KR100551507B1 - 천공 및 고정물 형성 장치용 재킷 튜브 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지면 또는 암석의 천공 및 고정물 형성 장치용 재킷 튜브(6)에 관한 것이다. 본 발명의 재킷 튜브(6)는 드릴 파이프(3) 및/또는 드릴 비트(1) 또는 드릴 해머와 결합되며 이들 주변에 복수의 관통공으로 구성된다. 드릴 홀(2)이 만들어지거나, 또는 고정물이 도입된 후, 재킷 튜브는 경화가능한 서스펜션으로 채워질 수 있다. 본 발명에 따라서, 재킷 튜브는 개구(9)를 통해 균일하게 분포된 하나 이상의 확장 금속 부재(6')와 드릴 비트(1) 및/또는 다른 재킷 튜브 부재(6)에 연결하기 위해서 단부에 있는 연결 부재(7, 8), 특히 슬리브로 구성되어 있다. 그러므로 드릴 홀(2)은 쉽게 만들어질 수 있으며 재킷 튜브(6)는 단단히 고정될 수 있다.
Description
본 발명은 지면 또는 암석 재료 안으로의 천공(drilling holes) 및 고정물 형성(forming anchorage) 장치용 재킷 튜브에 관한 것으로, 여기서 재킷 튜브는 제각기 드릴 로드 조립체 및/또는 드릴 비트 또는 드릴링 해머에 결합되어 있으며, 원주 둘레에 다수의 통로 개구가 형성되어 있고, 드릴 홀(drill hole)의 완성 후 또는 루프 볼트(roof bolt)의 삽입 후 경화가능한 서스펜션(curable suspension)으로 채워질 수 있다.
지면 또는 암석 재료에 홀을 드릴링, 특히 충격 드릴링 또는 회전 타격 드릴하여 연속적으로 라이닝하는 장치가 여러 구조로서 공지되어 있다. 이에 따르면, 큰 길이로 선택적으로 연장하는 드릴 홀 또는 보어는 드릴 로드 조립체상에 장착된 드릴 비트의 도움으로 형성되며, 드릴 홀은 타격 및/또는 회전 이동에 의해 형성된다. 큰 길이로 선택적으로 연장하는 드릴 홀에서의 재료의 파괴를 방지하고 또는 드릴 홀의 완성 후 라이닝을 제공할 수 있게 하기 위해서, 예를 들어, 드릴링 과정 동안 사용되는 드릴 로드 조립체 둘레에 재킷 튜브를 사용하는 것이 제안되고 있다.
드릴 홀의 완성 후, 예를 들면 고정물(anchor) 또는 루프 볼트가 재킷 튜브에 삽입될 수 있거나, 드릴 로드 조립체가 직접 고정 수단으로서 사용될 수 있으며 급속으로 경화하는 서스펜션은 둘레 재료를 보강하기 위해 도입될 수 있다.
처음에 정의한 형태의 재킷 튜브를 포함하는 장치는 예를 들어 WO 98/21439에서 찾아 볼 수 있으며, 여기서 홀을 드릴링하고 라이닝하기 위한 방법과 장치가 공지되어 있다. 드릴 비트를 작동시키는 드릴 로드 조립체를 둘러싸는 재킷 튜브에 의해서, 재킷 튜브와 드릴 로드 조립체의 외주변 사이에 환형 공간이 제공되며, 여기서 예를 들면, 드릴 비트의 바로 다음의 영역내에서, 하나 이상의 통로 개구가 거의 단단한 재킷 튜브내에 제공되어 있으며, 이 통로 개구를 통해서 생성되는 드릴 홀로부터 선택적으로 작업 재료가 제거될 수 있으며, 고정물을 형성시키기 위해서 주위 재료 안으로 경화가능한 서스펜션이 배출될 수 있다.
