錨桿鉆機專利技術綜述

陳建君

【摘 要】錨桿鉆機作為巖土錨固工程施工的關鍵設備，其性能對整個巖土工程的進度、質量和成本起決定性作用。本文利用CNABS、DWPI和SIPOABS數據庫，對錨桿鉆機技術進行了數據分析，了解相關領域技術分支，并對其技術演技，申請趨勢、區域分布、申請人分布、重點申請人核心專利等進行了數據分析，歸納出了該領域的熱點技術、重要申請人和核心專利，以期對我國錨桿鉆機技術的發展提供思考。

【關鍵詞】錨桿鉆機;專利;分析;熱點

中圖分類號： TD42 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）25-0020-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.25.008

1 錨桿鉆機的基本概念

錨桿鉆機在一些地方又稱為錨固鉆機，是煤礦巷道支護工作中的鉆孔工具，其在改善支護效果、降低支護成本、加快成巷速度、減少輔助運輸量、減輕勞動強度、提高巷道利用率等方面有著十分突出的優越性，錨桿鉆機是錨桿支護的關鍵設備，它影響著錨桿支護的質量─錨孔的方位、深度，孔徑的準確性以及錨桿的安裝質量，并涉及操作者的人身安全，作業條件與勞動強度等。自從20世紀50年代在美國誕生第一臺錨桿鉆機開始，錨桿鉆機的產品更新換代迅速，目前的錨桿鉆機可以有以下4種分類方式：按結構形式分為鉆車式、車載式和單體式;按動力來源分為氣動式、液壓式和電動式按破巖方式可分為：回轉式，沖擊式和沖擊回轉式;按操作方式可分為支腿式和手持式。

2 數據統計與分析

2.1 申請量年度分布

本文選擇CNABS中文摘要數據以及DWPI和SIPOABS英文摘要數據庫，檢索過程中采用的關鍵詞為：錨桿鉆車，錨固鉆車，鉆機，鉆進，打眼，bolt+，anchor+，drill+，采用上述檢索要素得到的專利申請經過降噪和篩選后構成本文研究的專利申請數據庫，并結合該數據庫中的數據對錨桿鉆機相關技術分支的重點申請人，申請量，申請的地域，核心專利等情況進行分析，錨桿鉆機技術申請量年度分布及變化見圖1。

圖1顯示了錨桿鉆機技術專利申請量的年度變化趨勢，從圖中可以看到，錨桿鉆機技術的發展大致經歷了三個階段。1980年以前，錨桿鉆機的專利申請都是國外的公司，而整個70年代，錨桿鉆機的申請量是處于穩步上升的，這是基于當時全球范圍內巖土工程的崛起，巖土工程中的圍巖穩固技術成為一項新的熱門的研究領域，這一階段，相關錨桿鉆機方面的專利幾乎被瑞典的阿特拉斯，美國的英格索蘭，喬伊，奧地利的奧鋼聯等公司所壟斷，體現了這些大公司在該領域的前瞻性與科研實力，進入80年代后，國外的專利申請量逐步平穩，事實上，我國因為專利制度的形成以及在本領域開始進行自主創新是從上世紀90年代才開始，而且，礙于相關基礎領域技術不扎實，年申請量在很長一段時間內停留在個位數，直至2005年以后，相關專利申請才開始明顯增加，這得益于當時全國煤炭形勢的大好，相關科研院所在此前的基礎上大力開展相關領域的創新，與此同時，國外的申請量也因為全球經濟的回暖，開始了明顯回升。

2.2 申請的原創國與地域分布

技術原創國和地區表征了一個國家或地區在該領域的技術儲備和技術實力，為此，對涉及錨桿鉆機相關專利的申請人所在的國家和地區進行了相關統計，結果如圖2。

從圖2中可以看出，在錨桿鉆機的相關技術領域，專利申請量排名前四位的是中國，美國，奧地利和瑞典，其中，中國的申請量占了其中一半，而中國在相關領域的專利申請是從上世紀90年代才開始，即是說在不到30年的時間里，中國在相關領域開展的工作已經非常豐富了，這主要得益于這一時期中國在煤礦/隧道等礦產和基建領域的蓬勃發展，導致了開展相關領域研究的工礦企業和科研院所非常多，從而相關申請量得到飛速發展;而在國外方面，相關領域則主要由其國內的大公司，如美國的英格索蘭，喬伊，卡薩格蘭德，奧地利的奧鋼聯，瑞典則有相關領域的巨頭阿特拉斯公司做主要研發，因此，申請量相對平穩。

