SE420856B - MOUNTAIN BOLTING UNIT INCLUDING A DRILLING MACHINE AND A MACHINE FOR INSTALLATION OF BULTS - Google Patents

Abstract

A rock bolting apparatus includes a rock drill (40) and a bolt setting machine (50) which are carried by a swingable unit connected to a boom (11), the swingable unit (18) being swingable relative to the boom (11) about a given axis (21). The rock drill (40) and the bolt setting machine (50) are laterally displaceable into and out of working position by means of a controlled swinging movement of the swingable unit (18) about the given axis (21). In order to fix the given axis (21) in relation to the rock surface (45) during the swinging movement, the swingable unit (18) is clampable between the rock surface (45) and the boom (11) by a jack (63) arranged on the swingable unit, the jack (63) being extensible in alignment with the given axis (21). The swingable unit (18) further includes a first feed (26) bar for feeding and guiding the rock drill (40) and a second feed bar (27) for the bolt setting machine (50), the feed bars (26, 27) being mutually displaceable by power in their longitudinal direction.

Description

8001018-4 I Fig. 1 visas en bärarm ll som är fäst vid ett lämpligt körbart chassi 12 med en universalled 13. Bärarmen ll är svänghar i sidled med en hydraul- cylinder 14 anordnad mellan chassit 12 och leden 13, medan höj- och sänk- rörelse åstadkommas genom ett cylinderpar 15 anordnat mellan leden 13 och armen ll. Ett hållarorgan 16 som är svängbart i vertikalled är fäst vid armens fria ände. Svängrörelsen åstadkomes med en hydraulcylinder 17 an- ordnad mellan armen ll och hållarorganet 16. En svängbar enhet 18 är i sin tur fäst vid hållarorganet 16 i två lagringar 19 och 20 och är svängbar i sidled relativt armen ll kring en axel 21 med hjälp av ett cylinderpar 22 anordnat mellan hållarorganet 16 och enheten 18. 8001018-4 Fig. 1 shows a support arm 11 which is attached to a suitable drivable chassis 12 with a universal joint 13. The support arm 11 is laterally pivotable with a hydraulic cylinder 14 arranged between the chassis 12 and the joint 13, while raising and lowering movement is effected by a pair of cylinders 15 arranged between the joint 13 and the arm 11. A holding member 16 which is pivotable in the vertical direction is attached to the free end of the arm. The pivoting movement is effected with a hydraulic cylinder 17 arranged between the arm 11 and the holding member 16. A pivotable unit 18 is in turn attached to the holding member 16 in two bearings 19 and 20 and is pivotable laterally relative to the arm 11 around a shaft 21 by means of a cylinder pair 22 arranged between the holding member 16 and the unit 18.

Cylinderparet 22 är på lämpligt sätt anordnat så att dess kolvstänger 23 får tre fasta mekaniska stopplägen, varigenom enheten 18 kan ges tre defi- nierade arbetslägen. I figurerna 1-3 visas enheten 18 i sitt andra arbets- läge, 1 vilket kolvstängerna 23 är utskjutna till sin halva längd mot ett mittre stoppläge.The cylinder pair 22 is suitably arranged so that its piston rods 23 have three fixed mechanical stop positions, whereby the unit 18 can be given three defined operating positions. Figures 1-3 show the unit 18 in its second working position, 1 in which the piston rods 23 are extended to their half length towards a central stopping position.