드릴 홀의 형성과 함께 재킷 튜브를 도입하는 대신에, 다른 방법이 알려져 있으며, 이 방법은 드릴 홀의 완성 후, 시간 소모성 다-단계 작업에서 드릴 홀로부터 드릴 비트가 제거되고 라이닝 또는 재킷 튜브가 계속해서 드릴 홀로 삽입된다. 드릴 홀의 이런 라이닝용 재킷 튜브 또는 슬리브형 삽입물은 예를 들어 DE-B 21 33 593, AT-B 329 487 또는 AT-B 262 196에서 찾을 수 있다. 이런 진행과정은 분명히 최종 드릴 홀로의 재료의 파괴가 확실히 제외될 수 있는 경우에서만 적용될 수 있으며, 게다가 라이닝 또는 재킷 튜브의 연속적인 삽입을 할 수 있게 하기 위해서 확대식 단면으로 드릴되어야 한다. 이런 큰 길이의 라이닝 또는 재킷 튜브를 삽입할 수 있게 하기 위해서는 튜브는 상당히 큰 벽 두께를 가져야 하고, 안전한 삽입을 위해서는 재킷 튜브의 치수에 맞춘 상당히 큰 직경을 가진 드릴 비트가 사용되어야 한다.
그러나, 경화가능한 서스펜션을 배출시킨 후, 루프 볼트뿐만 아니라 루프 볼트를 둘러싸는 재킷 튜브의 적절한 고정을 위해서, 높은 하중하에서 루프 볼트의 어떠한 의도하지 않은 제거를 신뢰성 있게 피하기 위해서 주위 재료와 안정된 연결이 추가로 필요하다. 이런 상황에서, 예를 들어 WO 98/21439와 같은 재킷 튜브의 종래 실시예는 다음 결함을 가지고 있다. 재킷 튜브들이 대개 강 또는 합성수지 부재로 만들어진 실질적으로 부드러운 표면을 가지므로 재킷 튜브내에 제공된 다수의 통로 개구를 통해 서스펜션을 도입해도, 주위재료로 경화가능한 서스펜션의 부분적으로만 국부 침투가 이루어지게 되고 거의 부드럽거나 평탄한 경계면이 서스펜션과 재킷 튜브의 외면사이에서 얻어지게 되므로, 특히 재킷 튜브의 영역내에서 고정 효과을 부분적으로 강하게 제공할 것이다.
본 발명은 처음에 정의한 종류의 재킷 튜브를 제공하는 것을 목적으로, 추가로 재킷 튜브를 동시에 삽입함으로써 드릴 홀의 빠르고 간단한 라이닝을 제공하는 것을 목적으로 하며, 재킷 튜브 안으로 삽입되는 루프 볼트, 또는 루프 볼트로서 사용되는 드릴 로드 조립체의 신뢰성 있는 고정 또는 추가의 보강은 연속적으로 재킷 튜브를 확고히 고정하면서, 드릴 홀 둘레의 재료로 적어도 부분적으로 배출되는 경화가능한 서스펜션을 도입함으로써 얻어질 것이다. 본 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 재킷 튜브는, 필수적으로 균일하게 분포된 통로 개구가 제공된 하나 이상의 확장 금속 부재로 형성되고, 드릴 비트 및/또는 추가의 재킷 튜브 부재와 연결을 위해서 단부상에 연결 부재, 특히 슬리브를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따라서, 재킷 튜브가 원주둘레에 균일하게 분포된 다수의 통로 개구가 제공되어 있는 하나 이상의 확장 금속 부재로 형성되어 있다는 사실에 의해서, 루프 볼트를 세팅하기 위해 드릴 홀의 완성 후 주위 재료로 경화가능한 서스펜션의 대형 표면 배출을 안전하게 실행할 수 있으므로 루프 볼트와 재킷 튜브를 안전하게 고정할 것이다. 