专利名称：开缝摩擦式岩石稳定器的制作方法
技术领域：
本发明通常是涉及摩擦式岩石稳定器，更具体地说是涉及一种压入到像矿山巷道顶或壁的地层结构的尺寸不够大的钻孔中的摩擦式岩石稳定器。
一种摩式岩石稳定器是利用一条沿着它的长度方向的切口提供可压缩性的，这种稳定器由西蒙斯-莱德公司(Simmons-Rand)以它的已商标注册的“劈开式”(SplitSet)加以销售。
使用“劈开式”(SplitSet)稳定器用来稳定矿山巷道和其他坑道的顶和壁上的岩石层已众所周知，在使用中，这些装置提供相对较易安装和卡紧牢固，并且卡紧随着时间延续和当岩石编移时会变得更坚固。而与“劈开式”(SplitSet)稳定器有重要关系的是它们的重量和容积尺寸对制造和运输费用的影响。
上面的说明表示目前的“劈开式”(SplitSet)稳定器存在着一些局限性，由此可见，提供一种能克服涉及上述这些局限性替代现用的“劈开式”(SplitSet)稳定器是有利的、必要的。因而，提出了一种合适的并具有下面充分公开其技术特征的可替代的稳定器。
本发明的一个方案是通过提供一个开缝的稳定器来实现的，这个稳定器具有一个本体，其上有一些促使其与钻孔壁顶靠的摩擦表面，而在摩擦表面间本体上的剩余部分则基本上与钻孔不接触。由围绕钻孔的中心轴线测得的摩擦表面相互隔开为70度到150度角，本体上不与钻孔接触的部分的横截面可以是拱形或直线形的。此外，与开缝邻接的两个摩擦表面之间的本体部分可全部省掉。
根据本发明的第二个实施例，本体的横截面是“V”字形的，它有一对成一定角度联接在与开缝相对的脊骨上的臂，每个臂和脊骨的终端部分都是摩擦表面。
本发明提供一种摩擦式岩石稳定器，它用在大致成园形横截面的钻孔中，其含有a.一个细长的中空管状的本体，它有一个锥形顶端，一个底端和一个在这两者之间的柱体部分;和b.压紧装置，它沿着本体的长度方向延伸，当插到尺寸较小的钻孔中时，使本体受弹性压紧，并使几个沿柱体长度延伸的摩擦表面与钻孔壁弹性地摩擦接触，由围绕钻孔的中心轴线测得的摩擦表面相互间隔为70度到150度角，在摩擦表面之间的柱体壁部基本上不与钻孔壁接触，压紧装置有一条沿着本体长度延伸的切口，切口有一完全在相邻两个摩擦表面之间延伸的宽度;底端有一个把平板支撑在其上的法兰;本体的横截面是园柱形的;摩擦表面有一个由围绕钻孔中心轴线测得的0度到40度之间的一个角度所确定的宽度;本体的横截面是“V”字形的，它有一对成一定角度地联接在与切口相对的脊骨上的臂，臂相互之间是可弹性压紧的，每个臂和脊骨的终端部分都是摩擦表面;每个臂的邻接脊骨的那部分比邻接摩擦表面的那部分厚;脊骨和每个摩擦表面上都有增进与钻孔摩擦接触的装置;底端包括有一个把平板支撑在其上的法兰。
本发明还提供一种摩擦式岩石稳定器，它用在大致成园形横截面的钻孔中，它含有a.一个细长的中空园筒管状的本体，它有一个锥形顶端，一个底端和一个在这两者之间的柱体部分;和b.压紧装置，它沿着本体的长度延伸，当插到尺寸较小的钻孔中时，使本体受弹性压紧，并使几个沿柱体长度延伸的摩擦表面与钻孔壁弹性地摩擦接触，由围绕钻孔的中心轴线测得的摩擦表面相互间隔为70度到150度角，在摩擦表面之间柱体的壁部基本上不与钻孔壁接触;c.压紧装置有一条沿着本体长度延伸的切口，该切口有完全在相邻的两个摩擦表面间延伸的宽度。
本发明也提供了一种摩擦式岩石稳定器，它用在大致成园形横截面的钻孔中，它含有a.一个细长的“V”字形管状本体，它有一个锥形顶端，一个底端和一个在这两者之间的柱体部分;和b.压紧装置，它沿着本体的长度延伸，当插到尺寸较小的钻孔中时，使本体受弹性压紧，并使几个沿柱体长度延伸的摩擦表面与钻孔壁弹性地摩擦接触，由围绕钻孔的中心轴线测得的摩擦表面相互间隔为70度到150度角，在摩擦表面之间柱体的壁部基本上不与钻孔壁接触;c.本体有一对成一定角度地联接在与切口相对的脊骨上的臂，臂相互之间是可弹性压紧的，每个臂和脊骨的终端部分都是摩擦表面。
