PL108136B1 - Method of reinforcing rocks sposob wzmacniania skal - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wzmacnia¬ nia skal polegajacy na wierceniu otworów w ska¬ lach i wypelnianiu ich twardniejaca zaprawa. Ten sposób wzmacniania ,skal jest szeroko sltosowany do wzmacniania warstw skalnych w kopalniach wegla i znajduje coraz wieksze zastosowanie w górnictwie oraz budowiriiotwie.Zwykle wierci sie otwory w pokladach np. we¬ gla,, nastepnie do .odwiertów wpycha sie dlueie dybie z -twardego drewna, po czym w przestrzen dookola tych dybli wprowadza sie zywice utwar- dzalna lub. innego rodzaju zaprawe .przez oompo- wanie lub umieszcza sie ja w kruchych kapsul¬ kach pekajacych pod -naciskiem dybla obracanego w odwiercie. Twardniejac zaprawa wiaze dybel ze sciana -odwiertu i wypelnia szczeliny oraz pek¬ niecia w 'Skale. Dytoel umacnia strukture mieszan¬ ki, a takze spelnia role wypelniacza sipoiwa. Przez wypelnienie otworów wykonanych poprzecznie w warstwach skalnych mozna zwiazac kilka slab¬ szych wainstw za pomoca tak uformowanej, sztyw¬ nej belM zlozonej.Stosuje sie dybie drewniane, poniewaz latwo je mozna ciac maszynami zwykle stosowanymi do drazenia wzmacnianych warstw nie uszkadzajac tych maszyn. Do otworów dluzszych niz 1,90 m stosuje sie wiecej niz jeden dybel, na skutek cze¬ go pomiedzy dyblami pozostaje szczelina stano¬ wiaca o nieijednarodnosci wzmocnienia wzdluz od- 15 wiertu i istnieniu slabej strefy we wzmocnionych warstwach. Niekorzystne jest stosowanie dlu¬ gich dybli ze wzgledu na trudnosci ich transpor¬ towania i manipulowania nimi w kopalni.Celem wynalazku jest usuniecie tycih niedogod¬ nosci przez zastapienie dybli drewnianych, dotad stosowanych do wzmacniania warstw, innym ma¬ terialem wzmacniajacym umozliwiajacym utwo¬ rzenie jednorodnego wzmocnienia oraz latwiejszym w poslugiwaniu sie nim.Wedlug wynalazku cel ten zostal osiagniety w ten .sposób, ze dla wzmocnienia skaly drazy sie otwór w masie skalnej, a do odwiertu wprowadza sie odcinek elastycznej liny pozostawiajac wolna przestrzen pomiedzy powierzchnia liny a sciana odwiertu po czym do tej przestrzeni wtryskuje sie plynna, (twardniejaca zaprawe w celu zwiaza¬ nia liny, za pomoca stwardnialej zaiprawy, ze scia¬ na odwiertu i masa skalna, a tym samym wzmo¬ cnienia skaly.Lina korzystnie jest podawana przez odwijanie jej z nawoju. Kiedy do odwiertu wprowadzi sie pozadany odcinek liny, wtedy line obcina sie, po czym nowy odcinek liny wprowadza sie do na¬ stepnego odwiertu.Korzystnie zaprawe, tak jak i line, wprowadza sie do odwiertu przez te sarna dysze, przy czym dysza ta jest zaopatrzona w oddzielne kanaly do¬ prowadzajace zaprawe i line. 108 138108 136 3 4 W korzystnym przykladzie stosowania sposobu wedlug wynalazku line wprowadza sie do odwier¬ tu przez przylaczenie koncówki liny do elementu tlokowego, który jest suwliwie umieszczany w od¬ wiercie, po wprowadzeniu elementu tlokowego do odwiertu wtryskuje sie zaprawe, która napierajac na koncówke elementu tlokowego, przetlacza ele¬ ment tlokowy w strone slepego konca odwiertu i wciaga do odwiertu line otoczona plynna, tward¬ niejaca zaiprawa. Powietrze znajdujace sie w od¬ wiercie zostaje wtloczone do szczelin