Enheten 18 har en central lådformig hâllarram 24 på vilken konsoler 25 är parvisaanordnade, vilka håller en första 26 och en andra 27 matarbalk på två motstående sidor av ramen 26. Matarbalkarna 26 och 27 är förskjutbara relativt hållarramen 24 genom inverkan av hydraulcylindrar 28 och 29 vilka är kopplade till respektive matarbalk 26 och 27. Cylindrarna 28 och 29 är anordnade bredvid varandra i bärarmens längdriktning, såsom framgår av Fig. 3. I Fig. 4 är emellertid cylindrarna i förtydligande syfte i stället ritade bredvid varandra i en riktning vinkelrät mot bärsrmens 11 längd- riktning. Cylindrarna 28 och 29 är belägna i ramen 24 med dess kolvstänger och 31 utskjutande ut ramens övre del och fästade vid konsoler 32 och 33 på respektive matarbalk. Förskjutningen av matarbalkarna 26 och 27 är anord- nad att ske i en riktning parallell med axeln 21. Härvid styrs matarbalkar- na av spår 34 fastgjorda på två motstående sidor av balkarna och anordnade att löpa i motsvarande urtag i konsolerna 25.The unit 18 has a central box-shaped holding frame 24 on which brackets 25 are arranged in pairs, which hold a first 26 and a second 27 feed beam on two opposite sides of the frame 26. The feed beams 26 and 27 are displaceable relative to the holding frame 24 by the action of hydraulic cylinders 28 and 29 which are connected to the respective feed beams 26 and 27. The cylinders 28 and 29 are arranged next to each other in the longitudinal direction of the support arm, as shown in Fig. 3. In Fig. 4, however, the cylinders are instead drawn next to each other in a direction perpendicular to the support arm 11. longitudinal direction. The cylinders 28 and 29 are located in the frame 24 with its piston rods and 31 projecting out the upper part of the frame and attached to brackets 32 and 33 on the respective feed beam. The displacement of the feed beams 26 and 27 is arranged to take place in a direction parallel to the axis 21. In this case, the feed beams are guided by grooves 34 fixed on two opposite sides of the beams and arranged to run in corresponding recesses in the brackets 25.

Matarbalkarna 26 och 27 kan vara av den konstruktion som framgår av DE OS 28 20 325, men även andra matarbalkar kan vara lämpliga. På den törs- ta matarbalken 26 är anordnad en slående borrmaskin 40 på en släde 41 som på sedvanligt sätt är_matningsbar längs balken 26. Till borrmaskinen är ansluten en borrstång 42 som genomlöper ett hålförsett borrstöd 43 anord- nat vid matarbalkens 26 övre ände. Borrstödet innefattar en kudde 44 av elastiskt material anordnad att anligga mot bergytan 45 och vilken är 8001018-4 försedd med ett hål 46 vars diameter är avpassad efter den använda borr- kronans storlek för att möjliggöra att kronan åtminstone delvis kan dras in i kudden 44 och styras av denna vid påhugg. Borrstödet 43 innefattar vidare en elastisk hylsa 47 vars hål motsvarar borrstångens 42 diameter och som är anordnad att styra borrstången 42. Mellan kudden 44 och hyl* san 47 finns en skålformig del 48 för uppsamling av ur borrhålet 49 ned- rinnande kaxblandat spolvatten.The feed beams 26 and 27 may be of the construction shown in DE OS 28 20 325, but other feed beams may also be suitable. Arranged on the thirsty feed beam 26 is a striking drilling machine 40 on a carriage 41 which can be fed in the usual manner along the beam 26. A drilling rod 42 is connected to the drilling machine and passes through a perforated drilling support 43 arranged at the upper end of the feed beam 26. The drill support comprises a cushion 44 of elastic material arranged to abut against the rock surface 45 and which is provided with a hole 46 whose diameter is adapted to the size of the drill bit used to enable the crown to be at least partially retracted into the cushion 44 and controlled by this when cutting. The drill support 43 further comprises an elastic sleeve 47 whose holes correspond to the diameter of the drill rod 42 and which is arranged to guide the drill rod 42. Between the cushion 44 and the sleeve 47 there is a cup-shaped part 48 for collecting cassette-mixed flushing water flowing out of the borehole 49.

På den andra matarbalken 27 är anordnad en maskin 50 för isättande av bultar 51. Maskinen 50 utgöres av en tryckfluidumdriven mutterdragare och är fäst vid en släde 52 som är förflyttbar längs matarbalken 27. Bultens 51 huvud är upptaget i en roterbar hylsa 53 på vilken en på bulten 51 på- trädd bricka 54 vilar. En stödanordning 55 för bulten 51 är anordnad vid matarbalkens 27 övre del och innefattar en undanvikbar arm 56 med en gripanordning 57 för fasthållande och styrning av bulten 51.Arranged on the second feed beam 27 is a machine 50 for inserting bolts 51. The machine 50 consists of a pressure fluid driven nutrunner and is attached to a carriage 52 which is movable along the feed beam 27. The head of the bolt 51 is received in a rotatable sleeve 53 on which a on the bolt 51 threaded washer 54 rests. A support device 55 for the bolt 51 is arranged at the upper part of the feed beam 27 and comprises a foldable arm 56 with a gripping device 57 for holding and guiding the bolt 51.

