu)選地所述導管能夠穿過該限定通道。
本發(fā)明的另一個形式為，提供一種樹脂噴管，該樹脂噴管適于通過 將樹脂腸膜射入鉆孔將樹脂固定螺栓插入礦井的頂棚和側(cè)壁，所述噴管 包括
一主體，限定一通道，樹脂腸膜可以穿過該通道；
一壓縮彈簧，適于當所述噴管與鉆孔對準過程中，所述噴管不注意 撞擊到待加強的巖石或相關材料時適于吸收縱向撞擊力；
一拉伸彈簧，適于容許主體具有側(cè)向彈性，以致于在所述噴管不能 夠直接垂直于鉆孔對準插入之處，避免對所述噴管帶來損壞。
優(yōu)選地，該噴管具有終端輸入端或漏斗形端部，該端部通過錐形部 與主體分開，以將漏斗形端部對中并導入預鉆孔。
優(yōu)選地，該錐形端為一圓柱形肩部，其包括一系列能夠釋放背壓的孔。
該錐面將噴管的漏斗形端部分開至肩部下方，該肩部包括其上釋放 背壓的孔，這意味著噴管本身不能插入預鉆孔太遠使得排氣孔被堵塞。
在現(xiàn)有技術中，加強的塑料噴管很少沿主筒體或通道布置排氣孔。 由于在噴管上沒有錐面，該傳統(tǒng)的噴管可能直接插入預鉆孔中。 一旦噴 管筒體插入預鉆孔中使得排氣孔被覆蓋，則產(chǎn)生的背壓使得腸膜任何進 一步的射入或插入被迫返回到噴管的筒體中。
有利地，本發(fā)明提供的方案，在錐形肩部下方鉆孔形成穿過噴管筒 體的排氣孔，在噴管輸入端提供一種漏斗形效應，使得排氣孔不會插入 鉆孔。
優(yōu)選地，噴管輸入端的漏斗形端部的大小與鉆孔大小相當，錐形部 分之上的主筒體的尺寸稍大于鉆孔的尺寸，使得能夠防止噴管運動超過 預鉆孔終端開口。
優(yōu)選地，壓縮和拉伸彈簧由彈性材料周向向內(nèi)整體繞制而成。 該方案的優(yōu)點在于，在引導樹脂腸膜通過噴管時具有額外的預防措 施。避免腸膜在噴管內(nèi)穿過主體內(nèi)的通道時的意外破裂，通過引入彈性 塑料筒體，樹脂腸膜能夠被安全地引導穿過壓縮和拉伸彈簧而不用產(chǎn)生 直接接觸。
優(yōu)選地，該漏斗形端部可以從所述噴管上更換。
該方案的優(yōu)點在于，在地下礦井的惡劣環(huán)境中，漏斗形端部與待加 強的巖石的頻繁撞擊使得無論使用什么材料都會損壞。
有利的，由于漏斗形端部可以更換，如果其損壞或慢慢開始磨損和 破裂，能夠被新的漏斗形端部取代并插入主體中。因而，如果頭部或漏 斗形端部損壞時不需要報廢整個噴管。
優(yōu)選地，噴管由加強的鋼材料或其他抗撞擊彈性金屬或合金制成。
為了更全面理解本發(fā)明，結(jié)合下面的附圖給出了優(yōu)選實施方式。
附圖1示出了本發(fā)明一個優(yōu)選實施方式的噴管裝置的透視圖。
附圖2為附圖1的分解視圖，詳細示出了本發(fā)明優(yōu)選實施方式的噴 管的主要結(jié)構元件。
附圖3示出了前錐體與噴管頭和主體彈簧的相互連接的分解透視圖。 附圖4為附圖3的剖面圖。
附圖5部分視圖，少許分解示出了接頭和幫助噴管固定到射入樹脂 腸膜的設備上的轂。
附圖6a和6b示出了當巖石錨固過程中出現(xiàn)沒有對準的情況時，噴 管的吸收撞擊力和側(cè)向活動的優(yōu)點。
附圖7為本發(fā)明的進一步優(yōu)選的形式的透視圖，示出的是適于射入 樹脂腸膜進入待加強的巖石的鉆孔中的樹脂噴管。