skalnych.Korzystnie 'wiodaca koncówke liny przeznaczo¬ na do umieszczenia w odwiercie wprowadza sie do odwiertu poprzez wlotowy kanal dyszy, przy czym do koncówki 4imy jest przylaczony element tlokowy. Po wprowadzeniu dyszy i elementu tlo¬ kowego do odwiertu wtryskuje sde zaprawe po¬ przez drugi kanal wlotowy i dysze, tloczac ele¬ ment Jtlokowy w strone slepego konca odwiertu.Element tlokowy korzystnie jest wykonany nie z metalu lecz np. z drewna lub tworzywa sztucz¬ nego np. z polietylenu, polipropylenu lub poli¬ chlorku winylu, szczególnie nadajacych sie do te¬ go celu ze wzgledu na latwosc formowania do po¬ zadanego ksztaltu. Element tlokowy powinien miec srednice zewnetrzna umozliwiajaca uszczel¬ nienie 'Odwiertu i przesuwanie elementu tlokowe¬ go wzdluz odwiertu. Czynna dlugosc elemetu tlo¬ kowego powinna umozliwiac zachowanie wspól- osiowosci elementu tlokowego wzgledem odwiertu.Korzystnie element tlokowy ma dlugosc co naj¬ mniej równa jego srednicy. Element tlokowy moze miec ksztalt kolowy w przekroju poprzecznym wzdluz calej swej dlugosci lecz jesli jest to po¬ zadane moze stanowic go element zaopatrzony we wneki, element lity lub wydrazony.W przypadku gdy przestrzen pomiedzy lina a sciana odwiertu jest stosunkowo mala, korzystne jest stosowanie malego elementu tlokowego o sztywnej konstrukcji pierscieniowej, lecz dla przy¬ padku odwiertów o wiekszych przeswitach korzy¬ stnie element tlokowy ima co najmniej jedna, ko¬ lowa, elastyczna tarcze uszczelniajaca, zamocowa¬ na do niego.Liina moze byc przylaczona do elementu tloko¬ wego za pomoca jakiegokolwiek technicznego srod¬ ka laczacego, nadajacego sie do tego celu, lecz korzystnie utwierdzona jest w gniezdzie uformo¬ wanym w elemencie tlokowym. Gniazdo to jest wyposazone w srodek techniczny, zabezpieczajacy li/ne przed wysunieciem sde, np. wewnetrzne wy¬ stepy w postaci zaczepów, kolców, zeber lub gwin¬ tu, przystosowanych do chwytania liny, kiedy ta jest wcislkana w (gniazdo. W innym wykonaniu line korzystnie utwierdza sie w gniezdzie za po¬ moca jednego lub wiedej elementów klinowych.Korzystnie gniazdo stanowi otwór rozciagajacy sie na calej dlugosci elementu tlokowego. W otworze tym zakleszcza sie line za pomoca stozkowego kli¬ na, który wbija sie osiowo w wiodaca koncówke liny, po umieszczeniu liny w tym gniezdzie. Lep¬ sze polaczenie uzyskuje sie przez nadanie temu otworowi ksztaltu stozka rozszerzajacego sie w strone konca, w którym ma byc umieszczony klin.Klin korzystnie jest wyposazony w jeden lub wie¬ cej dodatkowych, .kolowych tarcz uszczelniajacych, przystosowanych do "opierania sie o sciane odwier¬ tu i stanowiacych dodatkowe stopnie uszczelnia¬ jace dla elementu tlokowego. Dalszy przyklad ko¬ rzystnego zabezpieczenia polaczenia elementu tlo¬ kowego z lina uzyskuje sie przez Wcisniecie spre¬ zystego pierscienia dociskowego pomiedzy walco¬ wa ipowierzchnie (gniazda a koncówke liny.Lina moze byc wykonana z dowolnego, nadaja¬ cego sie do tego celu, materialu elastycznego, np. z wlókien naturalnych, jak bawelna, juta czy ko¬ nopie, lub wlókien syntetycznych, np. z nylono¬ wych, polietylenowo-tereftalanowych czy polipro¬ pylenowych i wreszcie z wlókien metalowych, np. drutu stalowego. Lina