PL168275B1 - Injection-type drilling anchor with a conveying screw - Google Patents

Abstract

An injection bore anchor for securing sections and spaces by injection, for example of plastic, in particular in mining and tunnel construction, consists essentially of an anchor tube composed of at least two sections which can be connected to each other by muffs. The anchor tube has at least one injection port in the region of the tip of the anchor and a detachable connection element at the end projecting from the borehole. To introduce this injection bore anchor without using a flushing medium such as air or water, a screw conveyor (7) is welded onto at least one section (2) and one section (3) has a swelling packer (8) and a nonreturn valve (17).

Description

Przedmiotem wynalazku jest kotew wiertniczo-iniekcyjna do zabezpieczania chodników i wyrobisk podziemnych przez wstrzykiwanie na przykład żywicy syntetycznej, zwłaszcza w górnictwie i przy budowie tuneli, która w zasadzie składa się z montowanej co najmniej z dwóch segmentów połączonych mufami rury kotwowej, która wyposażona jest w przynajmniej jeden otwór iniekcyjny w strefie ostrza kotwi, a na końcu wystającym z odwiertu - w demontowany element przyłączeniowy.The subject of the invention is a drilling and injection bolt for securing sidewalks and underground workings by injection of, for example, synthetic resin, especially in mining and tunnel construction, which essentially consists of an assembled at least two sections connected by couplings, which are provided with at least one injection hole in the area of the anchor point, and at the end protruding from the borehole - into the removable connecting piece.

Znane jest od dawna, zwłaszcza w górnictwie podziemnym, wspieranie chodników za pomocą obudowy kotwowej, żeby utrzymać spoistość górotworu i zabezpieczyć w ten sposób wyrobisko chodnikowe. W tym celu do odwiertu wprowadza się zwykle wkładki klejowe, które przy wkręcaniu drążka kotwowego ulegają rozpadowi i w wyniku wymieszania dwóch składników drążek ten jest przyklejony w odwiercie na całej długości. Podczas wykonywania takiego zakotwienia występują problemy wówczas, gdy górotwór jest już naruszony i nie można już wykonać odwiertów ani też wprowadzić do końca odwiertu wkładek klejowych i drążków kotwowych. Trudności tego typu nie można pokonać zwykłymi środkami, gdy iniekcja ma być wykonana w piasku lub żwirze, a więc w miękkich formacjach lub w luźnej skale plastycznej. W formacjach tego rodzaju odwierty ulegają zawaleniu przy wyciąganiu narzędzi wiertniczych, a więc są nieprzydatne do późniejszego zakotwienia i wstrzykiwania. W szczególności w górnictwie podziemnym występują trudności przy zakładaniu kotwi, gdy otwory muszą być wykonywane pionowo w dół, a do odprowadzania zwiercin woda jest mało przydatna a powietrze jest nieprzydatne.It has been known for a long time, especially in underground mining, to support pavements by means of an anchor support in order to maintain the cohesiveness of the rock mass and thus to protect the heading. For this purpose, usually glue inserts are introduced into the borehole, which disintegrate when the anchor-rod is screwed in and, as a result of the mixing of the two components, the rod is glued in the borehole along its entire length. When making such an anchoring, problems arise when the rock mass has already been disturbed and it is no longer possible to drill or insert glue inserts and tie rods into the end of the borehole. Such difficulties cannot be overcome by conventional means when the injection is to be made in sand or gravel, i.e. in soft formations or in loose plastic rock. In such formations, the wells collapse as the drilling tools are pulled out and are therefore unsuitable for anchoring and injection later. Particularly in underground mining there are difficulties in placing the bolts when the holes have to be drilled vertically downwards and water is of little use for the removal of drill cuttings and air is unsuitable.

168 275168 275

Biorąc pod uwagę wymienione trudności przy zakładaniu zwykłych kotwi i wykonywaniu potrzebnych odwiertów, zadaniem wynalazku jest stworzenie kotwi wiertniczo-iniekcyjnej, która w szczególności za pomocą wiercenia bez udziału nieprzydatnego w wielu sytuacjach czynnika no^gi^ffdA ί vxzr\rlQ m nór JwA u/nmuznslócin o xxz nrnchr CTaoeAłm o 7w nwnr-antbu/yninrn funkcji wiercenia, wstrzykiwania i zakotwienia.Taking into account the above-mentioned difficulties in placing ordinary bolts and making the necessary boreholes, the task of the invention is to create a drilling and injection bolt, which, in particular, by means of drilling without the use of the no ^ gi ^ ffdA ί vxzr \ rlQ m nor JwA u / factor in many situations nmuznslócin o xxz nrnchr CTaoeAłm o 7w nwnr-antbu / yninrn drilling, injection and anchoring function.

