專利名稱：埋入巖錨桿的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的埋入巖錨桿的方法。
背景技術(shù)：
該方法由DE102 34 255 A1所公開，在該方法中，設(shè)計(jì)為具有中心內(nèi)部通道的鉆桿的自鉆式-注入式錨桿被鉆入到待加固的巖石中。并同時利用液體進(jìn)行沖洗，通過沖洗來擴(kuò)張鉆孔。在達(dá)到預(yù)定的鉆孔深度之后，通過鉆桿的內(nèi)部通道注入粘稠的水泥混合物，該水泥混合物填滿鉆孔，并且硬化形成混凝土芯，而鉆桿保留在該混凝土芯中。
該方法特別適用于軟的及沙質(zhì)的巖石。在較硬的巖石中，例如特別是在地下采礦中的巷道支撐時或在建設(shè)隧道時遇到堅(jiān)硬的巖石中，將主要使用可被硬化的塑料來代替混凝土。在鉆出鉆孔和抽出鉆桿之后，這種可被硬化的塑料通過噴槍注入到鉆孔中；然后將噴槍迅速地從鉆孔中抽出并將巖錨桿插入到鉆孔中，隨后巖錨桿利用硬化塑料與周圍的巖石牢固并且承重地連接。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提出一種方法，在該方法中，在一個連續(xù)的工序中，通過向已經(jīng)鉆好的鉆孔中填充可被硬化的塑料而埋入作為巖錨桿的錨桿，而該錨桿也可以是鉆桿，并且一方面確保利用塑料填充鉆孔的整個長度，另一方面確保甚至在通常的冒頂作業(yè)(Ueber-Kopf-Arbeitens)時也不會有大量的塑料從鉆孔中流出。
該目的通過權(quán)利要求1實(shí)現(xiàn)。在此，需要考慮的是，可被硬化的塑料在較短的硬化時間內(nèi)產(chǎn)生比水泥注入物明顯要高的硬度或黏度。另一方面則避免了可被硬化的塑料對鉆孔機(jī)和環(huán)境的污染，并且避免了以不經(jīng)濟(jì)的方式消耗相對大量的塑料。
為了產(chǎn)生該種類型的硬化，可以例如通過以1∶1到1∶10的體積比例添加過氧化物來應(yīng)用可被硬化組分的游離基聚合反應(yīng)，該種可被硬化的組分例如是不飽和的聚酯樹脂、乙烯酯類、環(huán)氧丙烯酸酯、硅酸鹽樹脂。
例如在DE 103 15 610 B4、DE 101 24 466 C1和DE 102 18 718C1中描述了多種合適的可被硬化的塑料和用于硬化的塑料。本發(fā)明的重要的優(yōu)點(diǎn)在于，本發(fā)明允許基本上自動地填滿鉆孔，其中鉆孔從鉆桿或巖錨桿的頂端一直到鉆孔的開口基本上被完全填充，并且鉆桿或巖錨桿完全由硬化塑料包裹。由此，滿足了采礦作業(yè)和隧道作業(yè)的基本安全要求。
本發(fā)明的一個重要的標(biāo)準(zhǔn)在于，輸送時間F和硬化時間H相互協(xié)調(diào)。塑料的硬化時間H通過選擇可被硬化的塑料和用于硬化的塑料以及其他組分，以及通過組分的混合比例來確定，此外也通過環(huán)境、定量的主要組分及巖石的溫度來確定。
輸送時間F被定義為完全填充可被硬化混合物的流動路徑所需的時間。也就是說，可被硬化的塑料的硬化僅僅發(fā)生在可被硬化的塑料和用于硬化的塑料的混合之后。因此，流動路徑是混合點(diǎn)和鉆孔的開口(出口)之間的距離。如果通過靜止混合器來混合該兩種組分，那么混合點(diǎn)將處于該靜止混合器上。從而，流動路徑包括另外的內(nèi)部通道直到其出口到鉆孔機(jī)的外周邊，總的來說也就是到鉆頭的距離。此外，流動路徑包括了包圍錨桿的鉆孔。因此，輸送時間這樣來測量，即考慮到泵的輸送量特性曲線，特別是考慮到該特性曲線的壓力依賴性，該輸送時間對于填充內(nèi)部通道的體積和填充包圍錨桿的鉆孔的體積是足夠的。
本發(fā)明可以這樣設(shè)計(jì)，即首先利用通常的鉆桿來鉆孔，然后再將鉆桿從孔中抽出，同時插入帶有內(nèi)部通道的管狀的錨桿(＝巖錨桿)。除了這些特別的優(yōu)點(diǎn)之外，該方法的優(yōu)點(diǎn)在于，用于堅(jiān)硬的巖石的昂貴的鉆頭可以重復(fù)使用。然而，也可以通過具有內(nèi)部通道的鉆桿來鉆孔，同時該鉆桿也被設(shè)計(jì)為合適的錨桿。該鉆桿將保留在鉆孔中，并且根據(jù)本發(fā)明，在鉆孔之后作為巖錨桿來使用。相對于僅一次性使用的缺點(diǎn)，作業(yè)上的優(yōu)點(diǎn)在于，能夠免除耗費(fèi)時間的工序。