moze byc spleciona w do¬ wolny siposób. W korzystnym przykladzie kon¬ strukcji lina zawiera rdzen wykonany z równole¬ glych syntetycznych wlókien ciaglych, np. polie- tyleniowo-tereftalainowych, otoczony oslona z two¬ rzywa sztucznego, np. polietylenu. Lina tej kon¬ strukcji jest dostepna w handlu pod nazwa para¬ fii, bedaca zarejestrowanym znakiem towarowym.Twardniejaca zaprawe stanowi dowolny material twardniejacy, w postaci nadajacej sie do pompo¬ wania, np. zywicy poliestrowej, cementu portlan¬ dzkiego lub moze to byc zakrawa gipsowa.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia odcinek liny i otaczajaca ja zaprawe bezposrednio po wtloczeniu ich do odwiertu w masie skalnej, w osiowym przekroju podluznym, fig. 2 — inna postac polaczenia koncówki liny z elementem tlokowym, w osiowym przekroju po¬ dluznym, a fig. 3 — dalszy sposób zakleszczania koncówki liny w elemencie tlokowym, w osiowym przekroju podluznym.Jak przedstawiono na fig. 1 odcinek liny 10 jest umieszczony w odwiercie 11 wykonanym w .kierunku prostopadlym do lica skalnego 12 w uwarstwionej masie skalnej 13. Lina 10 wystaje w odwiercie 11 po przejsciu poprzez kanal wloto¬ wy 14, dysze 15 oraz poprzez koncówke wylotowa 16 dyszy. Twardniejaca zaprawe 17 tloczy sie za pomoca pompy wtryskowej, nie przedstawionej, poprzez drugi kanal wlotowy 18 dyszy 15. Zaipra¬ wa napiera na powierzchnie czolowa 19 sprezystej tarczy 20 uformowanej na elemencie tloikowym 21, który jest przylaczony do koncówki liny 10 i po¬ ciaga line w strone slepego konca 50 odwiertu 11.Koncówka wylotowa 16 dyszy jest zaopatrzona w obwodowy kolnierz oporowy 22 oraz gumowy pierscien uszczelniajacy 23, który na skutek po¬ osiowego nacisku uszczelnia przestrzen pierscienio¬ wa pomiedzy wylotowa koncówka 16 dysfzy, a scia¬ na odwiertu, kiedy dysza znajduje sie w poloze¬ niu roboczym, wprowadzana swa koncówka 16 do wewnatrz odwiertu 11. Tuleja 24 nasadzona jest na wylotowa koncówke 16 dyszy tak, ze opiera sie o pierscien uszczelniajacy 23, natomiast element dociskowy 25 jest nakrecony za pomoca gwintu na nagwintowana czesc koncówki 16 az do opar- 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60cia sie o tuleje 24, na skutek czfcgb kiedy element 25 jest nakrecany na wylotowa koncówke- 16 dy¬ szy w strone kolnierza 22, pierscien uszczelniajaey 28 jest dociskany do i uszczelniac^y-wzgledem scia¬ ny odwiertu 11. Ramiona 26 sa zamocowane do elementu 25 ulatwiajac obracanie elementem 25.Obudowa tulejowa 27 jest umieszczona wspól¬ osiowo na gwincie koncówki -kanalu wlotowego 14 i ma dwa gumowe pierscienie ¦uszczelniajace 28, oddzielone od siebie za pomoca sztywnego piers¬ cienia dystansowego 29, pierscienic 28 zacisniete sa wokól liny 10 za pomoca rurowego elementu dociskowego 30 wkreconego w obudowe 27. Piers¬ cienie uszczelniajace 28 uszczelniaja pierscieniowa przestrzen .pomiedzy lina 10 a kanalem 14, przy czym sa one zaopatrzone w rowki obwodowe 31, które odksztalcaja sie pod naporem zaprawy do¬ ciskajac wewnetrzne obrzeza tych pierscieni do liny 10* tym silniej, im wieksze jest cisnienie za¬ prawy. Korzystnie stosuje sie pierscienie uszczel¬ niajace o ksztalcie daszkowym.Element tlokowy 21 jest zaopatrzony