Zadanie to rozwiązuje się zgodnie z wynalazkiem w ten sposób, że co najmniej jeden segment kotwi jest wyposażony w przyspawany ślimak transportowy i jeden segment jest wyposażony w uszczelniacz wydęciowy oraz zawór zwrotny.This task is solved according to the invention in that at least one bolt segment is provided with a welded conveyor worm and one segment is provided with an expansion seal and a non-return valve.

Tego rodzaju kotew wiertniczo-iniekcyjną, jako zespół złożony z kilku segmentów, można wwiercić w skałę lub grunt. Wysokość gwintu lub przekrój ślimaka transportowego są większe niż przekrój nie wydętego uszczelniacza. W ten sposób zwierciny przemieszczane ślimakiem transportowym mogą być wyprowadzane poprzez zamknięcie odwiertu. Ślimak transportowy zapewnia całkowite wyprowadzenie zwiercin, a więc nie ma utrudnień w późniejszym klejeniu kotwi wiertniczo-iniekcyjnej. Ślimak transportowy nadaje szczególną przyczepność i wytrzymałość miejsca klejonego na odcinku kotwi wiertniczo-iniekcyjnej.Such a drilling and injection bolt can be drilled into rock or soil as a unit of several segments. The thread height or the cross section of the transport screw is greater than that of the unblown sealant. In this way, the cuttings transported by the conveyor screw can be discharged through the borehole closure. The transport screw ensures complete removal of drill cuttings, so there are no difficulties in the subsequent gluing of the drilling and injection bolt. The transport worm gives special adhesion and strength of the glued point on the section of the drilling and injection bolt.

Zgodnie z wynalazkiem odcinek kotwowy będący częścią kotwi wiertniczo-iniekcyjnej jest ukształtowany w sposób dający możliwość dowolnego przedłużania za pomocą złączek mułowych i odpowiedniej ilości segmentów. Tego rodzaju kotew wiertniczo-iniekcyjną znajduje szerokie zastosowanie. W górnictwie jest ona wykorzystywana w przypadku kruchego górotworu lub do wykonywania otworów pionowych. Nadaje się także do zakotwiania lub umacniania ścian kanałów w gruncie piaszczystym lub żwirowym za pomocą materiałów iniekcyjnych, gdy woda ma tylko nieznaczny wpływ na ich utwardzanie. Może być też wykorzystywana przy zakotwianiu ścianek szczelnych lub szczelinowych. Poza tym jest ona przydatna do dyblowania warstw skalnych, gdy nie dają się umocnić na litej skale przez stosowane normalnie zakotwianie. Zamiast wymiennej, dwu- lub wieloskrzydełkowej koronki wiertniczej wystarczy na przykład zaopatrzyć segment ze ślimakiem transportowym w pojedyncze ostrze, które spełnia swoje zadanie przy wierceniu w piasku lub żwirze.According to the invention, the anchor section forming part of the injection bolt is shaped in such a way that it is freely extendable by means of mud couplings and a corresponding number of segments. This type of injection and drilling bolt is widely used. In mining, it is used in the case of brittle rock mass or for making vertical holes. It is also suitable for anchoring or strengthening the channel walls in sandy or gravel soil with the use of injection materials, when water has only a minor effect on their hardening. It can also be used for anchoring sheet piles or diaphragm walls. In addition, it is suitable for dowelling rock layers where they cannot be strengthened on solid rock by the normal anchoring. Instead of an exchangeable double or multi-blade core bit, it is sufficient, for example, to provide the auger segment with a single blade, which serves its purpose when drilling in sand or gravel.

W zależności od miejscowych warunków odpowiedni segment wyposażony w ślimak transportowy można też zaopatrzyć na jego końcu w koronkę wiertniczą, na przykład dwu- lub trzyskrzydełkową koronkę wiertniczą.Depending on the local conditions, the corresponding segment provided with the transport screw may also be provided with a core bit at its end, for example a two-wing or three-wing core bit.

W ramach wynalazku jest też możliwość usytuowania zamknięcia odwiertu w postaci uszczelniacza wydęciowego w dowolnym miejscu odwiertu dzięki zastosowaniu zwykłych złączek mufowych.It is also within the scope of the invention to position the well closure in the form of a bore seal at any point in the well by using conventional couplings.

Korzyść wynikająca z zastosowania kotwi wiertniczo-iniekcyjnej według wynalazku polega w zasadzie na tym, że zapewniając realizację funkcji odwiercania i zakotwiania znaleziono rozwiązanie, które umożliwia wielostronne wykorzystanie wiercenia, zwłaszcza w kruchych i stosunkowo miękkich formacjach skalnych.The advantage of the use of the injection bolt according to the invention is essentially that, by providing the drilling and anchoring function, a solution has been found which enables the drilling to be used in many ways, especially in brittle and relatively soft rock formations.