在本申請的框架內(nèi)特別地描述了鉆桿作為巖錨桿的應(yīng)用；然而本發(fā)明應(yīng)用于一種方法，(如所描述的那樣)在該方法中，使用隨后插入的帶有內(nèi)部通道的錨桿來代替鉆桿，該方法同樣可以應(yīng)用在兩種情況中。
根據(jù)權(quán)利要求2確?？杀挥不旌衔镌阢@孔中不形成空腔，并且與鉆桿的壁和鉆孔的壁形成緊密接觸。除了在鉆孔過程中通常用水沖刷鉆孔之外，也可以使用該種措施，并且該措施具有的優(yōu)點(diǎn)是，殘余的水可以從鉆孔中吹走并干燥鉆孔。
在此應(yīng)該指出，鉆桿在其頂端可以具有鉆頭，其切削齒切畫出鉆孔直徑，該鉆孔直徑大于鉆桿的外部直徑。
此外，可被硬化的塑料組分的硬化意味著提高的黏度超過了粘稠的及漿狀的范疇。如果可被硬化的組分的黏度被要求達(dá)到至少100,000pa x sec，從而使塑料物質(zhì)與鉆孔和鉆桿之間的粘合如此地堅(jiān)固，即在一般性的工作負(fù)荷中鉆桿不能從鉆孔中抽出或在鉆孔中轉(zhuǎn)動，該負(fù)荷是指鉆孔操作和塑料物質(zhì)的注射。因此，鉆夾頭(用于鉆孔的鉆桿夾緊在該鉆夾頭中)和/或注射頭(用于連接塑料供應(yīng)管道和具有內(nèi)部通道的錨桿/鉆桿的適配器)可以不借助用于固定鉆桿的固定裝置或者固定爪而從鉆桿上松開，例如通過逆時針轉(zhuǎn)動鉆夾頭(權(quán)利要求5和6)。
在根據(jù)權(quán)利要求7的有利的改進(jìn)方案中提出，塑料在匯合和混合后以非?？焖俚幕瘜W(xué)反應(yīng)交聯(lián)成(在此稱作)漿狀物質(zhì)。這種情況將通過添加合適的材料，例如添加胺而發(fā)生。在根據(jù)權(quán)利要求8的方法中，將簡化操作并這樣地提高了操作安全性，即在組分的匯合和混合后，并且在開始導(dǎo)致硬化的化學(xué)反應(yīng)之前達(dá)到提高的黏度(大于500pa sec，優(yōu)選大于1000pa sec)。這種前期反應(yīng)由此而引起，即一種組分混合少量的具有合適的觸變屬性的材料，例如胺類材料的組中的一種。
通過在最終實(shí)現(xiàn)預(yù)期硬化(觸變效應(yīng))之前而進(jìn)行的最初僅少量的但是非常快速的黏度的提高而實(shí)現(xiàn)了，即塑料的可被硬化的混合物不會從鉆孔中流出，而不允許壓力的上升，其對于完全填充整個鉆孔以及所有空腔并且不形成空隙是必要的。
根據(jù)權(quán)利要求8的改進(jìn)方案用于縮短鉆孔過程和注射過程的時間。由此防止了還未完全硬化的塑料物質(zhì)在鉆桿從鉆夾頭上卸除或卸除塑料供應(yīng)管道之后從鉆桿的內(nèi)部通道中流出或滴出或漏出。在計(jì)算輸送時間和與之相匹配的硬化時間時，必須要考慮到泵的輸送量特性曲線，通過該泵將可被硬化的組分和用于硬化的組分輸送到鉆桿的內(nèi)部通道。
選擇泵的理想方式是，該泵的每個時間單位內(nèi)的輸送量并不取決于反壓力。出于這個原因，活塞泵，特別是徑向活塞泵是特別合適的。這有利地避免了由此而帶來的塑料的溫度升高，這是因?yàn)檫@種溫度升高會導(dǎo)致硬化特性曲線的變化，特別是將導(dǎo)致硬化時間的縮短。
為了防止液體振蕩以及由此造成的管道破裂，在方法的改進(jìn)方案中提出，泵可以延遲啟動。在輸送時間結(jié)束之前的短暫時間內(nèi)，為了避免壓力峰值而降低泵速也是有利的。
可選地，為了輸送可被硬化的塑料和/或用于硬化的塑料，也可以使用具有依賴壓力的輸送量特性曲線的泵。這種泵，例如齒輪泵具有結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)。通常，泵的輸送量的依賴壓力的特性曲線的優(yōu)點(diǎn)在于，可以避免壓力峰值。另一方面，在多余的輸送量的內(nèi)部回流的情況下，壓力依賴性也會導(dǎo)致升溫；因此，硬化特性曲線以及特別是硬化時間相應(yīng)地匹配。