通过下面结合附图对本发明所作的详细描述可对本发明的上述和其他特征有更清楚的了解。附图中
图1是先有技术的“劈开式”(SplitSet)稳定器的透视图;
图2和2A是用于“劈开式”(SplitSet)稳定器的承载平板的透视图;
图3是先有技术的“劈开式”(SplitSet)稳定器在安装好后的横截面图，它表示了一个例子，说明由于钻孔的直径或稳定器的直径或者这两者的直径不规则而形成本体与钻孔摩擦的那些地方和本体上与钻孔不接触的部分;
图4是本发明的开缝稳定器在安装好后的横截面图，它表示与钻孔摩擦的地方，本体上与切口邻接的部分已被去掉;
图5是本发明的开缝稳定器在安装好后的横截面图，它表示一个摩擦表面位置和摩擦表面宽度的组合;
图6是本发明的开缝稳定器在安装好后的横截面图，它表示一个摩擦表面位置和摩擦表面宽度的另一组合方式;
图7是本发明另一个实施例的本体的横截面图。
现在参照图1，它表示一个典型的“劈开式”(SplitSet)稳定器10。由图可见，“劈开式”(SplitSet)稳定器10包括一个中空的园柱管状本体12，它有一个锥形顶端14，一个底端16，一个在顶端14和底端16之间延伸的柱体18，稳定器10还有一条沿本体12的长度延伸的切口20。顶端14形成锥形状，以便插到稍微小一点的钻孔(这里没表示)中，而顶端14上的另一个切口22则如众所周知的那样，是便于制造锥形顶端14。所述本体12的底端16焊接在一个用于支撑承载平板26或类似构件的园环状法兰24上(见图2)。
在“劈开式”(SplitSet)稳定器10安装时，一个钻孔(这里没表示)已被钻出，这钻孔的横截面基本成圆形。这里所用的术语“横截面”或“水平截面”是指与钻孔延伸的轴线横截和垂直的平面上获得的视图。
钻孔的直径地园柱管状本体12的直径稍微小一点，这样，可使锥形顶端14被安装到钻孔的孔口中，并且在本体12的长度被压入到钻孔里时足以把承载平板26牢固地挤压到位。装设在本体12四周的承载平板26把“劈开式”(SplitSet)稳定器10的轴向载荷分布在一个较大的大致含有从钻孔壁上剥落的泥沙表面的面积上。
把“劈开式”(SplitSet)稳定器10压到钻孔中时，使本体12沿着切口20受压，由切口20提供的弹性使本体12在被压到钻孔中时能够沿着它的长度方向受压而不被压扁。结果，由于本体12趋于膨胀到它的原始形状，故本体12的弹性使其较紧固地压蒙在钻孔壁上，因此在“劈开式”(SplitSet)稳定器10和沿着本体12长度的钻孔壁之间就产生了摩擦。
如图3和图4中的箭头28所示，在柱体18和钻孔壁之间产生的接触和摩擦，其中大部分集中分布在几个分开的摩擦表面30中。与切口20相对地分隔开的摩擦表面30，在这里也是用术语“脊骨”来表示的，如由围绕着钻孔(来示出)的中心轴线32在水平横截面上测得的那样，几个摩擦表面30的近似中心线28a最好是相互间隔大约120度的角度31。这里所用的一切角度都是在安装好的稳定器10上测得的，而且是在除去切口20以外的围绕着在脊骨摩擦表面30和脊骨的任意一侧的旁侧摩擦表面之间的本体12上测得的。同样可以测得最好摩擦表面30的近似边缘28b相互间隔大约100度的角度31a。由水平的横截面上观察围绕钻孔的中心轴线32测量时可清楚地看出，每个摩擦表面31都呈园拱形，最好延伸过以20度的中心角31a为界的园弧。确定摩擦表面30的园弧长度的中心角31b的数值最好能有正负20度的适当变化，这样，中心角31b能在0度和40度之间变化。然而这点是清楚的，即当角度31b是0度时，在横截面上来看，摩擦表面30则变成一点接触。分隔中心线28a的中心角31也可有如下地改变，即为了使稳定器10在钻孔中自支撑，只要使摩擦表面30离脊骨足够的远以使摩擦表面30与钻孔壁保持摩擦接触。