Przykład realizacji wynalazku przedstawiono na rysunku pokazując schematycznie kotew wiertniczo-iniekcyjną w widoku z boku, a niżej objaśniono szczegółowo ten przykład.An embodiment of the invention is shown in the drawing by schematically showing a drill bolt in side view, and this example is explained in detail below.

W pokazanym schematycznie i w częściowym przekroju przykładzie wykonania kotwi wiertniczo-iniekcyjnej oznaczono przez 1 rurę kotwową, która składa się z wyposażonego w ślimak transportowy 7 segmentu 2 oraz segmentu 3, który jest zaopatrzony w zamknięcie odwiertu w postaci uszczelniacza wydęciowego 8. Segmenty 2 i 3 są połączone ze sobą złączką mufową 4. Ślimak transportowy 7, przyspawany do segmentu 2, ma większy przekrój lub większą wysokość niż uszczelniacz wydęciowy 8 w stanie nie rozszerzonym, co umożliwia odprowadzanie zwiercin przez uszczelniacz wydęciowy 8.In the diagrammatic and partially sectioned exemplary embodiment of the drill bolt, 1 is the anchor pipe, which consists of a segment 2 equipped with a transport screw 7 and a segment 3 which is provided with a borehole closure in the form of a hole sealant 8. The segments 2 and 3 are connected to each other by a female coupling 4. The transport worm 7, welded to the segment 2, has a greater cross-section or greater height than the non-expanded bladder 8, which allows the drill cuttings to be drained through the bladder 8.

W przedstawionym na rysunku przykładzie wykonania zaznaczono na ostrym końcu 6 segmentu 2 dowolną koronkę wiertniczą 15. Poza tym na końcu 6 przewidziano otwór iniekcyjny 5 umożliwiający przepływ czynnika wstrzykiwanego do rury kotwowej 1.In the embodiment shown in the drawing, any drill bit 15 is marked on the sharp end 6 of the segment 2. In addition, at the end 6, an injection hole 5 is provided for the flow of the medium injected into the anchor pipe 1.

Wewnątrz złączki mufowej 4 przewidziano obwodowe iub promieniowo ukierunkowane progi oporowe 14, które służą do umocowania pękającej płytki bezpieczeństwa 13 względem wkręcanego w złączkę mufową 4 końca segmentu 2. Płytka 13 stanowi przykład wykonania zaworu zwrotnego.Inside the socket connection 4, circumferential or radially oriented stop bars 14 are provided, which serve to fasten the breaking rupture disc 13 to the screwed-in socket 4 end of the segment 2. The plate 13 is an embodiment of a check valve.

Na końcu 16 segmentu 3 przewidziano gwint zewnętrzny 18, który służy do zamocowania łącznika wiertniczego głowicy iniekcyjnej i nakrętki czaszy. Ponadto wewnątrz końca 16 segmentu 3 umieszczono zawór zwrotny 17.An external thread 18 is provided at the end 16 of the segment 3, which serves to fix the injection head's drill fitting and the cap nut. In addition, a check valve 17 is provided inside the end 16 of segment 3.

168 275168 275

Uszczelniacz wydęciowy 8 jest wykonany z elastycznego, opasującego segment materiału w postaci mankietu, który przytrzymywany jest nieprzesuwnie na segmencie 3 za pomocą obejm zaciskowych 11 i 12.The bladder seal 8 is made of a cuff-like elastic material segment which is non-slidingly held against the segment 3 by the clamps 11 and 12.

Po wywierceniu odwiertu odbywa cię proces wstrzykiwania przy czym najpierw płytka bezpieczeństwa 13 działająca jako zawór zwrotny wywołuje wzrost ciśnienia czynnika wstrzykiwanego, w wyniku czego następuje otwarcie otworu 9 i odpowiedniego mankietu 10 oraz wydęcie uszczelniacza 8, aż do jego przylgnięcia do ścianki odwiertu. Podczas narastania ciśnienia pęka płytka 13 i mankiet 10 działa jako zawór zwrotny, przy czym rozpoczyna się proces wstrzykiwania.After drilling the bore, the injection process proceeds whereby first the rupture disc 13 acting as a check valve causes the pressure of the injected medium to increase, thereby opening the bore 9 and the corresponding cuff 10 and expelling the sealant 8 until it adheres to the borehole wall. During pressure build-up, plate 13 breaks and cuff 10 acts as a check valve, whereby the injection process is initiated.

W razie umieszczenia kilku kolejnych, połączonych złączkami mufowymi 4 segmentów 2 ze ślimakami transportowymi 7 można przewidzieć dalsze otwory iniekcyjne rozmieszczone na długości tych segmentów.If several consecutive segments 2 connected by sleeve couplings 4 are arranged with the conveying screws 7, further injection openings can be provided along the length of these segments.