Ett laddningsrör 58 för plastpatroner uppbärs av hållarramen 24 och är axiellt förskjutbar medelst en hydraulmotor 59. Rörets 98 nedre ände 60 kan anslutas till en ej visad slang i vilken plastpatronerna kan införas och med hjälp av tryckluft transporteras till borrhålet 49.A charging tube 58 for plastic cartridges is supported by the holding frame 24 and is axially displaceable by means of a hydraulic motor 59. The lower end 60 of the tube 98 can be connected to a hose (not shown) into which the plastic cartridges can be inserted and transported by compressed air to the borehole 49.

Enheten 18 innefattar vidare en uppåt utskjutande ramdel 62 i vilken en hydraulisk domkraft 63 är anordnad. Domkruften 63, vars övre del visas i Fig. 5, består av en hydraulcylinder 64 som är monterad på ramdelens 62 övre ändyta. En kolvstång 65 är utskjutbar ur cylindern 64 och på dess fria ände är en lagerhylsa 66 fastskruvad. Lagerhylsan 66 uppbär ett stöd 67 som via en radiell 68 och en axiell 69 lageryta är lagrad vid hylsan 66. Genom lagrets utformning medges endast rotation av stödet 67 utan snedställning i förhållande till kolvstången. Stödet 67 är avsett att anligga mot bergytan vid aggregatets användning och har därför en kudde 70 av elastiskt material för sâkerställande av gott fäste mot ber- get. Stödets 67 rotationsaxel är anordnad att sammanfalla med hydraul- cylinderns 64 längdaxel 7l, vilken i sin tur sammanfaller med axeln 23.The unit 18 further comprises an upwardly projecting frame part 62 in which a hydraulic jack 63 is arranged. The jack 63, the upper part of which is shown in Fig. 5, consists of a hydraulic cylinder 64 which is mounted on the upper end surface of the frame part 62. A piston rod 65 is extendable from the cylinder 64 and on its free end a bearing sleeve 66 is screwed. The bearing sleeve 66 carries a support 67 which is mounted via a radial 68 and an axial 69 bearing surface at the sleeve 66. Due to the design of the bearing, only rotation of the support 67 is allowed without inclination relative to the piston rod. The support 67 is intended to abut the rock surface during use of the unit and therefore has a cushion 70 of elastic material to ensure a good attachment to the rock. The axis of rotation of the support 67 is arranged to coincide with the longitudinal axis 71 of the hydraulic cylinder 64, which in turn coincides with the axis 23.

Borrstången 42, laddníngsröret 58 och bultarna 51 är anordnade så att de blir parallella med axeln 23 och belägna på samma avstånd från denna. Vid enhetens 13 svängning kring axeln 23 kommer därför denna anordningar 42. 58, 51 att beskriva en rörelse längs en och samma cirkelbåge 72 enligt den streckprickado linjen í Fig. 3. 8001018-4 Bergbultningsaggregatets funktion skall nu närmare beskrivas. Aggregatet inställes först i läge för borrning. Detta sker genom att kolvstängerna 23 Fig. 3, utskjutes till sinhhela längd så att de når sitt yttre stoppläge och därmed svänges enheten 18 450 till det första arbetsläget i vilket borrstângen 42 kommer att sammanfalla med det i Fig. 3 visade läget för laddningsröret 58. Därefter inriktas den första matarbalken 26 och skjuts upp mot bergytan 45 så att borrstödet 43 komer att anligga mot denna.The drill rod 42, the loading tube 58 and the bolts 51 are arranged so that they become parallel to the shaft 23 and located at the same distance from it. When the unit 13 pivots about the axis 23, this device 42, 58, 51 will therefore describe a movement along one and the same arc of a circle 72 according to the dashed line in Fig. 3. The function of the rock bolting assembly will now be described in more detail. The unit is first set in the position for drilling. This is done by projecting the piston rods 23 Fig. 3 to their entire length so that they reach their outer stop position and thus the unit 18 450 is pivoted to the first working position in which the drill rod 42 will coincide with the position of the charge tube 58 shown in Fig. 3. Then the first feed beam 26 is aligned and pushed up against the rock surface 45 so that the drilling support 43 will abut against it.