또한, 하나 이상의 확장 금속 부재로 재킷 튜브의 설계는 완전한 평면, 부드러운 외면을 가지지 못하므로 경화가능한 서스펜션의 도입시 서스펜션의 경화후 주위 재료내의 고정 효과는 확장 금속 부재의 고유의 표면 구조, 또는 확장 금속 부재의 표면의 고유의 조도(roughness)에 의해서 보강될 것이다. 큰 길이로 연장하는 보어가 제공되면, 여러 연속하여 배열된 확장 금속원소가 각각 적당한 연결 부재에 의해 상호 연결되거나 드릴 비트에 바로 결합하는 종래의 방식으로, 길이방향 연장선을 따라서 세부로 나누어진 재킷 튜브로 사용될 것이다. 적당한 수의 통로 개구를 가진 확장 금속 부재를 사용함으로서, 재킷 튜브의 높은 탄성은 드릴 과정동안 재킷 튜브의 삽입에 의해서 보장될 수 있으므로 드릴 과정은 방해받지 않을 것이며 전체 재킷 튜브에서의 힘의 분배가 얻어질 것이다. 특히, 경화가능한 서스펜션의 캐스팅 후, 거친면을 통해서 주위 재료내의 안전한 고정시에 확장된 금속에 의해 재킷 튜브의 전체 길이를 덮는 추가의 외장효과(armoring effect)가 얻어질 것이므로, 재킷 튜브와 여기에 선택적으로 수용된 루프 볼트는 고형화후 조밀하게 끼워질 것이며, 확장된 금속에 의한 고정 효과 또는 보강 효과의 강화에 의해서, 약간의 경우에 루프 볼트의 치수를 보다 적게 실행할 수 있으며 따라서 선택적으로 보다 작은 치수의 드릴 홀을 실행하고 차례로 재료를 절약하고 드릴 작업을 감소시킬 수 있다.
경화가능한 서스펜션뿐만 아니라 양호한 고정 효과에 대한 대형 통로 단면을 얻기 위해서, 양호한 실시예에 따라서 확장 금속 부재의 통로 개구가 거의 장사방형 또는 마름모형 외형을 가진다. 통로 개구가 장사방형 또는 마름모형 외형을 가짐으로써, 드릴 과정 동안 종래에는 대개 거의 둥글거나 구형 형상을 가지는 통로 개구가 작업 재료에 의해 완전히 가로막히거나 차단되지 않지 않게 추가로 보장한다. 이러한 상황에서, 특히 양호한 방법을 생각해낼 수 있는데, 확장 금속 부재가 그리드(grid)형 또는 와이어 그물형 구조를 가지며, 이로부터 개별 통로 개구사이에 남아 있는 재료 단면에 대한 대형 클리어 통로 영역과 서스펜션의 캐스팅과 경화시 강화된 보강 및 고정 효과를 동시에 달성한 상태하에서 도입동안의 높은 탄성을 달성한다.
드릴 로드 조립체에 또는 연속적으로 고정되는 루프 볼트에 대하여 하나 이상의 확장 금속 부재로 이루어진 재킷 튜브의 적절한 안내를 제공하기 위해서, 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예에 대응하는 것으로, 재킷 튜브와 드릴 로드 조립체 또는 루프 볼트, 특히 확장 금속 부재의 단부 영역내에 제공된 슬리브 부재 사이에 제각기 배열된 공간에 의해 환형 스페이스를 형성시키는 것을 제안한다.