柱体18在邻接的摩擦表面30之间的壁部34与钻孔的壁基本上不接触的，所谓基本上不接触，就是说柱体18的那些壁部不与钻孔壁摩擦啮合，但由于钻孔会产生不匀称，因而也会出现偶然的接触。由于不摩擦、不接触的结果，即使位于两个摩擦表面30之间的邻接切口20处有过量的壁部材料也不能增进摩擦夹持的作用。本发明利用了这一点，即把切口20做成如图4所示的完全在两个相邻摩擦表面之间延伸至最大宽度。如图3所示，跨过切口20侧边的壁部分34可被去掉，这使制造稳定器10所要用的材料减少20%或更多。由于这样去掉的壁部34是那些基本上不与钻孔接触的部分，因此对于装置的摩擦夹持能力没有任何损失。
图5表示本发明的一个外部极限，与切口20邻接的摩擦表面30的中心角31b是0度，如上所述，使摩擦表面30成点接触。因此，摩擦表面30的中心线28a之间的距离如通过角度31的测量所得是150度。
图6表示本发明的另一个外部极限，摩擦表面30的中心角31b是40度，使摩擦表面30形成最大的宽度。摩擦表面30的中心线28a之间的距离如通过角度31的测量所得是70度。为了使稳定器跨越钻孔的直径，以便在安装好的稳定器和钻孔之间有摩擦接触，这种组合保证中心角31和中心角31b的一半之和至少是90度。这里的“摩擦接触”是指承受载荷的接触，不是由于稳定器10或钻孔壁的偏差形成的偶然接触。如果中心角31和中心角31b的一半之和小于90度，那么安装好的稳定器就不能跨越钻孔的直径，它与钻孔的摩擦接触就将减少。
因此，可清楚地看出，本发明可有70度到150度之间的中心角31和0度到40度之间的中心角31b的任意组合，只要这种组合跨越钻孔的直径，就会形成摩擦表面30与钻孔壁之间的摩擦接触。而且，脊骨一侧的摩擦表面30的中心角31和31b与脊骨另一侧的摩擦表面30的中心角31和31b可分别不同的，只要这种组合跨越钻孔的直径。
现参照图7，它表示本发明的另一个实施3例。稳定器72有一卷边的开口，和大致成等边三角形横截面的本体74，在横过和垂直于钻孔的中心轴线76的平面上它呈“V”字形。本体74有一条沿着它的长度方向延伸的切口78和一对成一定角度地连接在与切口78相对的脊骨部分82上的臂80。臂80基本按直线延伸，而不是按上述的园筒管状本身12那样的园拱形延伸的。臂80以约120角相互联接，而且相互间能弹性地向里压紧，因而在邻接脊骨82处产生这样的压紧作用。通过臂80的终端向里折成120左右的角，从而形成拱形的摩擦表面84。脊骨82形成拱形摩擦表面86，如上所述，在钻孔的中心轴线76周围的水平横截面上测得的，摩擦表面86与摩擦表面84彼此隔开约120角。摩擦表面84和86的宽度以及摩擦表面84、86的中心线和边缘之间的角度关系都和上述的园筒管形本体的一样，因而这里就不必重复了。
摩擦表面86和84均沿着本体74的柱体部分长度方向延伸，在摩擦表面84、86之间的柱体的臂部基本上不与钻孔的壁接触。臂80的邻接脊骨部分82的那部分可比邻接摩擦表面84的那部分厚。由于臂80是直的，而不是像园筒管状本体那样的园拱形，因而构成这种稳定器需要较少材料，所以在材料费用、重量和装运耗费方面能节省30%或更多，而且对摩擦夹持性能没有实质性损失。这里没表示出如上所述的固紧在稳定器底端上的法兰构件。
使臂80稍微有点曲率仍有相等的效果，而且只需要较少的原料仍然达到节省的目的。在说明本发明的做成园筒管状或“V”字形横截面的管状本体的同时，要指出的是使用其他多边形横截面形状的本体仍有相等的效果。