Hydraulcylindern 64, Fig. 5, trycker sedan upp stödet 67 mot berget och inspänner därmed enheten 18 mellan berget och armen ll. För att öka in- spänningen trycks matarbalken 26 ytterligare mot berget med hjälp av hydraulcylindern 28, Fig. 4, vilket medför att stödet 67 kan matas efter och skjutas ut ännu en bit. Därefter förs matarbalken 26 något tillbaka medan hydraulcylindern 64 hålls kvar i sitt utskjutna läge genom inver- kan av ett lämpligt valt hydraullås. Genom att hydraulcylindrarna 28 och 64 således är anordnade att samverka blir den resulterande inspännings- kraften högre än om enbart hydraulcylindern 64 för stödet 67 skulle an- vändas och därmed säkerställs att indexeringen kan ske kring en noggrant fixerad axel 21. Under inställningen av enheten 18 mot berget är såväl matarbalken 27 för bultarna 51 som laddningsröret 58 tillbakaskjutna så att de inte stöter emot ojämnheter i bergytan.The hydraulic cylinder 64, Fig. 5, then presses the support 67 against the rock and thereby clamps the unit 18 between the rock and the arm 11. To increase the clamping, the feed beam 26 is pressed further against the rock by means of the hydraulic cylinder 28, Fig. 4, which means that the support 67 can be fed after and pushed out another bit. Thereafter, the feed beam 26 is moved back slightly while the hydraulic cylinder 64 is held in its extended position by the action of a suitably selected hydraulic lock. Because the hydraulic cylinders 28 and 64 are thus arranged to cooperate, the resulting clamping force becomes higher than if only the hydraulic cylinder 64 for the support 67 were used and thus it is ensured that the indexing can take place around a carefully fixed shaft 21. During the adjustment of the unit 18 to the rock, both the feed beam 27 for the bolts 51 and the charge tube 58 are pushed back so that they do not collide with irregularities in the rock surface.

När enheten 18 är inspänd på önskat sätt mot berget påbörjas borrningen.When the unit 18 is clamped to the rock in the desired manner, drilling begins.

Härvid styrs borrkronan vid pâhugget av hålet 46 i kudden 44 medan borr- stången 42 under hela borrningen styrs av hylsan 47. När önskat håldjup erhållits, matas borrmaskinen 40 med borrstângen 42 tillbaka och matar- balken 26 förakjutes i riktning från berget med hjälp av hydraulcylin- dern 28. Därefter dras kolvstängerna 23 tillbaka till sitt mittre stopp- läge, varvid enheten 18 svänges 450 kring axeln 21, medan stödet 67 orörligt anligger mot berget. Enheten 18 intar nu det andra arbetsläget vilket motsvarar läget enligt Fig. 3 med laddningsröret 58 beläget i linje med borrhâlet. Röret 58 förs upp i hålet med hjälp av hydraulmo- torn 59 och plastpatroner inskjutes på lämpligt sätt. När laddningen fullföljts dras röret 58 tillbaka ut ur hålet och enheten 18 svänges 450 till det tredje arbetsläget, i vilket bulten 51 komer i linje med hå- let. Det tredje arbetsläget bestämmas genom att kolvstängerna 23 dras in till sitt inre stoppläge. Matarbalken 27 för bultisättningsmaskinen S0 inställes nu på lämpligt avstånd från bergytan så att bulten 51 kan fö- 8001018-4 ras in till tillräckligt djup med hjälp av maskinen 50. Vid införandet styrs bulten av gripanordningen 57 till dess bulten förts så långt in i hålet att brickan 54 måste passera armen 56. Gripanordningen släpper då sitt styrande grepp kring bulten och armen 56 fälls uppåt så att brickan 54 och maskinen 50 kan föras till anliggning mot bergytan. Bulten fixeras därefter på känt sätt i berget genom härdning av limmet och åtdragning av bulten. Bultningsoperationen är därmed avslutad och stödet 67 kan dras in så att enheten 18 frigörs och kan inställas för en ny bultningsoperation.In this case, the drill bit is guided when the hole 46 in the cushion 44 is cut while the drill rod 42 is guided by the sleeve 47. During the entire drilling, the desired hole depth is obtained, the drill 40 is fed back with the drill rod 42 and the feed beam 26 is advanced in the direction of the rock. Thereafter, the piston rods 23 are retracted to their central stop position, whereby the unit 18 pivots 450 about the axis 21, while the support 67 rests immovably against the rock. The unit 18 now assumes the second working position, which corresponds to the position according to Fig. 3 with the charge pipe 58 located in line with the borehole. The tube 58 is inserted into the hole by means of the hydraulic motor 59 and plastic cartridges are inserted in a suitable manner. When the charge is completed, the tube 58 is pulled back out of the hole and the unit 18 is pivoted 450 to the third working position, in which the bolt 51 aligns with the hole. The third working position is determined by pulling the piston rods 23 into their inner stop position. The feed beam 27 for the bolt insertion machine S0 is now adjusted at a suitable distance from the rock surface so that the bolt 51 can be moved into sufficient depth by means of the machine 50. Upon insertion, the bolt is guided by the gripping device 57 until the bolt is moved so far into the hole that the washer 54 must pass the arm 56. The gripping device then releases its guiding grip around the bolt and the arm 56 is folded upwards so that the washer 54 and the machine 50 can be brought into abutment against the rock surface. The bolt is then fixed in a known manner in the rock by hardening the glue and tightening the bolt. The bolting operation is thus completed and the support 67 can be retracted so that the unit 18 is released and can be set for a new bolting operation.