w stozko¬ wy i€twóc poosiowy o inajwiefcszej srednicy po stronie ifconoa odwiertu^ Element tlokowy 21 jest nasadzony na koncówke liny 10 i zmocowany z nia za pomoca tklina 32, który wbija sie poosiowo w koniec liny rozpeczniajac ja i dociskajac do stozkowej powierzchni Otworu. Jedna calosc z kli¬ nem 32 stanowi tarcza uszczelniajaca ""$3, która sluzy za wtórna powierzchnie uszczelniajaca, za¬ trzymujac ewentualne przecieki zaprawy poza tarcza uszczelniajaca 20, kiedy ta jest tloczona w strone konca odwiertu wraz z postepem liny 10.W odmiennej postaci wykonania elementu tlo¬ kowego z lina, przedstawionego na fig. 2, klin 34 jest wykonany z metalu i jest wyposazony w od¬ dzielna sprezysta, wtórna tarcze uszczelniajaca 35.W polaczeniu elementu tlokowego z lina przed- stawionym na fig. 3, element tlokowy 21 opiera sie o obudowe 36, która jest nasadzona na kon¬ cówke liny 10. Obudowa ta zawiera pierscien usz¬ czelniajacy 37 sciskany w tej obudowie za pomo¬ ca elementu dociskowego 38 nasadzonego na kon¬ cówke liny i wikireconego w wewnetrzny gwint obudowy 36. Wtórna tarcza uszczelniajaca 39 jest zamocowana na elemencie 38 za pomoca nakret¬ ki ustalajacej 40.Mase skalna uszczelnia sie odcinkiem liny i za¬ prawa w sposób przedstawiony na fig. 1, polega¬ jacy na tym, ze najpierw w masie skalnej drazy sie odwiert 11 w kierunku .poprzecznym do warstw.Odcinek liny 10 pochodzacy z nawoju wprowadza sie przez kanal wlotowy 14 oraz otwór wylotowy 16 dyszy 15, bedacej korzystnie dysza utrzymy¬ wana w rekach, polaczona z przewodem zasila¬ jacym pompy, dostarczajacym zaprawe, lecz mo¬ ze tez byc stosowane reczne dzialko wtryskowe.Element tlokowy 21 zamocowany do koncówki li¬ ny w sposób opisany powyzej wprowadza sie na¬ stepnie we wlot odwiertu 11. Potem do wloto¬ wej czesci odwiertu 11 wprowadza sie koncówke 16 dyszy, po czym ciasno dociska sie pierscien 18136 fi uszczelniajacy 23 do powierzchni odwiertu przez obracanie elementu dociskowego 25. Hzadlwplyn- na zaprawe 17 tloczy sie otworem wlotowym 14 poprzez wylotowa koncówke 18 dyszy do wew* ^ natrz odwiertu 11 wbrew qpoxowi czola 19 ele* mentu tlokowego 21. Element tlokowy 21 jest tym samym -wtlaczany do slepego konca odwier¬ tu 11 i ciagnie za soba line 10 poprzez dysze 15, Pierscieniowa przestrzen wokól liny w odwiercie io zostaje wypelniona zaprawa, która nastepnie te¬ zeje.Po wypelnieniu odwiertu lina i zaprawa w opi¬ sany sposób, z odwiertu 11 usuwa sie dysze 15, a line obcina sie przy licu 12 skaly. Nastepny ele- 1 ment tlokowy 21 przylacza sie do nowo obcietego konca liny i wprowadza do nastepnego odwier¬ tu przeznaczonego do wypelnienia. Kiedy wy¬ pelni sie wszystkie odwierty, i kiedy stwardnieje zaprawa masa skalna wykazuje znaczne wzmoc¬ nienie. Tym sposobem mozna wypelniac materia¬ lem wzmacniajacym odwierty o dlugosci 9 mi wiecej. 