我们推荐用适当的金属，例如用钢材来制造本发明稳定器，但用适当的塑料材料，使每个摩擦表面都增加与钻孔摩擦接触手段的稳定器仍有相等的效果。
这点应清楚，即本发明所用的角度测量值都是指本发明的稳定器安装在钻孔里后并且与钻孔壁之间摩擦接触的情况下测得的。
权利要求
1.一种摩擦式岩石稳定器，它用在大致成园形横截面的钻孔中，其特征在于，它含有a.一个细长的中空管状的本体，它有一个锥形顶端，一个底端和一个在这两者之间的柱体部分；和b.压紧装置，它沿着本体的长度方向延伸，当插到尺寸较小的钻孔中时，使本体受弹性压紧，并使几个沿所述柱体长度延伸的摩擦表面与钻孔壁弹性地摩擦接触，由围绕钻孔的中心轴线测得的所述摩擦表面相互间隔为70度到150度角，在所述摩擦表面之间的所述柱体壁部基本上不与钻孔壁接触，所述的压紧装置有一条沿着本体长度延伸的切口，所述切口有一完全在相邻两个摩擦表面之间延伸的宽度。
2.如权利要求1所述摩擦式岩石稳定器，其特征在于，所述底端有一个把平板支撑在其上的法兰。
3.如权利要求2所述摩擦式岩石稳定器，其特征在于，所述本体的横截面是园柱形的。
4.如权利要求1所述摩擦岩石稳定器，其特征在于，摩擦表面有一个由围绕钻孔中心轴线测得的0度到40度之间的一个角度所确定的宽度。
5.如权利要求1所述摩擦式岩石稳定器，其特征在于，本体的横截面是“V”字形的，它有一对成一定角度地联接在与切口相对的脊骨上的臂，所述臂相互间是可弹性压紧的，每个所述臂和所述脊骨的终端部分都是摩擦表面。
6.如权利要求5所述摩擦式岩石稳定器，其特征在于，每个臂的邻接脊骨的那部分比邻接摩擦表面的那部分厚。
7.如权利要求5所述摩擦式岩石稳定器，其特征在于，脊骨和每个摩擦表面上都有增进与钻孔摩擦接触的装置。
8.如权利要求7所述摩擦式岩石稳定器，其特征在于，所述的底端包括有一个把平板支撑在其上的法兰。
9.如权利要求6所述摩擦式岩石稳定器，其特征在于，所述的底端包括有一个把平板支撑在其上的法兰。
10.一种摩擦式岩石稳定器，它用在大致成园形横截面的钻孔中，其特征在于，它含有a.一个细长的中空园筒管状的本体，它有一个锥形顶端，一个底端和一个在这两者之间的柱体部分;和b.压紧装置，它沿着本体的长度延伸，当插到尺寸较小的钻孔中时，使本体受弹性压紧，并使几个沿所述柱体长度延伸的摩擦表面与钻孔壁弹性地摩擦接触，由围绕钻孔的中心轴线测得的所述摩擦表面相互间隔为70度到150度角，在所述摩擦表面之间所述柱体的壁部基本上不与钻孔壁接触;c.所述的压紧装置有一条沿着本体长度延伸的切口，该切口有完全在相邻的两个摩擦表面间延伸的宽度。
11.一种摩擦式岩石稳定器，它用在大致成园形横截面的钻孔中，其特征在于，它含有a.一个细长的“V”字形管状本体，它有一个锥形顶端，一个底端和一个在这两者之间的柱体部分;和b.压紧装置，它沿着本体的长度延伸，当插到尺寸较小的钻孔中时，使本体受弹性压紧，并使几个沿所述柱体长度延伸的摩擦表面与钻孔壁弹性地摩擦接触，由围绕钻孔的中心轴线测得的所述摩擦表面相互间隔为70度到150度角，在所述的摩擦表面之间所述柱体的壁部基本上不与钻孔壁接触。c.所述本体有一对成一定角度地联接在与切口相对的脊骨上的壁，所述臂相互间是可弹性压紧的，每个臂和脊骨的终端部分都是摩擦表面。
全文摘要
一种开缝摩擦式岩石稳定器，它有一个可压紧的本体，本体上交替地有与钻孔壁接触和不接触的部分，接触部分被间隔开70度到150度的角之间。
文档编号E21D21/00GK1070028SQ92109609
公开日1993年3月17日 申请日期1992年8月28日 优先权日1991年8月30日
发明者T·J·兰兹伯格 申请人:西蒙斯-兰德公司