在根據(jù)權(quán)利要求11的本發(fā)明的改進(jìn)方案中，如果當(dāng)時的輸送壓力超過預(yù)定的邊界值時，將會切斷可被硬化的和/或硬化的塑料的輸送。但是，在此也可以啟動泵的驅(qū)動電機(jī)的停轉(zhuǎn)程序，通過該程序，泵的轉(zhuǎn)速將持續(xù)或分階段地回復(fù)到零。借此避免了對輸送系統(tǒng)的損傷以及避免了由塑料組分中的一種組分帶來的可能的污染。
在鉆孔被完全填充之前，塑料的硬化導(dǎo)致壓力升高時，將進(jìn)行新的鉆孔作業(yè)，并且也許失去鉆桿。然而，在這種情況下會存在填充時間和硬化時間之間不完善的協(xié)調(diào)。當(dāng)填充時間和硬化時間都準(zhǔn)確地相互協(xié)調(diào)時，這種依賴壓力的停機(jī)能盡可能準(zhǔn)確地在一個時間點(diǎn)出現(xiàn)或者在該時間點(diǎn)之前的短暫時間內(nèi)出現(xiàn)，塑料在該時間點(diǎn)從鉆孔開口流出。
然而，輸送時間F也可以手動或通過可調(diào)節(jié)的時鐘來預(yù)設(shè)。硬化時間以及填充時間都要求小于一分鐘。
填充時間和硬化時間的協(xié)調(diào)可以通過試驗(yàn)來進(jìn)行，其中只不過要至少盡量地考慮到泵的輸送量特性曲線以及內(nèi)部通道和圍繞鉆桿的鉆孔的填充體積V。在權(quán)利要求11中給出了用于協(xié)調(diào)填充時間和硬化時間所要實(shí)施的算法。
為了完全地體現(xiàn)出本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，即巖錨桿能夠快速且可靠地插入到鉆孔中，根據(jù)權(quán)利要求12的方法的改進(jìn)方案具有特別的意義。權(quán)利要求12確保塑料供應(yīng)管道與錨桿/鉆桿的內(nèi)部通道可靠地連接，并且避免了不必要的裝配和調(diào)節(jié)工作，該權(quán)利要求為此目的服務(wù)。為實(shí)現(xiàn)該目的，使用到注射頭(在本申請中也稱作適配器)，該注射頭一方面用于塑料管道，另一方面也作為錨桿的內(nèi)部通道與塑料泵的連接工具。
權(quán)利要求13的目的在于避免組分的不適宜的混合，也就是說特別是避免這些組分到達(dá)在預(yù)定的混合點(diǎn)和靜止混合器之前的混合，并進(jìn)而避免塑料的提前硬化以及由硬化塑料造成的對管道系統(tǒng)的污染。
權(quán)利要求14也用于類似目的，并且同時確保對部分輸送管道系統(tǒng)的有效清潔，在該部分上會產(chǎn)生塑料的沉積。


接下來，借助于附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。圖中示出圖1示意性示出了具有鉆夾頭和輸送適配器(注射頭)的鉆桿；圖2示出了輸送量圖表；
圖3和4示意性示出了具有鉆夾頭和輸送適配器(注射頭)的鉆桿。
具體實(shí)施例方式
在這些附圖中描述了保留在鉆孔中的鉆桿，該鉆孔利用該鉆桿鉆出，并且鉆桿隨后作為錨桿/巖錨桿保留在鉆孔中并且灌漿。因此在附圖也說明了鉆孔過程。然而，當(dāng)鉆桿在完成鉆孔后被抽出并且插入作為巖錨桿的錨桿來代替該鉆桿時，鉆孔的生成將不再屬于本發(fā)明的范疇；然而，所有描述根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例都是合適的，根據(jù)本發(fā)明的方法用于利用可被硬化的塑料混合物(硬化混合物)填充錨桿的內(nèi)部通道和鉆孔。接下來的多個實(shí)施例適合所有附圖，只要不明顯地指明相關(guān)的各個附圖的偏差。
具有鉆頭2的鉆桿1通過鉆夾頭3鉆入到堅(jiān)固的巖石19中。在此，鉆夾頭3以推進(jìn)方向4和旋轉(zhuǎn)方向5運(yùn)行。
鉆桿1由多個部件組成(在此由兩個部件組成)，多個部件可以通過旋擰到螺母6中而連接在一起，構(gòu)成預(yù)定的長度。為了該目的，鉆桿在其外周邊上具有螺紋，該螺紋與聯(lián)管螺母6的相應(yīng)螺紋相匹配。該螺紋的目的還在于，能夠使得鉆桿1與填入到鉆孔中的塑料更好地連接。