Na końcu 16 segmentu 3 przewidziano zawór zwrotny 17, żeby nie dopuścić do odpływu czynnika wstrzykiwanego przez kotew wiertniczo-iniekcyjną.A non-return valve 17 is provided at the end 16 of the segment 3 to prevent the outflow of the medium injected through the drilling and injection bolt.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,50 złPublishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies. Price PLN 1.50

Claims (8)

Zastrzeżenia patentowePatent claims 1. Kotew wiertniczo-iniekcyjna ze ślimakiem transportowym do zabezpieczania chodników i wyrobisk podziemnych przez wstrzykiwanie na przykład żywicy syntetycznej, zwłaszcza w górnictwie i przy budowie tuneli, która w zasadzie składa się z montowanej co najmniej z dwóch segmentów połączonych mufami rury kotwowej, która wyposażona jest w przynajmniej jeden otwór iniekcyjny w strefie ostrza kotwi, a na końcu wystającym z odwiertu - w demontowany element przyłączeniowy, znamienna tym, że wyposażono przynajmniej jeden segment (2) w przyspawany ślimak transportowy (7), a segment (3) w uszczelniacz wydęciowy (8) i zawór zwrotny (17).1. A drilling and injection bolt with a conveyor screw for securing sidewalks and underground workings by injection of, for example, synthetic resin, especially in mining and tunnel construction, which essentially consists of an assembled at least two segments connected by couplings, a tie pipe that is provided with at least one injection hole in the area of the bolt point, and at the end protruding from the borehole - a detachable connecting element, characterized in that at least one segment (2) is provided with a welded transport screw (7), and the segment (3) with an expansion seal ( 8) and check valve (17). 2. Kotew wiertniczo-iniekcyjna według zastrz. 1, znamienna tym, że ślimak transportowy (7) ma większy przekrój niż nie wydęty uszczelniacz (8).2. The injection drilling bolt according to claim A device as claimed in claim 1, characterized in that the transport worm (7) has a larger cross-section than the unblown packer (8). 3. Kotew wiertniczo-iniekcyjna według zastrz. 1, znamienna tym, że zawór zwrotny (17) ma postać pękającej płytki bezpieczeństwa i jest umieszczony wewnątrz złączki mufowej (4) łączącej segmenty (2, 3).3. The injection drilling bolt according to claim A device as claimed in claim 1, characterized in that the non-return valve (17) is in the form of a breaking rupture disc and is located inside the socket (4) connecting the segments (2, 3). 4. Kotew wiertniczo-iniekcyjna według zastrz. 1, znamienna tym, że umieszczony od strony dna odwiertu, mający ślimak transportowy (7) segment (2) może być zaopatrzony w ostrze.4. The injection drilling bolt according to claim A section according to claim 1, characterized in that the bottom-side segment (2) provided with a transport worm (7) can be provided with a blade. 5. Kotew wiertniczo-iniekcyjna według zastrz. 4, znamienna tym, że umieszczony od strony dna odwiertu, mający ślimak transportowy (7) segment (2) może być zaopatrzony w koronkę wiertniczną (15).5. The injection drilling bolt according to claim 1 4. A method as claimed in claim 4, characterized in that the segment (2) located at the bottom side of the borehole and having a transport worm (7) can be provided with a drill bit (15). 6. Kotew wiertniczo-iniekcyjna według zastrz. 1, znamienna tym, że można przewidzieć kilka łączonych ze sobą mufami (4) segmentów (2) z przyspawanym ślimakiem transportowym (7).6. The injection drilling bolt according to claim A method as claimed in claim 1, characterized in that several segments (2) connected to one another by means of sleeves (4) with a welded transport screw (7) can be provided. 7. Kotew wiertniczo-iniekcyjna według zastrz. 1, znamienna tym, że obok otworu iniekcyjnego (5) rozmieszczono w strefie ostrego końca (6) dalsze otwory iniekcyjne rozłożone na długości segmentów (2) wyposażonych w ślimak transportowy (7).7. The injection drilling bolt according to claim A method according to claim 1, characterized in that, next to the injection opening (5), further injection openings are arranged in the sharp end zone (6) distributed along the length of the segments (2) provided with a transport screw (7). 8. Kotew wiertniczo-iniekcyjna według zastrz. 1, znamienna tym, że mający uszczelniacz wydęciowy (8) segment (3) na końcu (16) wystającym z odwiertu jest wyposażony w zawór zwrotny (17) i gwint zewnętrzny (18) do alternatywnego zamocowania łącznika wiertniczego, głowicy iniekcyjnej i nakrętki czaszy.8. The injection drilling bolt according to claim The borehole of claim 1, wherein the segment (3) at the end (16) extending from the wellbore is provided with a check valve (17) and an external thread (18) for alternatively mounting the drill fitting, injection head and cap nut.