附圖8示出了本發(fā)明優(yōu)選形式提供的噴管的組件。
附圖9a和9b分別示出了本發(fā)明進一步形式的優(yōu)點，其中有當沒有 對準的情況發(fā)生時壓縮彈簧能夠吸收撞擊力的優(yōu)點和當需要穿過巖石錨 固結(jié)構中的一部分的網(wǎng)狀物等需要對準鉆孔時可以側(cè)向彈性移動的優(yōu) 占。
具體實施例方式
具體參見附圖，首先看噴管IO及其主要結(jié)構部件。噴管10包括一 主體彈簧16，其一端與前錐體14連接，前錐體14連接到噴管頭12。主 體彈簧16的另一端與連接到轂部20的接頭18連接。內(nèi)塑料導管22向 上穿過轂部和接頭插入主體彈簧。
參見附圖3，噴管頭12包括一大體圓柱形的柱體24，其終端形成一 導角26。圓柱形柱體24的長度為足以使得噴管頭充分延伸進入預鉆孔 中。噴管頭的導角26使得噴管頭12的前緣更便捷有效地定位鉆孔的外 緣。
有利的是，同時具有了圓柱形柱體24和導角26，噴管頭可以方便地
向上伸入鉆孔中，越過巖石上預鉆孔時產(chǎn)生的輕微破裂或破碎的區(qū)域而 進入預鉆孔的深度。
有利的是，噴管頭柱體24良好的延伸進入預鉆孔能夠越過任何該破
裂或破碎的巖石，如果當樹脂腸膜注入孔內(nèi)時，其不與破裂或破碎的巖 石接觸，不會意外地將樹脂漏入裂縫中，而是向上進入鉆孔內(nèi)。
噴管頭12和前錐體14各自通過相互配合的如附圖標記28和30所 示的配置連接。噴管頭12和前錐體14各自的螺紋28、 30的旋向或繞向 相互配合，提供了寬螺紋以便方便安裝且便于元件的清潔。
例如，如果樹脂進入螺紋中，該寬螺紋使得進入的樹脂能夠被方便 的清理出來。寬螺紋還能夠使得噴管頭旋轉(zhuǎn)三或四圈即能鎖緊并連接到 前錐體14上。
前錐體14還具有螺紋32，其螺紋與彈簧16的旋轉(zhuǎn)或繞進的簧圈尺 寸相同。有利的是，通過使得內(nèi)螺紋與彈簧16的旋轉(zhuǎn)或繞進的簧圈尺寸 相同，前錐體可以方便地連接并固定在主體彈簧16上。
有利的是，不需要額外的固定結(jié)構。該彈簧、前錐體和噴管頭能夠 快速簡單地相互連接。
在該特定實施中，圍繞噴管頭12的腔體38的表面分布四個縱向槽 36。該縱向槽用于釋放空氣壓力，且不干擾樹脂腸膜穿過噴管。每個槽 36其邊緣上有沿流動方向的倒角。
有利的，槽的邊緣上的倒角使得樹脂腸膜通過噴管頭時，不會不注 意被尖銳的邊緣或類似物割破。
噴管頭的主腔體的周緣38上有小錐面40。槽位于邊緣的錐面40上， 該錐面40可以防止噴管頭推入過遠進入前錐體，可能會堵塞排氣槽導致 樹脂腸膜破裂。
參見附圖4，噴管頭12端部內(nèi)側(cè)有一小錐面42。該錐面42使得內(nèi) 塑料導管22和相應的內(nèi)導管的錐形邊緣44相匹配，保證樹脂腸膜能夠
光滑通過主體彈簧進入噴管頭。
當噴管前錐體14連接到主體彈簧16上時， 一彈簧鎖定螺栓46插入 主體彈簧16的簧圈之間，為主體彈簧16和前錐體之間提供進一步鎖緊 力。前錐體包括其鏜孔48，像前錐體14內(nèi)的剛好位于噴管頭螺紋下方的 圓筒，引導內(nèi)塑料導管22保證噴管頭端部的錐面得到良好的配合，并且 還用作滑塊，當彈簧16有側(cè)向擾動時，引導件能夠向回滑動。