鉆頭2設(shè)置有鉆齒7。這些鉆齒7限定了鉆孔橫截面，該橫截面的直徑為D1。該直徑D1大于鉆桿1的外直徑DA并且自然也大于螺紋的內(nèi)直徑DI。可通過直徑的平均值D2＝(DA+DI)/2精確地計(jì)算出鉆桿的體積。內(nèi)部通道8從中心穿透鉆桿1或一段鉆桿，該內(nèi)部通道在鉆頭2中通入到收集室9和排放通道10中。首先通過鉆夾頭經(jīng)由合適的適配器可以向內(nèi)部通道輸送作為清潔劑的水或空氣，然后也優(yōu)選地通過鉆夾頭，接著優(yōu)選也經(jīng)由其他特別合適的連接件(其例如在圖4中描述)來輸送可被硬化的塑料物質(zhì)和用于硬化的塑料。
在這里僅示意性地示出了用于輸送塑料的裝置的一部分。這些部分是注射頭/適配器11，其被安置在連接件(這里指鉆夾頭)的端面上，該注射頭/適配器具有內(nèi)部通道12和13。內(nèi)部通道12通過軟管27和輸送泵14與容納可被硬化的塑料物質(zhì)的儲存器15連接。內(nèi)部通道13的寬度顯著小于內(nèi)部通道12；其橫截面大約為內(nèi)部通道12的橫截面的1/10。內(nèi)部通道13通過軟管25和輸送泵16與容納硬化的塑料物質(zhì)的儲存器17連接。由于可被硬化的塑料物質(zhì)與用于硬化的塑料物質(zhì)以10∶1或更小(直到1∶1見前文)的比例來混合，輸送泵相應(yīng)地被設(shè)計(jì)得較小。這些內(nèi)部通道在連接件/鉆夾頭3中匯合到收集室18中，而該收集室與鉆桿的內(nèi)部通道8連接在一起。
在圖1中示出，在鉆桿的內(nèi)部通道8的入口上的鉆桿的第一區(qū)段具有靜止混合器20。這種混合器也可以放置在每個區(qū)段的開始處。當(dāng)這種靜止混合器20置入到最后安裝的鉆桿1的內(nèi)部通道8中時，只要將靜止混合器設(shè)計(jì)為可插入的部件即可。在放大圖中示出了插入部件21，其中除了集成有靜止混合器20之外還集成有截止閥/球閥22。插入部件21可以在鉆孔之前通過螺紋旋擰到最后安裝的鉆桿的內(nèi)部通道8中。
該方法操作如下為了鉆入鉆桿1，首先只是將一個鉆桿部件插入到鉆夾頭中。鉆夾頭以轉(zhuǎn)動方向5轉(zhuǎn)動。同時以未示出的方式在鉆桿上施加推進(jìn)力4。因此，在巖石中形成具有鉆頭的直徑D1或在鉆頭上的切削齒的直徑D1的鉆孔。當(dāng)鉆孔達(dá)到鉆桿的第一區(qū)段的長度時，將聯(lián)管螺母6旋擰在自由端上，并且在該聯(lián)管螺母上旋擰上鉆桿的另一個區(qū)段，(以未示出的方式)該鉆桿1的另一個片段應(yīng)當(dāng)從后面通過鉆夾頭導(dǎo)入。同時，鉆孔能夠以未示出的方式通過水來清洗，這些水將通過鉆桿的內(nèi)部通道來供給。
當(dāng)鉆孔達(dá)到預(yù)設(shè)的深度時(例如2m到2.5m時)，鉆孔過程結(jié)束。(以未示出的方式)鉆孔的收集室18現(xiàn)在將通過鉆桿的內(nèi)部通道8來加載空氣，并將鉆屑從鉆孔中清除，鉆孔被清潔并干燥。
接下來利用可被硬化的塑料來填充鉆孔，在此之前該可被硬化的塑料已與用于硬化的塑料進(jìn)行混合。填充的體積一方面是從混合器20開始的內(nèi)部通道8，另一方面是鉆孔，也就是V總＝Vi+V鉆孔-V鉆桿＝pi/4{LB×(D12-D22)+Li×Di2}。
通過泵14和16實(shí)現(xiàn)填充。這些泵可以是徑向活塞泵，其可以輸送每個時間單位內(nèi)的輸送不依賴壓力的輸送量。然而，這些泵也可以是齒輪泵，因?yàn)樵谳斔偷乃芰系母唣ざ葧r不會出現(xiàn)不允許的損失，因此輸送規(guī)則可以足夠精確地確定。
通過相應(yīng)的預(yù)設(shè)置和泵的驅(qū)動電機(jī)24和26的轉(zhuǎn)速來這樣地設(shè)置輸送量，即考慮到泵輸送量特性曲線及輸送規(guī)則，可被硬化的塑料和用于硬化的塑料的填充量以這樣一個輸送時間準(zhǔn)確地輸送，該輸送時間對應(yīng)于硬化時間。塑料的硬化時間一方面能夠通過塑料組分的選擇，另一方面通過混合比例及通過溫度來確定。溫度例如設(shè)定為30℃。塑料在硬化時間中達(dá)到的硬度通過實(shí)際的考慮因素來確定。特別是，塑料不應(yīng)自行從鉆孔的開口流出，而是在任何時間都在鉆孔的嘴部中呈現(xiàn)為漿狀的物質(zhì)。此外，當(dāng)塑料在鉆桿的開口上如此強(qiáng)烈地硬化，即鉆夾頭可以從鉆桿上分開，而鉆桿不必利用特別的輔助工具來固定或者防止從鉆孔中脫落時，這對整個鉆孔及填充過程的速度是有利的。在此，100,000pa sec的黏度是足夠的，但是優(yōu)選是超過該值。通過合理的添加，在開始或產(chǎn)生實(shí)際的硬化反應(yīng)之前，被插入的塑料混合物就可以實(shí)現(xiàn)提高黏度(如前述大于500pa sec)的預(yù)交聯(lián)。
