锚杆钻机专利技术综述

陈建君

【摘 要】锚杆钻机作为岩土锚固工程施工的关键设备，其性能对整个岩土工程的进度、质量和成本起决定性作用。本文利用CNABS、DWPI和SIPOABS数据库，对锚杆钻机技术进行了数据分析，了解相关领域技术分支，并对其技术演技，申请趋势、区域分布、申请人分布、重点申请人核心专利等进行了数据分析，归纳出了该领域的热点技术、重要申请人和核心专利，以期对我国锚杆钻机技术的发展提供思考。

【关键词】锚杆钻机;专利;分析;热点

中图分类号： TD42 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）25-0020-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.25.008

1 锚杆钻机的基本概念

锚杆钻机在一些地方又称为锚固钻机，是煤矿巷道支护工作中的钻孔工具，其在改善支护效果、降低支护成本、加快成巷速度、减少辅助运输量、减轻劳动强度、提高巷道利用率等方面有着十分突出的优越性，锚杆钻机是锚杆支护的关键设备，它影响着锚杆支护的质量─锚孔的方位、深度，孔径的准确性以及锚杆的安装质量，并涉及操作者的人身安全，作业条件与劳动强度等。自从20世纪50年代在美国诞生第一台锚杆钻机开始，锚杆钻机的产品更新换代迅速，目前的锚杆钻机可以有以下4种分类方式：按结构形式分为钻车式、车载式和单体式;按动力来源分为气动式、液压式和电动式按破岩方式可分为：回转式，冲击式和冲击回转式;按操作方式可分为支腿式和手持式。

2 数据统计与分析

2.1 申请量年度分布

本文选择CNABS中文摘要数据以及DWPI和SIPOABS英文摘要数据库，检索过程中采用的关键词为：锚杆钻车，锚固钻车，钻机，钻进，打眼，bolt+，anchor+，drill+，采用上述检索要素得到的专利申请经过降噪和筛选后构成本文研究的专利申请数据库，并结合该数据库中的数据对锚杆钻机相关技术分支的重点申请人，申请量，申请的地域，核心专利等情况进行分析，锚杆钻机技术申请量年度分布及变化见图1。

图1显示了锚杆钻机技术专利申请量的年度变化趋势，从图中可以看到，锚杆钻机技术的发展大致经历了三个阶段。1980年以前，锚杆钻机的专利申请都是国外的公司，而整个70年代，锚杆钻机的申请量是处于稳步上升的，这是基于当时全球范围内岩土工程的崛起，岩土工程中的围岩稳固技术成为一项新的热门的研究领域，这一阶段，相关锚杆钻机方面的专利几乎被瑞典的阿特拉斯，美国的英格索兰，乔伊，奥地利的奥钢联等公司所垄断，体现了这些大公司在该领域的前瞻性与科研实力，进入80年代后，国外的专利申请量逐步平稳，事实上，我国因为专利制度的形成以及在本领域开始进行自主创新是从上世纪90年代才开始，而且，碍于相关基础领域技术不扎实，年申请量在很长一段时间内停留在个位数，直至2005年以后，相关专利申请才开始明显增加，这得益于当时全国煤炭形势的大好，相关科研院所在此前的基础上大力开展相关领域的创新，与此同时，国外的申请量也因为全球经济的回暖，开始了明显回升。

2.2 申请的原创国与地域分布

技术原创国和地区表征了一个国家或地区在该领域的技术储备和技术实力，为此，对涉及锚杆钻机相关专利的申请人所在的国家和地区进行了相关统计，结果如图2。

从图2中可以看出，在锚杆钻机的相关技术领域，专利申请量排名前四位的是中国，美国，奥地利和瑞典，其中，中国的申请量占了其中一半，而中国在相关领域的专利申请是从上世纪90年代才开始，即是说在不到30年的时间里，中国在相关领域开展的工作已经非常丰富了，这主要得益于这一时期中国在煤矿/隧道等矿产和基建领域的蓬勃发展，导致了开展相关领域研究的工矿企业和科研院所非常多，从而相关申请量得到飞速发展;而在国外方面，相关领域则主要由其国内的大公司，如美国的英格索兰，乔伊，卡萨格兰德，奥地利的奥钢联，瑞典则有相关领域的巨头阿特拉斯公司做主要研发，因此，申请量相对平稳。

