錨桿鉆機(jī)專利技術(shù)綜述

陳建君

【摘 要】錨桿鉆機(jī)作為巖土錨固工程施工的關(guān)鍵設(shè)備，其性能對(duì)整個(gè)巖土工程的進(jìn)度、質(zhì)量和成本起決定性作用。本文利用CNABS、DWPI和SIPOABS數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)錨桿鉆機(jī)技術(shù)進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析，了解相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)分支，并對(duì)其技術(shù)演技，申請(qǐng)趨勢(shì)、區(qū)域分布、申請(qǐng)人分布、重點(diǎn)申請(qǐng)人核心專利等進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析，歸納出了該領(lǐng)域的熱點(diǎn)技術(shù)、重要申請(qǐng)人和核心專利，以期對(duì)我國(guó)錨桿鉆機(jī)技術(shù)的發(fā)展提供思考。

【關(guān)鍵詞】錨桿鉆機(jī);專利;分析;熱點(diǎn)

中圖分類號(hào)： TD42 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）25-0020-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.25.008

1 錨桿鉆機(jī)的基本概念

錨桿鉆機(jī)在一些地方又稱為錨固鉆機(jī)，是煤礦巷道支護(hù)工作中的鉆孔工具，其在改善支護(hù)效果、降低支護(hù)成本、加快成巷速度、減少輔助運(yùn)輸量、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高巷道利用率等方面有著十分突出的優(yōu)越性，錨桿鉆機(jī)是錨桿支護(hù)的關(guān)鍵設(shè)備，它影響著錨桿支護(hù)的質(zhì)量─錨孔的方位、深度，孔徑的準(zhǔn)確性以及錨桿的安裝質(zhì)量，并涉及操作者的人身安全，作業(yè)條件與勞動(dòng)強(qiáng)度等。自從20世紀(jì)50年代在美國(guó)誕生第一臺(tái)錨桿鉆機(jī)開(kāi)始，錨桿鉆機(jī)的產(chǎn)品更新?lián)Q代迅速，目前的錨桿鉆機(jī)可以有以下4種分類方式：按結(jié)構(gòu)形式分為鉆車式、車載式和單體式;按動(dòng)力來(lái)源分為氣動(dòng)式、液壓式和電動(dòng)式按破巖方式可分為：回轉(zhuǎn)式，沖擊式和沖擊回轉(zhuǎn)式;按操作方式可分為支腿式和手持式。

2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

2.1 申請(qǐng)量年度分布

本文選擇CNABS中文摘要數(shù)據(jù)以及DWPI和SIPOABS英文摘要數(shù)據(jù)庫(kù)，檢索過(guò)程中采用的關(guān)鍵詞為：錨桿鉆車，錨固鉆車，鉆機(jī)，鉆進(jìn)，打眼，bolt+，anchor+，drill+，采用上述檢索要素得到的專利申請(qǐng)經(jīng)過(guò)降噪和篩選后構(gòu)成本文研究的專利申請(qǐng)數(shù)據(jù)庫(kù)，并結(jié)合該數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)對(duì)錨桿鉆機(jī)相關(guān)技術(shù)分支的重點(diǎn)申請(qǐng)人，申請(qǐng)量，申請(qǐng)的地域，核心專利等情況進(jìn)行分析，錨桿鉆機(jī)技術(shù)申請(qǐng)量年度分布及變化見(jiàn)圖1。

圖1顯示了錨桿鉆機(jī)技術(shù)專利申請(qǐng)量的年度變化趨勢(shì)，從圖中可以看到，錨桿鉆機(jī)技術(shù)的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個(gè)階段。1980年以前，錨桿鉆機(jī)的專利申請(qǐng)都是國(guó)外的公司，而整個(gè)70年代，錨桿鉆機(jī)的申請(qǐng)量是處于穩(wěn)步上升的，這是基于當(dāng)時(shí)全球范圍內(nèi)巖土工程的崛起，巖土工程中的圍巖穩(wěn)固技術(shù)成為一項(xiàng)新的熱門的研究領(lǐng)域，這一階段，相關(guān)錨桿鉆機(jī)方面的專利幾乎被瑞典的阿特拉斯，美國(guó)的英格索蘭，喬伊，奧地利的奧鋼聯(lián)等公司所壟斷，體現(xiàn)了這些大公司在該領(lǐng)域的前瞻性與科研實(shí)力，進(jìn)入80年代后，國(guó)外的專利申請(qǐng)量逐步平穩(wěn)，事實(shí)上，我國(guó)因?yàn)閷＠贫鹊男纬梢约霸诒绢I(lǐng)域開(kāi)始進(jìn)行自主創(chuàng)新是從上世紀(jì)90年代才開(kāi)始，而且，礙于相關(guān)基礎(chǔ)領(lǐng)域技術(shù)不扎實(shí)，年申請(qǐng)量在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)停留在個(gè)位數(shù)，直至2005年以后，相關(guān)專利申請(qǐng)才開(kāi)始明顯增加，這得益于當(dāng)時(shí)全國(guó)煤炭形勢(shì)的大好，相關(guān)科研院所在此前的基礎(chǔ)上大力開(kāi)展相關(guān)領(lǐng)域的創(chuàng)新，與此同時(shí)，國(guó)外的申請(qǐng)量也因?yàn)槿蚪?jīng)濟(jì)的回暖，開(kāi)始了明顯回升。