所希望的是，鉆夾頭能盡可能快速地從鉆桿上分離，甚至于在最后注入的塑料混合物的硬化時間還未結(jié)束的時間點(diǎn)上。因此，截止閥22在流動方向上設(shè)置在靜止混合器的上游，該截止閥在填充的方向上開啟，并且在反方向上阻止注入的塑料混合物從內(nèi)部通道中再次流出。
在從鉆桿上取下鉆夾頭之后，連接件/鉆夾頭可以通過一種塑料組分或水來沖洗。相應(yīng)的裝置并未示出。
在圖2中示意性地示出了輸送的塑料組分，特別是可被硬化的塑料和用于硬化塑料以及等等其它混合的材料的輸送量圖表。在該圖表中示出了相關(guān)時間的每個時間單位內(nèi)的輸送量曲線，以及在該圖表之上的、在收集室18中或其它位置上的相應(yīng)的壓力曲線。輸送量一方面取決于泵的驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速曲線。此外，在一些類型的泵中也要考慮到輸送量的壓力相關(guān)性。理想的情況是，輸送量特性曲線是恒定的，例如像徑向活塞泵所具有的。在每種情況中都要求泵以穩(wěn)定的動作運(yùn)行，以避免壓力波動。
因此，當(dāng)可被硬化及用于硬化的塑料在輸送時間F中以根據(jù)預(yù)定的每個時間單位內(nèi)的輸送量曲線以可變的輸送量，特別在輸送時間開始時以推遲和遞增的輸送量來輸送時，或者可被硬化及用于硬化的塑料在輸送時間F中根據(jù)預(yù)定的規(guī)則以依賴于壓力的每個時間單位內(nèi)的輸送量來輸送時，可以執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。在每種情況下
當(dāng)達(dá)到設(shè)定的最大轉(zhuǎn)速后，每個時間單位內(nèi)的輸送量隨著壓力的遞增而遞減時，(正是因?yàn)橐环矫嫠芰匣旌衔锏牧鲃勇窂阶冮L，另一方面黏度提高)那么總的輸送時間這樣來計(jì)算，即在該輸送時間中的輸送量(在圖表中為輸送量曲線下方的陰暗區(qū)域)要與內(nèi)部通道和鉆孔(如上所示的)的體積一致；即該輸送時間對應(yīng)于硬化時間。借此實(shí)現(xiàn)，即到達(dá)鉆孔開口上的塑料具有足夠高的黏度，從而阻塞開口并且牢固地包裹住鉆孔錨桿，從而使錨桿可承受在卸除鉆夾頭時產(chǎn)生的扭矩，并且使錨桿不會在自身的重量的作用下從鉆孔中脫落。
在這些前提條件下，控制裝置28可以手動或以預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行時間來驅(qū)動泵的電機(jī)。然而，當(dāng)混合裝置(例如，在收集室中)的上游的壓力超出由試驗(yàn)得出的預(yù)設(shè)的邊界值G時，也可以通過壓力傳感器23來提供控制，通過該壓力傳感器(如所示)來實(shí)現(xiàn)切斷或停機(jī)。
圖3與上述的不同之處在于鉆夾頭在鉆孔完成之后被移開。錨桿/鉆桿1通過連接件3與注射頭/適配器11連接。該連接件由兩個半殼體31、32構(gòu)成(如圖4的放大圖所示)。這些半殼體在其長度上具有半圓形的凹槽33、34。這些凹槽在箭頭方向上在半殼體閉合的狀態(tài)下彼此互補(bǔ)為具有可變直徑的圓柱形內(nèi)部通道。該直徑這樣設(shè)定，即在閉合狀態(tài)中(如圖4所示)內(nèi)部通道在注射頭11的一側(cè)上以及在錨桿/鉆桿1的另一側(cè)上起到形狀配合地固定連接件的作用。因此，注射頭具有拓寬部35，其對應(yīng)于內(nèi)部通道33、34的相應(yīng)的直徑拓寬部。為了固定錨桿/鉆桿1，內(nèi)部通道具有粗的內(nèi)部螺紋，其對應(yīng)于錨桿/鉆桿1的外部螺紋。
在圖3中示出，在注射頭11的端部和錨桿/鉆桿1的端部之間的間隙18將通過環(huán)形的密封件搭接并且徑向地密封。靜止混合器20在這里也位于錨桿/鉆桿1的開端。