28 Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wzmacniania skal, polegajacy na dra¬ zeniu odwiertu w masie skalnej, wprowadzaniu w odcinka elastycznej liny do wnetrza odwiertu iprzy pozostawieniu pomiedzy lina a sciana od¬ wiertu wolnej przestrzeni i wtirysJciwaniu do tej przestrzeni plynnej twardniejacej , zaprawy, która po stwardnieniu wiaze line ze sciana odwiertu, 35 przez co masa skalna ulega wzmocnieniu, zna¬ mienny tym, ze line wprowadza sie do odwiertu poprzez przymocowanie konca tej liny do elemen¬ tu tlokowego, posiadajacego sprezysta czesc ob¬ wodowa, przystosowana do slizgowego i szczelne- 40 go koiuaittu ze sciana odwiertu, wsuwanie ele¬ mentu uoicowego do odwiertu i wtryskiwanie za¬ prawy w strone zewnetrznego konca elementu tlokowego i do przestrzeni pomiedzy lina a scia¬ na odwiertu dla napedzania tiOKa w strone sie- 45 pego Konca odwiertu, wciagniecia liny oo odwier¬ tu i otoczenia liny zaprawa. 2. sposób wediug zastrz. 1, znamienny tym, ze line podaje, sie z nawoju. ó. bposob wediug zastrz. 1, znamienny tym, ze 50 wiooacy Koniec uny przeznaczonej do wprowa¬ dzenia do odwiertu przeciaga sie przez Kanai wlo¬ towy oyszy i przez, dysze, a po przylaczeniu ele¬ mentu uoKoweso do Konca liny element uoKowy wraz z aysza wprowadza sia oo odwiertu, po czym M wtryskuje sne zaprawe do odwiertu poprzez drugi kartai wlotowy o. dysze dla napedzania elementu UoKowego w strone siepego iKonca odwiertu. 4. Sposób wediug zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, ze element tlokowy wykonuje sie z mate¬ rialu niemetalicznego. 5. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze element tlokowy wykonuje sie z drewna wzgled¬ nie tworzywa sztucznego. a 6. Sposób wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze108 136 FIG. 2 FIG. 3 PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wzmacniania skal, polegajacy na dra¬ zeniu odwiertu w masie skalnej, wprowadzaniu w odcinka elastycznej liny do wnetrza odwiertu iprzy pozostawieniu pomiedzy lina a sciana od¬ wiertu wolnej przestrzeni i wtirysJciwaniu do tej przestrzeni plynnej twardniejacej , zaprawy, która po stwardnieniu wiaze line ze sciana odwiertu, 35 przez co masa skalna ulega wzmocnieniu, zna¬ mienny tym, ze line wprowadza sie do odwiertu poprzez przymocowanie konca tej liny do elemen¬ tu tlokowego, posiadajacego sprezysta czesc ob¬ wodowa, przystosowana do slizgowego i szczelne- 40 go koiuaittu ze sciana odwiertu, wsuwanie ele¬ mentu uoicowego do odwiertu i wtryskiwanie za¬ prawy w strone zewnetrznego konca elementu tlokowego i do przestrzeni pomiedzy lina a scia¬ na odwiertu dla napedzania tiOKa w strone sie- 45 pego Konca odwiertu, wciagniecia liny oo odwier¬ tu i otoczenia liny zaprawa. 2. sposób wediug zastrz. 1, znamienny tym, ze line podaje, sie z nawoju. ó. bposob wediug zastrz. 1, znamienny tym, ze 50 wiooacy Koniec uny przeznaczonej do wprowa¬ dzenia do odwiertu przeciaga sie przez Kanai wlo¬ towy oyszy i przez, dysze, a po przylaczeniu ele¬ mentu uoKoweso do Konca liny element uoKowy wraz z aysza wprowadza sia oo odwiertu, po czym M wtryskuje sne zaprawe do odwiertu poprzez drugi kartai wlotowy o. dysze dla napedzania elementu UoKowego w strone siepego iKonca odwiertu. 4. Sposób wediug zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, ze element tlokowy wykonuje sie z mate¬ rialu niemetalicznego. 5. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze element tlokowy wykonuje sie z drewna wzgled¬ nie tworzywa sztucznego. a 6. Sposób wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze108 136 FIG.

2. FIG. 3 PL