재킷 튜브의 형성을 위해서 확장 금속 부재를 사용하면, 연속해서 도입되는 경화가능한 재료를 위한 대형 통로 단면을 확보하고, 적절한 보강 및 고정 효과를 달성할 수 있지만, 몇 몇의 경우에 다수의 통로 개구는 주위 재료로부터 물 또는 습기의 침투의 위험을 가지고 있어, 루프 볼트가 예를 들어 몇 년 동안 드릴 홀에 남아 있으면 부식에 의해 루프 볼트에 손상을 일으킬 수 있다. 그러므로 루프 볼트로 습기의 침투에 대비한 추가의 보호를 제공하기 위해서, 본 발명의 다른 양호한 실시예에 따라서 재킷 튜브가 몇 개의 층으로 설계되고 합성수지 튜브가 통로 개구로 설계된 확장 금속 부재사이에 제공되어 반경반향으로 볼 때 내면과 외면상에 배열되어 있는 것을 제안한다. 본 발명에 따라서 양호한 방법으로 제안되는, 외부에 배열된 확장 금속 부재와 중간 합성수지 튜브로 구성되어진 샌드위치 구조물에 의해서, 보강된 고정 효과에 중요한 확장 금속 부재의 성질은 루프 볼트를 향한 습기의 침투를 크게 줄여서, 합성수지 튜브를 통해서 부식의 위험을 크게 줄이면서 이용될 수 있다. 연속적인 고정을 위해 서스펜션을 배출하도록, 물론 합성수지 튜브에는 적당한 통로 개구가 제공되어 있어야 하며, 이런 상황에서, 특히 양호한 방법으로, 합성수지 튜브가 다수의 출구 개구를 구비하도록 구성되고 재킷 튜브의 외측을 향하는 방향으로만 폐쇄가능하므로, 주위 영역으로 경화가능한 서스펜션의 신뢰가능한 배출이 습기의 침투를 방지하면서 드릴 홀의 외측 방향으로만 밸브 작용에 의해 개방 및 폐쇄가능한 출구 개구에 의해 보장되는 것을 생각할 수 있다. 이 방법으로, 안전한 고정은 다시 주위 재료에서 얻어질 수 있으며, 주위 재료는 예를 들어 오버레이 암석 또는 루즈 암석(overlay rock or loose rock)이라는 것으로 형성되어 있으며, 여기서 서스펜션의 경화후, 확장 금속 부재의 고유의 조도는 다시 양호한 고정 효과를 보장하고 동시에 합성수지 튜브에 의해 가능한 존재하는 습기에 대한 밀봉을 보장한다.
특히, 다층 샌드위치 구조로 구성된 재킷 튜브에서, 연결 부재 또는 슬리브에 관련한 다른 양호한 실시예에 따라서, 슬리브에 의해 형성된 연결 부재가 계단식(stepped) 외형 또는 오프셋 영역으로 형성된 외형을 가지며, 상기 외형상에서 내부와 외부에 배열된 확장 금속 부재와 중간 합성수지 튜브가 고정가능한 것을 제안한다.
특히, 드릴링 과정 동안 다층의 재킷 튜브를 용이하게 사용하여 드릴링 과정 동안 드릴 로드 조립체에 적절한 보호 효과를 제공하기 위해, 특히 양호한 방법으로 인장 작용하에서의 재킷 튜브가 선택적으로 결합 부재, 특히 드릴 비트상에 작용하는 충격 슈(impact shoe)를 끼워 넣어서 드릴 비트와 결합할 수 있는 것을 제공한다.
다음에, 본 발명은 첨부 도면에서 대략적으로 도시한 예시적인 실시예에 의해 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 드릴링 장치의 부품으로 드릴링하기 위한 장치에 대한 본 발명에 따른 재킷 튜브의 부분단면한 측면도.
도 2는 확장 금속 부재로 만들어진 본 발명에 따른 재킷 튜브의 측면도.
도 3은 본 발명에 따른 다층 재킷 튜브의 개량 실시예의 부분단면의 확대도.
도 1은 도면부호 2로 지시된 외형을 가진 드릴 홀(2)을 형성하기 위한 드릴 비트(1)와 드릴 비트(1)를 작동시키기 위해 사용되는 드릴 로드 조립체(3)를 대략적으로 도시한다. 드릴링 부재(4)로부터 떨어져 면하는 측면상의 드릴 비트(1)에 인접하여, 또는 드릴 비트(1)의 충격 슈(impact shoe)(5)에는 재킷 튜브(6)가 제공되어 있는데, 도 2에 특히 상세히 도시한 바와 같이, 재킷 튜브(6)는 확장 금속 부재(6')로 구성되어 있으며, 이러한 확장 금속 부재(6')의 단부상에는 각각 드릴 비트(1), 또는 충격 슈(5)뿐만 아니라 인접한 재킷 튜브(6)와의 연결을 위한 슬리브 부재(7, 8)가 구성되어 있다. 슬리브 부재(7, 8)는 특히 대형 치수의 드릴 홀의 경우에, 드릴 로드 조립체(3)의 연장과 유사한 재킷 튜브(6)의 적절한 연장을 가능하게 하기 위해, 적절한 플러그-접속부(plug-in) 또는 나사 연결부를 가지도록 설계될 수 있다.