2.2 申請(qǐng)的原創(chuàng)國(guó)與地域分布

技術(shù)原創(chuàng)國(guó)和地區(qū)表征了一個(gè)國(guó)家或地區(qū)在該領(lǐng)域的技術(shù)儲(chǔ)備和技術(shù)實(shí)力，為此，對(duì)涉及錨桿鉆機(jī)相關(guān)專利的申請(qǐng)人所在的國(guó)家和地區(qū)進(jìn)行了相關(guān)統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖2。

從圖2中可以看出，在錨桿鉆機(jī)的相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，專利申請(qǐng)量排名前四位的是中國(guó)，美國(guó)，奧地利和瑞典，其中，中國(guó)的申請(qǐng)量占了其中一半，而中國(guó)在相關(guān)領(lǐng)域的專利申請(qǐng)是從上世紀(jì)90年代才開(kāi)始，即是說(shuō)在不到30年的時(shí)間里，中國(guó)在相關(guān)領(lǐng)域開(kāi)展的工作已經(jīng)非常豐富了，這主要得益于這一時(shí)期中國(guó)在煤礦/隧道等礦產(chǎn)和基建領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，導(dǎo)致了開(kāi)展相關(guān)領(lǐng)域研究的工礦企業(yè)和科研院所非常多，從而相關(guān)申請(qǐng)量得到飛速發(fā)展;而在國(guó)外方面，相關(guān)領(lǐng)域則主要由其國(guó)內(nèi)的大公司，如美國(guó)的英格索蘭，喬伊，卡薩格蘭德，奧地利的奧鋼聯(lián)，瑞典則有相關(guān)領(lǐng)域的巨頭阿特拉斯公司做主要研發(fā)，因此，申請(qǐng)量相對(duì)平穩(wěn)。

2.3 重點(diǎn)專利申請(qǐng)人統(tǒng)計(jì)分析

錨桿鉆機(jī)相關(guān)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)申請(qǐng)人統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果如圖3。

由圖3中所示的國(guó)外重點(diǎn)申請(qǐng)人的統(tǒng)計(jì)結(jié)果分布可知，國(guó)外前十位的相關(guān)領(lǐng)域申請(qǐng)人中都是相關(guān)巖土施工領(lǐng)域的巨頭公司，其中阿特拉斯，奧鋼聯(lián)兩個(gè)公司的申請(qǐng)量都是100左右，顯示出國(guó)外相關(guān)領(lǐng)域中，核心技術(shù)始終掌握在相關(guān)領(lǐng)域的巨頭手中，而美國(guó)的卡薩格蘭德，英格索蘭和喬伊三家公司的申請(qǐng)量也都超過(guò)了25件，也顯示出美國(guó)在相關(guān)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力。

反觀國(guó)內(nèi)的申請(qǐng)人， 排名前兩位的山西天地煤機(jī)裝備有限公司和中國(guó)煤炭科工集團(tuán)太原研究院嗾使中煤科工旗下的公司，顯示出作為中國(guó)煤礦主要研發(fā)機(jī)構(gòu)的中煤科工集團(tuán)公司在錨桿鉆機(jī)領(lǐng)域已經(jīng)開(kāi)始了大量工作，但其申請(qǐng)總量甚至還不到阿特拉斯一家公司的申請(qǐng)量，而從后八位的申請(qǐng)人統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)可以看出，國(guó)內(nèi)在相關(guān)領(lǐng)域的申請(qǐng)人眾多，呈現(xiàn)百花齊放的姿態(tài)，如中科院自動(dòng)化所北侖科學(xué)藝術(shù)實(shí)驗(yàn)中心等科研機(jī)構(gòu)，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)等高校以及以閆振東，蒲長(zhǎng)宴為代表的個(gè)人申請(qǐng)人都進(jìn)行相關(guān)領(lǐng)域的研發(fā)，但都是僅僅是圍繞相關(guān)部件進(jìn)行改進(jìn)，創(chuàng)造性高的申請(qǐng)仍較少見(jiàn)，顯示出我國(guó)在相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)還不夠扎實(shí)，科研力量較為分散的情況。