Genom att bultningsaggregatet innefattar två matarbalkar 26 och 27 som är förskjutbara oberoende av varandra kan aggregatet således inställas så att den till arbatsläge förda matarbalken blir belägen tillräckligt nära bergytnn för att få önskad styrning och matníngslängd av bnrrstång och bultar utan att hindras av att den andra matarbalken stöter emot ojämnhe- ter i berget.Because the bolting assembly comprises two feed beams 26 and 27 which are displaceable independently of each other, the assembly can thus be adjusted so that the feed beam brought to the working position is located sufficiently close to the rock surface to have the desired control and feed length of the bar and bolts without being hindered by the other beam. encounters unevenness in the rock.

Claims (9)

8001018-4 _ 5 _ Patentkrav8001018-4 _ 5 _ Patent claim 1. Bergbultningsaggregat innefattande en borrmaskin (40) och en maskin (50) för isättning av bultar, vilka maskiner uppbäres av en enhet (18) som är fäst vid en bärarm (ll) för att vara svängbar relativt denna kring en axel (Zl), varvid maskinerna (40, 50) är maskinellt sidoförflytt- ningsbara till och från arbetsläge medelst en styrd svängrörelse av nämnda enhet (18) kring axeln (21) och varvid enheten (18) är inspännbar mellan bergytan och bärarmen (ll) med en på enheten (18) anordnad dom- kraft (63) förlängbar i linje med nämnda axel (21), k ä n n e t e c k - n a t a v att enheten (18) innefattar en första matarbalk (26) för matning och styrning av borrmaskínen (40) och en andra matarbalk (27) för maskinen (50) för isättníng av bultar och att nämnda två matarbal- kar (26, 27) är inbördes maskinellt förskjutbara i sin längdriktning.A rock bolting assembly comprising a drilling machine (40) and a machine (50) for inserting bolts, which machines are supported by a unit (18) attached to a support arm (11) to be pivotable relative thereto about an axis (Z1) , the machines (40, 50) being mechanically laterally displaceable to and from working position by means of a controlled pivoting movement of said unit (18) about the shaft (21) and wherein the unit (18) is clampable between the rock surface and the support arm (II) with a the jack (63) is extensible in line with said shaft (21), characterized in that the unit (18) comprises a first feed beam (26) for feeding and guiding the drilling machine (40) and a second feed beam (27) for the machine (50) for inserting bolts and that said two feed beams (26, 27) are mutually mechanically displaceable in their longitudinal direction. 2. Bergbultningsaggregat i enlighet med krav 1, k ä n n e t e c k - n a t a v att den svängbara enheten (18) har en gemensam hållarram (24) för matarbalkarna (26, 27)-vilken innefattar en styrning och en för- skjutningsanordning för var och en av matarbalkarna (26, 27) så att dessa blir förskjutbara i sin längdriktning relativt hållarramen (24).Rock bolting assembly according to claim 1, characterized in that the pivotable unit (18) has a common holding frame (24) for the feed beams (26, 27) - which comprises a guide and a displacement device for each of the feed beams (26, 27) so that they become displaceable in their longitudinal direction relative to the holding frame (24). 