이러한 재킷 튜브(6)는 도 2에 명확하게 도시되어 있는데, 확장된 금속 부재(6')에 의해 형성된 재킷 튜브(6)의 원주 둘레에 균일하게 분포된 통로 개구(9)가 각각 장사방형 또는 마름모 외형을 구비하여, 재킷 튜브(6)의 표면이 전체적으로 그리드 형상 또는 메시형(mesh-like) 구조가 되게 한다.
드릴 홀(2)의 완성 후, 드릴 로드 조립체(3)가 고정물 또는 루프 볼트(roof bolt)로서 직접 사용되든지, 또는 개별 루프 볼트가 완성된 드릴 홀(2) 안으로 삽입되고 드릴 비트(1)의 적어도 일부분과 함께 드릴 로드 조립체(3)의 제거 후 재킷 튜브(6)의 내부로 삽입되며, 경화가능한 서스펜션이 재킷 튜브(6)의 내부로 도입되어, 확장 금속 부재(6)내에 형성된 통로 개구(9)를 통해서 주위 재료 안으로 들어갈 수 있다. 서스펜션의 경화후, 완성된 드릴 홀내에는 상당한 내구력의 고정물이 구현되며, 고정 효과는 특히 확장 금속 부재(6)의 완전하지 않은 평면 구조에 의해 지지되며, 이에 따라, 경화된 서스펜션 내의 루프 볼트의 고정 이외에도 추가의 보강 효과를 제공함으로써 재킷 튜브(6)의 단단한 고정을 가능하게 한다.
도 3은 도면 부호 10으로 도시한 다층 재킷 튜브의 개량 실시예의 부분 단면의 확대도이며, 다층의 재킷 튜브(10)는 다수의 개구가 제공된 외부에 배열된 확장 금속 부재(11)와, 다수의 개구가 또한 제공된 외부로 배열된 확장 금속 부재(12)와, 그리고 중간의 합성수지 튜브 또는 부재(13)에 의해 형성되어 있다. 확장 금속 부재(11, 12)는 다시 다수의 장사방형 또는 마름모 통로 개구(9)를 포함하는 도 1 및 도 2에 도시한 확장 금속 부재(6)와 유사한 방법으로 구성되거나 또는 제조된다. 이와 달리, 중간에 배열된 합성수지 튜브(13)는 적은 수의 통로 개구를 가지도록 설계되어 있으며, 도 3은 하나의 개구(14)를 도시하고 있다. 이 개구는 밸브 작용에 의해서 서스펜션의 통로를 화살표 15로 도시한 방향으로만 연속적으로 개방될 수 있다. 그러므로, 도 3에 도시한 실시예에서, 고정물의 형성을 위해 서스펜션의 도입 후, 드릴 로드 조립체(3) 또는 드릴 로드 조립체(3) 대신에 위치하게 될 루프 볼트를 향하는 방향으로 주위 재료로부터 습기 또는 물이 전혀 들어올 수 없으므로, 부식을 방지하고 장기간 드릴 홀내에 남아 있을 수 있는 루프 볼트를 가능하게 한다.
도 3에 도시한 재킷 튜브(10)의 실시예에서, 오프셋 영역(offset region) 또는 계단식 영역(17)을 포함하는 슬리브(16)의 변형예는 재킷 튜브(10)의 샌드위치 구조의 형성을 위해서 개별 층 또는 부재(11, 12, 13)를 고정시키는데 사용된다. 특히, 세팅되는 루프 볼트 또는 드릴 로드 조립체(3)에 대해서 적절한 위치설정을 할 수 있게 하기 위한 슬리브의 추가의 스페이서 또는 돌출부(18)가 도 3에 도시되어 있다. 모든 도면에서 도면 부호 19는 전체 구조물의 중심선을 나타낸다.