與之相反，在根據(jù)圖4的實(shí)施例中，靜止混合器處于由半殼體31、32構(gòu)成的連接件3中。為此，混合部件20在這里也位于設(shè)計(jì)為圓柱形的管的插入件/混合器殼體21中。另外，該管在其開端上具有拓寬部36，該拓寬部在箭頭方向上在半殼體31、32的封閉狀態(tài)中由半殼體31、32的內(nèi)部通道的相應(yīng)的凹槽形狀配合地包圍，并且在軸向和徑向上被固定。此外，半殼體31、32的內(nèi)部通道緊密地包裹住混合器殼體的管。
因此，這一點(diǎn)是特別重要的，因?yàn)榛旌蠚んw21可以優(yōu)選地由塑料構(gòu)成，并且僅僅通過緊密地抵靠在彼此牢固地擠壓在一起的半殼體的壁上才能產(chǎn)生充足的抗壓性。此外特別重要的是，混合器殼體在其出口端部上也在軸向方向上以形狀配合的方式支承，以防止由塑料制成的混合器殼體在軸向方向上裂開或斷裂。在示出的實(shí)施例中，這種軸向固定將通過支承到錨桿/鉆桿1的朝向端部的端面上來實(shí)現(xiàn)，該鉆桿自身(如所述)固定到連接件的半殼體中。在圖1到圖3中示出并說明的截止閥在這里沒有示出，但在此處也同樣以相應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用該閥。
在鉆孔的填充時間結(jié)束并且填充完畢之后，半殼體相反于箭頭方向彼此移開，從而錨桿/鉆桿和注射頭都被松開。在此，靜止混合器也可以被排出，其如上所述設(shè)計(jì)為模塊單元，該混合器仍然塑料混合物填滿。如需要的話，注射頭和/或連接件3將進(jìn)行清潔，然后在夾緊另一個錨桿/鉆桿并開始對其填充之前安置作為混合器的新的模塊單元。
在根據(jù)圖4的方法中，也使用到其他形式的控制裝置。這將通過開關(guān)29來進(jìn)行用于填充鉆孔的裝置的開啟和關(guān)閉，該開關(guān)同步地操作注射頭11的內(nèi)部通道12、13中的截止閥38和39，以允許穿流或者或抵抗壓力地鎖閉。在開始填充時，首先借助于控制裝置28運(yùn)行泵24、26。在供應(yīng)管道中形成壓力之后，將通過開關(guān)29彼此同步地開啟截止閥38、39，從而兩種組分將立即開始混合過程及填充過程。在運(yùn)行時間/硬化時間結(jié)束之后(如前述)將再次操作開關(guān)29以同步和突然關(guān)斷截止閥38、39。由此確保在出口面37關(guān)打斷之后，也就是朝向混合器20的端面上不再有組分流出，并且不會造成污染。另外也可以提出，即在半殼體31、32開啟后出口面通過壓力水流來清潔。出口面37至少被設(shè)計(jì)為平坦的，并且沒有凸出部或凹進(jìn)處，從而可以簡單而有效地清潔。
當(dāng)截止閥關(guān)閉時，兩個泵在管道25、27中將產(chǎn)生較高的壓力。這個壓力將通過在每根管道中的壓力傳感器23監(jiān)測，并且將通過線路40、41輸送給控制裝置28。在每個管道中的最大邊界壓力可以儲存在控制裝置中。當(dāng)達(dá)到邊界壓力時，通過控制裝置關(guān)閉有關(guān)的泵驅(qū)動裝置，優(yōu)選是關(guān)閉兩個泵驅(qū)動裝置/電機(jī)24、26。
此外，根據(jù)圖4的實(shí)施例還具有該方法的特別之處，即兩種塑料組分或其供應(yīng)管道12、13在注射頭中以Y形或T形地匯合，匯合點(diǎn)盡量靠近出口面或最好位于出口面37上。在最后提到的情況中，正好簡化了出口面的清洗或可以容易地保持出口面的清潔。
參考標(biāo)識1.鉆桿、錨桿12.鉆頭23.鉆夾頭3、連接件4.推進(jìn)方向45.旋轉(zhuǎn)方向56.螺母6、聯(lián)管螺母67.切削齒7、鉆齒78.內(nèi)部通道、中心管89.收集室910.排放通道1011.適配器11、注射頭12.內(nèi)部通道1213.內(nèi)部通道1314.輸送泵1415.可被硬化塑料物質(zhì)的儲存器1516.輸送泵1617.用于硬化的塑料物質(zhì)的儲存器1718.收集管18、間隙19.巖石20.靜止混合器20、混合部件21.插入件21、混合器部件22.截止閥/球閥2223.壓力傳感器2324.電機(jī)24、泵驅(qū)動裝置25.軟管25、管道26.電機(jī)26、泵驅(qū)動裝置27.軟管27、管道