2.3 重点专利申请人统计分析

锚杆钻机相关技术的国内外重点申请人统计分析结果如图3。

由图3中所示的国外重点申请人的统计结果分布可知，国外前十位的相关领域申请人中都是相关岩土施工领域的巨头公司，其中阿特拉斯，奥钢联两个公司的申请量都是100左右，显示出国外相关领域中，核心技术始终掌握在相关领域的巨头手中，而美国的卡萨格兰德，英格索兰和乔伊三家公司的申请量也都超过了25件，也显示出美国在相关领域的竞争力。

反观国内的申请人， 排名前两位的山西天地煤机装备有限公司和中国煤炭科工集团太原研究院嗾使中煤科工旗下的公司，显示出作为中国煤矿主要研发机构的中煤科工集团公司在锚杆钻机领域已经开始了大量工作，但其申请总量甚至还不到阿特拉斯一家公司的申请量，而从后八位的申请人统计结构可以看出，国内在相关领域的申请人众多，呈现百花齐放的姿态，如中科院自动化所北仑科学艺术实验中心等科研机构，中国矿业大学等高校以及以闫振东，蒲长宴为代表的个人申请人都进行相关领域的研发，但都是仅仅是围绕相关部件进行改进，创造性高的申请仍较少见，显示出我国在相关领域的基础还不够扎实，科研力量较为分散的情况。

2.4 专利技术发展演进

自从20世纪50年代，第一台锚杆钻机在美国诞生以来，锚杆钻机的产品更新换代迅速，在20世纪60-70年代末期，欧美等一些国家已经开始在进行锚杆钻机的研制，但相关的专利申请较少。进入70年代，隨着矿山、隧道工程中对锚杆支护方式越发重视，锚杆钻机也进入了发展的时期，在结构方面，GARDNER DENVER公司早在1964年便研发出了基于履带的钻车式锚杆钻机，其后BUMUELLER将行走机构设计为更为方便的轮毂式的结构;在将其延伸到机载方面，美国的BENDIX公司于1972年首次尝试将锚杆钻机安装于掘进机上，实现钻锚与掘进的一体化，1990年奥地利的奥钢联公司则首次将其安装于连采机上，实现采煤与钻锚的一体化;随着锚杆钻机技术在中国的快速发展，中国申请人对记载锚杆钻机进行了进一步改进，开始将多台钻机安装于掘进机的回转机构上，实现其自由旋转;从目前得到的专利来看，现在的锚杆钻机在向多功能，集成化的机载式方向发展，相关专利在近些年的申请量占本领域专利申请量的比重很大;在动力来源方面，目前的锚杆钻机已经形成液压、气动、电动三大系列，而前二者为目前国外的主流的锚杆机类型。这两种类型中，做得较好的有澳大利亚的乔伊公司，该公司研发和生产的支腿式气动锚杆钻机在该领域有着良好的效能，液压钻机方面则有澳大利亚的POBAM型。

3 结语

本文对锚杆钻机领域的专利进行了整理和分析，重点整理了全球以及中国范围内关于锚杆钻机方面技术分支，分析了相关专利的申请量发展趋势，重点申请人，申请人所在地区，并对各技术分支进行了技术演进的整理。通过分析可知，早在1970年以前，国际上便开始出现了锚杆钻机的专利申请，经过多年的发展，相关领域的核心技术仍然掌握在少数岩土行业巨头手中。目前，我国的申请量占到了该领域专利申请量的一半，但申请人较为分散，体现出百花齐放的特点，同时，申请的主要发现开始向多功能，集成化的机载式锚杆钻车方向发展，这也是今后该领域的发展趋势。

【参考文献】

[1]徐锁庚.“内外锚杆钻机的现状及发展趋势”，载《煤矿机械》2007（11）.

[2]邓敏.“锚杆钻机的发展与应用“，载《地质装备》，2007（5）。

[3]李二欠，张豪阳，吕德锦.“锚杆钻机的应用与发展“，载《煤矿机械》，2016（5）。

[4]王晓瑜.“浅谈国内外锚杆钻机现状与发展“，载《机电一体化》2016（6）.