2.4 專利技術(shù)發(fā)展演進(jìn)

自從20世紀(jì)50年代，第一臺(tái)錨桿鉆機(jī)在美國(guó)誕生以來(lái)，錨桿鉆機(jī)的產(chǎn)品更新?lián)Q代迅速，在20世紀(jì)60-70年代末期，歐美等一些國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始在進(jìn)行錨桿鉆機(jī)的研制，但相關(guān)的專利申請(qǐng)較少。進(jìn)入70年代，隨著礦山、隧道工程中對(duì)錨桿支護(hù)方式越發(fā)重視，錨桿鉆機(jī)也進(jìn)入了發(fā)展的時(shí)期，在結(jié)構(gòu)方面，GARDNER DENVER公司早在1964年便研發(fā)出了基于履帶的鉆車式錨桿鉆機(jī)，其后BUMUELLER將行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為更為方便的輪轂式的結(jié)構(gòu);在將其延伸到機(jī)載方面，美國(guó)的BENDIX公司于1972年首次嘗試將錨桿鉆機(jī)安裝于掘進(jìn)機(jī)上，實(shí)現(xiàn)鉆錨與掘進(jìn)的一體化，1990年奧地利的奧鋼聯(lián)公司則首次將其安裝于連采機(jī)上，實(shí)現(xiàn)采煤與鉆錨的一體化;隨著錨桿鉆機(jī)技術(shù)在中國(guó)的快速發(fā)展，中國(guó)申請(qǐng)人對(duì)記載錨桿鉆機(jī)進(jìn)行了進(jìn)一步改進(jìn)，開(kāi)始將多臺(tái)鉆機(jī)安裝于掘進(jìn)機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，實(shí)現(xiàn)其自由旋轉(zhuǎn);從目前得到的專利來(lái)看，現(xiàn)在的錨桿鉆機(jī)在向多功能，集成化的機(jī)載式方向發(fā)展，相關(guān)專利在近些年的申請(qǐng)量占本領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量的比重很大;在動(dòng)力來(lái)源方面，目前的錨桿鉆機(jī)已經(jīng)形成液壓、氣動(dòng)、電動(dòng)三大系列，而前二者為目前國(guó)外的主流的錨桿機(jī)類型。這兩種類型中，做得較好的有澳大利亞的喬伊公司，該公司研發(fā)和生產(chǎn)的支腿式氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)在該領(lǐng)域有著良好的效能，液壓鉆機(jī)方面則有澳大利亞的POBAM型。

3 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)錨桿鉆機(jī)領(lǐng)域的專利進(jìn)行了整理和分析，重點(diǎn)整理了全球以及中國(guó)范圍內(nèi)關(guān)于錨桿鉆機(jī)方面技術(shù)分支，分析了相關(guān)專利的申請(qǐng)量發(fā)展趨勢(shì)，重點(diǎn)申請(qǐng)人，申請(qǐng)人所在地區(qū)，并對(duì)各技術(shù)分支進(jìn)行了技術(shù)演進(jìn)的整理。通過(guò)分析可知，早在1970年以前，國(guó)際上便開(kāi)始出現(xiàn)了錨桿鉆機(jī)的專利申請(qǐng)，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，相關(guān)領(lǐng)域的核心技術(shù)仍然掌握在少數(shù)巖土行業(yè)巨頭手中。目前，我國(guó)的申請(qǐng)量占到了該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量的一半，但申請(qǐng)人較為分散，體現(xiàn)出百花齊放的特點(diǎn)，同時(shí)，申請(qǐng)的主要發(fā)現(xiàn)開(kāi)始向多功能，集成化的機(jī)載式錨桿鉆車方向發(fā)展，這也是今后該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]徐鎖庚.“內(nèi)外錨桿鉆機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)”，載《煤礦機(jī)械》2007（11）.

[2]鄧敏.“錨桿鉆機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用“，載《地質(zhì)裝備》，2007（5）。

[3]李二欠，張豪陽(yáng)，呂德錦.“錨桿鉆機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展“，載《煤礦機(jī)械》，2016（5）。

[4]王曉瑜.“淺談國(guó)內(nèi)外錨桿鉆機(jī)現(xiàn)狀與發(fā)展“，載《機(jī)電一體化》2016（6）.