28.控制裝置28、控制29.開/關(guān)切換器、開關(guān)2930.密封環(huán)、密封部31.半殼體3132.半殼體3233.凹槽3334.凹槽3435.拓寬部3536.拓寬部3637.端面、出口面3738.電磁截止閥3839.電磁截止閥3940.線路4041.線路41具有直徑D1的鉆孔橫截面。
鉆桿1的外直徑DA螺紋的內(nèi)直徑Di直徑的平均值D2＝(DA+Di)/權(quán)利要求
1.一種埋入巖錨桿的方法，在所述方法中，將帶有內(nèi)部通道的錨桿插入到鉆孔中，可自由流動的自硬化物質(zhì)穿過所述內(nèi)部通道而被壓入，利用所述物質(zhì)填充已經(jīng)鉆好的所述鉆孔，并且在所述鉆孔中的物質(zhì)與保留在所述鉆孔中的錨桿硬化在一起，其特征在于，●所述硬化物質(zhì)是一種由可被硬化的塑料和用于硬化的塑料構(gòu)成的混合物，●在預(yù)定的輸送時間F內(nèi)，所述可被硬化的塑料和用于硬化的塑料以混合的方式輸送給所述鉆桿的內(nèi)部通道，●這樣來選擇出所述這些塑料，并且將所述這些塑料在位于所述內(nèi)部通道稍靠上游或所述內(nèi)部通道中的混合點(diǎn)處以這樣的混合比例匯合并且混合為所述混合物，使得產(chǎn)生限定的硬化時間H，其中所述輸送時間F和所述硬化時間H相互這樣來協(xié)調(diào)，使得所述輸送時間基本上對應(yīng)于所述硬化時間，并且基本上導(dǎo)致將所述混合點(diǎn)和所述鉆孔的出口之間的流動路徑的利用硬化混合物完全填滿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在鉆孔期間和/或鉆孔之后，所述內(nèi)部通道和所述鉆孔均在導(dǎo)入所述硬化混合物之前用空氣來沖洗。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，混合器設(shè)置在所述內(nèi)部通道中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合器是設(shè)置在所述內(nèi)部通道上游的靜止混合器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在硬化時間中，所述硬化混合物的黏度至少為100,000pa sec。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在硬化時間中的所述硬化混合物如此強(qiáng)烈地硬化，使得所述鉆孔內(nèi)的所述鉆桿的扭矩大于用于從保持所述鉆桿的鉆夾頭上卸除所述鉆桿時形成的扭矩。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將一種材料或塑料與所述硬化混合物或者說一種組分混合，這種材料或塑料在硬化時間內(nèi)或者優(yōu)選在硬化時間開始時引起所述這些組分的預(yù)交聯(lián)，從而使黏度提高到大于500pa sec，優(yōu)選大于1000pasec。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述鉆桿的內(nèi)部通道的入口通過在填充方向上導(dǎo)通的截止閥來封閉。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述可被硬化的和用于硬化的塑料在所述輸送時間F中以不依賴壓力的每個時間單位內(nèi)的輸送量來輸送。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在超出預(yù)設(shè)的邊界壓力時，這些塑料以及可能的添加物的輸送被中斷，或以其他的形式來終止。