2.3 重點專利申請人統計分析

錨桿鉆機相關技術的國內外重點申請人統計分析結果如圖3。

由圖3中所示的國外重點申請人的統計結果分布可知，國外前十位的相關領域申請人中都是相關巖土施工領域的巨頭公司，其中阿特拉斯，奧鋼聯兩個公司的申請量都是100左右，顯示出國外相關領域中，核心技術始終掌握在相關領域的巨頭手中，而美國的卡薩格蘭德，英格索蘭和喬伊三家公司的申請量也都超過了25件，也顯示出美國在相關領域的競爭力。

反觀國內的申請人， 排名前兩位的山西天地煤機裝備有限公司和中國煤炭科工集團太原研究院嗾使中煤科工旗下的公司，顯示出作為中國煤礦主要研發機構的中煤科工集團公司在錨桿鉆機領域已經開始了大量工作，但其申請總量甚至還不到阿特拉斯一家公司的申請量，而從后八位的申請人統計結構可以看出，國內在相關領域的申請人眾多，呈現百花齊放的姿態，如中科院自動化所北侖科學藝術實驗中心等科研機構，中國礦業大學等高校以及以閆振東，蒲長宴為代表的個人申請人都進行相關領域的研發，但都是僅僅是圍繞相關部件進行改進，創造性高的申請仍較少見，顯示出我國在相關領域的基礎還不夠扎實，科研力量較為分散的情況。

2.4 專利技術發展演進

自從20世紀50年代，第一臺錨桿鉆機在美國誕生以來，錨桿鉆機的產品更新換代迅速，在20世紀60-70年代末期，歐美等一些國家已經開始在進行錨桿鉆機的研制，但相關的專利申請較少。進入70年代，隨著礦山、隧道工程中對錨桿支護方式越發重視，錨桿鉆機也進入了發展的時期，在結構方面，GARDNER DENVER公司早在1964年便研發出了基于履帶的鉆車式錨桿鉆機，其后BUMUELLER將行走機構設計為更為方便的輪轂式的結構;在將其延伸到機載方面，美國的BENDIX公司于1972年首次嘗試將錨桿鉆機安裝于掘進機上，實現鉆錨與掘進的一體化，1990年奧地利的奧鋼聯公司則首次將其安裝于連采機上，實現采煤與鉆錨的一體化;隨著錨桿鉆機技術在中國的快速發展，中國申請人對記載錨桿鉆機進行了進一步改進，開始將多臺鉆機安裝于掘進機的回轉機構上，實現其自由旋轉;從目前得到的專利來看，現在的錨桿鉆機在向多功能，集成化的機載式方向發展，相關專利在近些年的申請量占本領域專利申請量的比重很大;在動力來源方面，目前的錨桿鉆機已經形成液壓、氣動、電動三大系列，而前二者為目前國外的主流的錨桿機類型。這兩種類型中，做得較好的有澳大利亞的喬伊公司，該公司研發和生產的支腿式氣動錨桿鉆機在該領域有著良好的效能，液壓鉆機方面則有澳大利亞的POBAM型。

3 結語

本文對錨桿鉆機領域的專利進行了整理和分析，重點整理了全球以及中國范圍內關于錨桿鉆機方面技術分支，分析了相關專利的申請量發展趨勢，重點申請人，申請人所在地區，并對各技術分支進行了技術演進的整理。通過分析可知，早在1970年以前，國際上便開始出現了錨桿鉆機的專利申請，經過多年的發展，相關領域的核心技術仍然掌握在少數巖土行業巨頭手中。目前，我國的申請量占到了該領域專利申請量的一半，但申請人較為分散，體現出百花齊放的特點，同時，申請的主要發現開始向多功能，集成化的機載式錨桿鉆車方向發展，這也是今后該領域的發展趨勢。

【參考文獻】

[1]徐鎖庚.“內外錨桿鉆機的現狀及發展趨勢”，載《煤礦機械》2007（11）.

[2]鄧敏.“錨桿鉆機的發展與應用“，載《地質裝備》，2007（5）。

[3]李二欠，張豪陽，呂德錦.“錨桿鉆機的應用與發展“，載《煤礦機械》，2016（5）。

[4]王曉瑜.“淺談國內外錨桿鉆機現狀與發展“，載《機電一體化》2016（6）.