在該實施例中描述的，圓筒48可以用作樹脂穿過并進入噴管頭的引 導件，當再一次拉直時，引導內(nèi)塑料導管22回到初始位置，保證與噴管 頭錐面的良好配合。圓筒48末端具有肩部50，防止彈簧16的簧圈進一 步向上進入前錐體內(nèi)。
主體彈簧16為整個噴管裝置IO提供一個彈性主軸，并且為內(nèi)塑料 導管22提供一個彈性外套。
參見附圖6a和6b，如果噴管頭12已經(jīng)位于預鉆孔外緣內(nèi)，但沒有 向上進入孔內(nèi)，操作者左向或右向或前向的動作將會重新校準噴管頭， 而不需要整個巖石錨固設備垂直于鉆孔。有利的是，主體彈簧16可以彎 成"C"形或"S"形重新校準噴管頭，使其滑入孔中，因此使得樹脂腸 膜也能夠射入孔中。
接頭18也包括與主體彈簧16之間配合的螺紋。螺紋32與主體彈簧 16的旋轉(zhuǎn)或繞進的簧圈34尺寸相同?？梢栽谥黧w彈簧16的簧圈34之間 插入螺釘用以固定。接頭18還包括一肩部19，主體彈簧16可以被肩部 19支承并容納在接頭18的殼體內(nèi)。
錐形邊緣57位于肩部19之下，其上包括一螺紋56，螺紋56與轂部 件20上的螺紋54相配合，這樣轂部件20能夠通過螺紋連接到接頭18 上。接頭18的外表面可以包括一系列孔或凹陷為C型扳手(C spanner) 提供固定點，使得操作者可以簡便地將相對的元件旋緊或旋松。
轂部件20位于噴管裝置10的基部，其目的是作為向上進入如附圖5中附圖標記58所示的空心錐體的內(nèi)塑料導管22的安裝點。轂20和接頭 18通過對應配合的螺紋56和54旋合在一起。
然后內(nèi)塑料導管22可以被推入穿過轂的插口，楔入到上述兩元件緊 固在一起的位置。該轂和接頭的相互連接將內(nèi)導管定位，并且如果需要 快速變換，可在本體周圍再開四個鉆孔使得C型扳手(C spanner)將接 頭從轂上旋緊或松開?？招腻F體58的底側(cè)螺紋的頂端具有倒錐。
在特定的巖石錨固裝置中，可以螺紋連接一液壓螺紋接口管20，該 接口管將該裝置定位在執(zhí)行巖石錨固和注射樹脂腸膜入噴管10的設備上。
在附圖6a中，噴管裝置10插入預鉆孔70向上通過巖石基體72。彈 簧16彎成"C"形，重新校準噴管頭使其滑入預鉆孔70中。由于噴管頭 12能夠自行校準向上進入預鉆孔70，樹脂腸膜能夠正確注入或射入預鉆 孔70。
附圖6b公開了附圖6a類似的方案，然而，在該實施例中主體彈簧 16呈現(xiàn)大致"S"形的彎曲，隨后的噴管頭12的重新校準使得其滑入預 鉆孔70中。
附圖7到9示出了本發(fā)明的噴管的進一步實施例，其中噴管218包 括一主體220，該主體220提供一通道，導管224位于該通道內(nèi)，其側(cè)面 由拉伸彈簧226和壓縮彈簧228圍繞。
噴管218還包括一傳統(tǒng)的連接件230，其可以與主液壓或驅(qū)動泵機構 連接提供動力使得樹脂腸膜232射入預鉆孔中。該主體還包括錐形肩部 234和終端漏斗形通道236。
該終端漏斗形通道236為實際上插入預鉆孔的元件。錐形肩部234 或其一部分將排氣孔238分開，允許任何產(chǎn)生的使得在預鉆孔中的樹脂 腸膜232被迫掀開的背壓得到消除。