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，考慮到所述可被硬化的和用于硬化的塑料的輸送量特性曲線，用于填充所述混合點(diǎn)下游的填充體積V的填充時間將滿足方程式V＝k×∫0H(qA+qH)dt；其中V＝所述鉆孔的填充體積和所述混合點(diǎn)的下游的所述內(nèi)部通道的填充體積qA＝所述可被硬化的塑料的每個時間單位內(nèi)的輸送量qH＝所述用于硬化的塑料的每個時間單位內(nèi)的輸送量dt＝時間增量H＝硬化時間K＝考慮到依賴于地點(diǎn)的因素特別是巖石的溫度和硬度的系數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，這些塑料組分的供應(yīng)將通過注射頭(適配器11)實(shí)現(xiàn)，●所述注射頭通過管道持續(xù)地連接到輸送車(鉆架)上承載的這些塑料組分的輸送泵，●所述注射頭在鉆架上在靜止位置和運(yùn)行位置之間可移動地導(dǎo)向，以及●所述注射頭在運(yùn)行位置中通過連接件與從所述鉆孔中突出的所述錨桿的端部以壓力密封的方式連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，●在所述注射頭中，用于關(guān)閉或開啟所述供應(yīng)管道的截止閥位于每個塑料組分的所述供應(yīng)管道中，●兩個截止閥在正常運(yùn)行中可以僅彼此同步地開啟和/或關(guān)閉，并且●在到達(dá)預(yù)設(shè)的最高壓力時，這些泵的驅(qū)動電機(jī)將通過分別位于所述供應(yīng)管道內(nèi)的壓力傳感器關(guān)閉。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，連接到軟管上的輸送側(cè)上的在所述注射頭中形成的塑料管道，在朝向所述連接件的一側(cè)(所述連接件的連接端)通入到平滑的、優(yōu)選平坦的表面中，所述表面可以在所述連接件脫耦后通過高壓射流，優(yōu)選為水流來沖洗。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述連接件由兩個半殼體構(gòu)成，這些半殼體可以垂直于在內(nèi)部引導(dǎo)的塑料的流動方向相互移動，在相互結(jié)合的狀態(tài)中，以壓力密封的方式包圍一側(cè)的所述注射頭以及另一側(cè)的從所述鉆孔中突出的錨桿的端部，或者以其他方式連接。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，這些塑料的所述供應(yīng)管道在所述注射頭中相互分離，并且這些塑料在所述連接件中匯合。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，靜止混合器設(shè)置在錨桿的內(nèi)部通道中。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，靜止混合器設(shè)置在所述連接件中。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述靜止混合器與位于其混合管中的混合部件形成管形，并且優(yōu)選地由所述塑料管包圍，所述連接件的半殼體在相互結(jié)合的狀態(tài)下形成緊密抵靠混合管的輸送通道，在所述輸送通道中，所述混合管優(yōu)選地形狀配合地、然而又可以輕易解除地設(shè)置其用于抵抗塑料的輸入壓力來支撐的兩端上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有內(nèi)部通道的鉆桿，該鉆桿鉆入到巖石中?？勺杂闪鲃拥淖杂不镔|(zhì)穿過鉆桿的內(nèi)部通道而被壓入以填充已經(jīng)鉆好的鉆孔，從而使鉆孔中的物質(zhì)與保留在鉆孔中的鉆桿硬化在一起。硬化物質(zhì)是一種由可被硬化的塑料和用于硬化的塑料構(gòu)成的混合物。在預(yù)定的輸送時間內(nèi)，可被硬化的塑料和用于硬化塑料被輸送到鉆桿的內(nèi)部通道中，該輸送時間與硬化時間相符。通過選擇塑料及其混合比例來這樣地預(yù)設(shè)硬化時間，即輸送時間基本上對應(yīng)于硬化時間，并且基本上導(dǎo)致將混合點(diǎn)和鉆孔的開口之間流動路徑利用硬化混合物完全填滿。
文檔編號E02D5/80GK101048574SQ200580036327
公開日2007年10月3日 申請日期2005年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月21日
發(fā)明者阿奇博爾德·里克特 申請人:米諾華國際有限公司