[发明专利]在用于安装地锚的钻孔设备上使用的树脂注入装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于向岩层注入树脂的方法和装置。特别是，本发明涉及用于在向地/岩层安装地锚同时注入树脂的方法和装置。

背景技术

在很多地下矿山中，地锚在巷道内形成主要顶板和/或墙的支撑系统的基础。为加强顶板或墙壁，可使用树脂、混凝土浆、摩擦锚杆或顶端锚杆(point anchor)或以上的组合来机械或人工地安装地锚。据估计，30％-35％的岩层锚杆没有达到规范，会存在一些安全工作环境的维护危险(2001，Gvalvin等人)。

典型的安装化学锚杆(另外被称为树脂锚杆)的方法，首先需要在顶板或墙壁中钻孔。树脂锚杆包括钢栓/索，当该钢栓/索到位时则用树脂将所述钢栓/索封装在钻孔内。树脂保护钢栓在钻孔内免于被腐蚀，且穿透周围岩层以胶着地层并使钢栓保持原位。

树脂典型地包括两个圆筒形组分筒，其包括树脂组分和树脂催化剂组分。使用中，该筒人工插入钻孔中，钢栓/索再插入孔中。插入钢栓引起筒的塑料外壳破裂。钢栓接着旋转以撕碎该筒，混合树脂组分和分散树脂。树脂混合物填充钻孔壁和钢栓的柱体之间的环形区域。混合树脂固化并将钢栓结合至周围的岩层。

打破筒的塑料外壳和有效地混合树脂组分是有问题的。很多树脂锚杆由于树脂组分没有完全混合而导致无效。破裂的筒会干扰树脂和催化剂的混合。不良混合导致劣等固化树脂，并导致钢栓和钻孔壁之间的粘结强度差。此外，这种安装锚杆方法复杂且费时的。该方法需要矿工在巷道的无支撑部中定位，用于人工插入树脂筒。该方法结果是树脂锚杆的安装缓慢并且具有工作场所的安全问题。

作为克服上述局限性的解决方案，已经提出了一种单级自钻式树脂锚杆系统。这种系统利用具有通道的中空棒，该通道通过棒的中心作为水的通路。在该棒的中心处设置有腔以容纳树脂筒。在这种系统中，钻孔完成之后，水注入容纳树脂筒的空穴中。水使树脂筒破裂，迫使树脂和钢栓通孔棒的尖端的孔进入钻孔。然后树脂固定，并将钢栓粘结至岩层。

本系统的一个劣势是树脂筒可能在传输过程中过早地破裂，或在钻孔过程中，在钻孔过程完成之前破裂。进一步问题是可能没有足够的树脂被迫使进入孔中用于固定该钢栓。

专门的钻机也已经被提到。这个系统具有专门的钻机和安装平台，孔钻在该安装平台上，树脂注入器导向管指向钻孔，树脂被注入钻孔中。一旦树脂被注入钻孔中，地锚指向交叉和安装进钻孔。在这整个过程中，钻孔成分是稳定的。这个钻孔设备提供了一个非常好的用于地面支撑安装的方法。但是，因为该钻机是专门的设备，除了地面支撑安装之外没有其它任何作用，所以在采矿工作中用起来非常昂贵。此外，树脂筒会破开，引起两种化学物混合并形成一种固体块，从而堵住钻孔且阻止地锚进入该钻孔。

从以上多个安装地锚的现有技术的描述中可以看出，所利用的现有技术的系统至少遇到树脂稳定性和树脂成分在使用过程中有效混合的问题。。还出现多种安全问题。因此，本发明提出一种观点，提供一种用于在安装树脂锚杆时注入树脂的简单且有效方法和装置。

说明书中对现有技术的引用仅出于说明性之目的，而不作为本申请的引用，因为这些现有技术是澳大利亚和其它地区的普通公用知识的一部分。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种树脂注入装置，与用于安装地锚钻孔设备结合使用，该树脂注入装置包括：

流体注入器，适合与钻孔设备的中空钻柱(hollow drill shaft)流体地连通，以将一种或多种树脂流体注入钻柱中，其中，在使用时，当在已经在岩层中钻入孔时，树脂可在插入地锚之前经由钻柱注入孔中。

优选地，流体注入器包括可旋转操作部，用于旋转地连接流体注入器至钻柱，其中，在使用时，流体注入器在钻柱旋转时保持静止。有利地，可旋转操作部包括第一、二密封轴承，提供钻柱外表面和可旋转操作部内部之间的流体密封。

优选地，所述可旋转操作部进一步包括外室，该外室在可旋转操作部内部环绕混合腔。有利地，所述混合腔与设置在钻柱的墙壁上的流体注入口流体地连通，该流体注入口位于流体注入器的可旋转操作部中的由混合腔所环绕的区域。

典型地，所述可旋转操作部可释放地连接到钻柱。优选地，所述流体注入器进一步包括可释放附接至流体注入器的外室并可释放附接至钻孔设备的锁定装置。