如果操作者錯誤定位噴管218,而不是將其插入預鉆孔240中，實際
上對巖石進行了撞擊，壓縮彈簧228能夠吸收撞擊力，不會給噴管218 造成彎折或變形。這就意味著如果在校準定位中操作者進行了錯誤的定位也無需更換噴管。
拉伸彈簧226幫助噴管正確校準并插入預鉆孔244中，甚至在存在 網(wǎng)狀物246的情況下。拉伸彈簧226帶來的側(cè)面效果為，即使網(wǎng)狀物246 部分覆蓋了鉆孔，噴管218仍能夠定位使得樹脂腸膜射入預鉆孔中。
權利要求
1、一種樹脂噴管，該樹脂噴管適于通過將樹脂腸膜射入鉆孔將樹脂固定螺栓插入礦井的頂棚和側(cè)壁上，所述噴管包括一彈簧，限定了樹脂腸膜可以通行的通道；一噴管頭，可與上述限定的通道連接，所述噴管頭適于延伸進入預鉆孔；和一連接件，適于緊固在射出樹脂腸膜的巖石錨固設備上。
2、 如權利要求l所述的樹脂噴管，其特征在于，進一步包括一前錐體。
3、 如權利要求2所述的樹脂噴管，其特征在于，該前錐體的形式為 一端與噴管頭快速配合，另一端與彈簧快速配合。
4、 如權利要求3所述的樹脂噴管，其特征在于，噴管頭、前錐體和 彈簧之間的配合為螺紋配合，具有較寬的轉(zhuǎn)向或旋向螺紋。
5、 如權利要求l-4中任意一項所述的樹脂噴管，其特征在于，進一 步包括一支持件，其限定為一轂部，該轂部適于將噴管安裝到用于射入 樹脂腸膜進入鉆孔的操作裝置上。
6、 如權利要求1-5中任意一項所述的樹脂噴管，其特征在于，在彈 簧的限定通道內(nèi)， 一加強的塑料管位于該限定通道內(nèi)。
7、 如權利要求l-6中任意一項所述的樹脂噴管，其特征在于噴管頭 包括一錐形部，使得僅噴管頭能夠?qū)χ胁⒈灰龑нM入鉆孔而彈簧不能進 入鉆孔。
8、 如權利要求7所述的樹脂噴管，其特征在于，該錐形端部為一柱 狀肩部，其上包括一系列能夠釋放背壓的孔。
9、 如權利要求8所述的樹脂噴管，其特征在于，該孔為縱向槽。
10、 如權利要求9所述的樹脂噴管，其特征在于，該縱向槽設計用 于釋放氣壓，由于所述槽在其邊緣有沿樹脂腸膜流動方向的倒角，因此 不干擾樹脂腸膜穿過噴管。
11、 一種樹脂噴管，該樹脂噴管適于通過將樹脂腸膜射入鉆孔將樹 脂固定螺栓插入礦井的頂棚和側(cè)壁上，所述噴管包括一主體，限定一通道，樹脂腸膜可以穿過該通道；一壓縮彈簧，適于當所述噴管與鉆孔對準過程中，所述噴管不注意撞 擊到待加強的巖石或相關材料時適于吸收縱向撞擊力；一拉伸彈簧，適于容許主體具有側(cè)向彈性，以致于在所述噴管不能 夠直接垂直于鉆孔對準插入之處，避免對所述噴管帶來損壞。
全文摘要
一種樹脂噴管，適于通過射入樹脂腸膜進入鉆孔將樹脂固定螺栓安裝到礦井的頂棚或側(cè)壁上，所述噴管包括一彈簧，限定了樹脂腸膜可以通行的通道；一噴管頭，可與上述限定的通道連接，所述噴管頭適于延伸進入鉆孔；和一連接件，適于緊固在射出樹脂腸膜的巖石錨固設備上。
文檔編號E21D20/02GK101395342SQ200780007399
公開日2009年3月25日 申請日期2007年2月28日 優(yōu)先權日2006年3月1日
發(fā)明者邁克爾·迪恩·威廉姆斯 申請人:邁克爾·迪恩·威廉姆斯