3. Bergbultningsaggregat i enlighet med krav 2, k ä n n e t e c k ~ n a t a v att hållarramen (24) är lådformig, att förskjutningsanord~ ningarna innefattar hydraulcylinderar (28, 29) anordnade inuti hållarra- men (24) och att styrningarna innefattar konsoler (25) som förskjutbart håller matarbalkarna (26, 27) på motstående sidor av ramen (24).Rock bolting assembly according to claim 2, characterized in that the holding frame (24) is box-shaped, that the displacement devices comprise hydraulic cylinders (28, 29) arranged inside the holding frame (24) and that the guides comprise brackets (25) which slidably holding the feed beams (26, 27) on opposite sides of the frame (24). 4. Bergbultningsaggregat i enlighet med något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v att den första matarbalken (26) i sin ena änddel har ett stöd (43) avsett att anligga mot bergytan när nämnda ma- tarbalk (26) pressas mot berget.Rock bolting assembly according to any one of the preceding claims, characterized in that the first feed beam (26) in its one end part has a support (43) intended to abut against the rock surface when said feed beam (26) is pressed against the rock. 5. Bergbultningsaggregat i enlighet med krav 4, k ä n n e t e c k - n a t a v att stödet (43) har ett hål för styrning av en med borr- maskinen (40) förbunden borrstång och har en elastisk kudde (44) i den del som är avsedd att direkt anligga mot bergytan. 8001018-4 _ 7 _Rock bolting assembly according to claim 4, characterized in that the support (43) has a hole for guiding a drill rod connected to the drilling machine (40) and has an elastic cushion (44) in the part intended to directly abut the rock surface. 8001018-4 _ 7 _ 6. Bergbultningsaggregat i enlighet med krav 4 eller 5, k ä n n e - t e c k n a t a v att den första matarbalkens förskjutníngsanordning (28) vid inspänningen av den vrídbara enheten (18) är anordnad att sam- verka med domkraften (63) så att deras gemensamma tryckkraft bestämmer inspänningen.Rock bolting assembly according to Claim 4 or 5, characterized in that the displacement device (28) of the first feed beam is arranged to co-operate with the jack (63) during the clamping of the rotatable unit (18) so that their common compressive force determines the input voltage. 7. Bergbultníngsaggregat i enlighet med något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v att domkraften (63) är förbunden med ett inspänningshuvud (67) anordnat att anligga mot bergytan och att ínspän- ningshuvudet (67) är roterbart i förhållande till domkraften (63).Rock bolting unit according to one of the preceding claims, characterized in that the jack (63) is connected to a clamping head (67) arranged to abut against the rock surface and that the clamping head (67) is rotatable relative to the jack (63). 8. Bergbultningsaggregat i enlighet med krav 7, k ä n n e t e c k - n a t a v att inspänningshuvudet (67) är förbundet med domkraften (63) med en förbindning (66) som tillåter roterande rörelse endast i ett plan vinkelrätt mot domkraften (63).Rock bolting assembly according to claim 7, characterized in that the clamping head (67) is connected to the jack (63) with a connection (66) which allows rotary movement only in a plane perpendicular to the jack (63). 9. Bergbultningsaggregat i enlighet med krav 7 eller 8, k ä n n e - t e c k n a t a v att inspänningshuvudet (67) är utbildat med en elastisk kudde (70) anordnad att anligga mot bergytan.,Rock bolting assembly according to claim 7 or 8, characterized in that the clamping head (67) is formed with an elastic cushion (70) arranged to abut against the rock surface.