Claims (10)
- 드릴 로드 조립체(3)와 드릴 비트(1) 중 어느 하나 이상, 또는 드릴링 해머에 각각 연결되어 있으며, 원주 둘레에 다수의 통로 개구(9)가 형성되어 있으며, 드릴 홀(2)의 완성 후 또는 루프 볼트의 삽입 후 경화가능한 서스펜션으로 채워질 수 있는, 지면 또는 암석 재료 내의 천공 및 고정물 형성 장치용 재킷 튜브(6)에 있어서,균일하게 분포되는 통로 개구(9)가 제공되며 상기 드릴 비트(1)와 추가의 재킷 튜브 부재(6, 10) 중 어느 하나 이상과의 연결을 위한 슬리브 부재(7, 8, 16)를 단부 상에 포함하는 하나 이상의 확장 금속 부재(6', 11, 12)로 형성되는 것을 특징으로 하는,지면 또는 암석 재료 내의 천공 및 고정물 형성 장치용 재킷 튜브.
- 제 1 항에 있어서,상기 확장 금속 부재(6', 11, 12)의 상기 통로 개구(9)는 장사방형 또는 마름모꼴 외형을 가지는 것을 특징으로 하는,지면 또는 암석 재료 내의 천공 및 고정물 형성 장치용 재킷 튜브.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 확장 금속 부재(6', 11, 12)는 그리드형 또는 와이어 그물형 구조를 가지는 것을 특징으로 하는,지면 또는 암석 재료 내의 천공 및 고정물 형성 장치용 재킷 튜브.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 재킷 튜브(6, 10)와 상기 드릴 로드 조립체(3) 또는 루프 볼트 사이에 제각기 배열된 스페이서(18)에 의해 환형 스페이스가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,지면 또는 암석 재료 내의 천공 및 고정물 형성 장치용 재킷 튜브.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 재킷 튜브(10)는, 반경방향으로 볼 때 내면과 외면상에 배열되고 통로 개구(9)를 구비하도록 구성되는 확장 금속 부재(11, 12) 사이에 제공되는 합성수지 튜브(13)를 갖춘 수 개의 층으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는,지면 또는 암석 재료 내의 천공 및 고정물 형성 장치용 재킷 튜브.
- 제 5 항에 있어서,상기 합성수지 튜브(13)는 상기 재킷 튜브(10)의 외측을 향하는 방향으로만 개방 및 폐쇄가능한 다수의 출구 개구(14)를 구비하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는,지면 또는 암석 재료 내의 천공 및 고정물 형성 장치용 재킷 튜브.
- 제 6 항에 있어서,상기 슬리브(16)에 의해 형성된 연결 부재는 계단식 외형 또는 오프셋 영역(17)으로 형성된 외형을 가지며, 상기 외형상에는 내부와 외부로 배열되는 확장 금속 부재(11, 12)와 중간의 상기 합성수지 튜브(13)가 고정가능한 것을 특징으로 하는,지면 또는 암석 재료 내의 천공 및 고정물 형성 장치용 재킷 튜브.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,인장 작용하에서의 상기 재킷 튜브(6, 10)는 상기 드릴 비트(1) 상에 작용하는 결합 부재를 끼워 넣어서 상기 드릴 비트(1) 또는 상기 드릴링 해머와 제각기 결합가능한 것을 특징으로 하는,지면 또는 암석 재료 내의 천공 및 고정물 형성 장치용 재킷 튜브.
- 제 4 항에 있어서,상기 스페이서(18)는 하나 이상의 확장 금속 부재(7)의 단부에 제공되는 슬리브 부재(7, 8, 16)인 것을 특징으로 하는,지면 또는 암석 재료 내의 천공 및 고정물 형성 장치용 재킷 튜브.
- 제 8 항에 있어서,상기 결합 부재는 충격 슈(5)인 것을 특징으로 하는,지면 또는 암석 재료 내의 천공 및 고정물 형성 장치용 재킷 튜브.
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