SE526132C2 - Förfarande och anordning för installering av en självborrande expanderbar bergbult och en självborrande expanderbar bergbult - Google Patents

Description

l0 w' 20 25 30 526 152 lösning pà problemet att tillhandahålla effektiva medel för att effektivt utföra expansionssteget. ÄNDAMÅL OCH VIKTIGASTE SÄRDRAG HOS UPPFINNINGEN Det är ett ändamål med denna uppfinning att tillhandahålla ett förfarande och en anordning enligt ovan som tillhandahåller en lösning på problemet med den bakomliggande tekniken.

Det är ett annat ändamål med denna uppfinning att tillhanda- hålla en expanderbar bergbult enligt ovan som löser problemen med bergbulten enligt den kända tekniken.

Dessa ändamål uppnås vid ett förfarande och genom en anordning enligt ovan genom särdragen i de kännetecknade delarna av de respektive kraven l, 7 och 13.

På detta sätt har det blivit möjligt att tillhandahålla en långt snabbare och säkrare installation av bergbult som radi- kalt reducerar installationskostnaderna för varje bergbult och sammantaget reducerar kostnaden för hela tunnelbyggnads- och gruvoperationen.

Genom att tillhandahålla en bergborrningsmaskin, som kan vara varje standardmaskin för bergborrning, med en svivelanordning är det möjligt att utföra borrningssteget och därefter expan- dera bergbulten utan behovet av att dra tillbaka bergborr- ningsmaskinen i ändamål att förbinda en separat expansions- fluidkälla.

Detta snabbar upp installationsprocessen och tillhandahåller en långt säkrare installation eftersom bergbulten inte behöver lösgöras fràn bergborrningsmaskinen, vilken istället också under expansionssteget kan fortsätta att vara förbunden med 72475 .sv. text .doc; 2005-03-11 10 15 20 25 30 526 132 bergbulten, därigenom undvikande behovet av andra externa medel och anordningar för att förhindra bergbulten från att falla ut från det borrade hålet.

Det föredras att svivelanordningen inkluderar en tryckfluid- effektuerad tätningsanordning i ändamål att erhålla den tätade kanalen i expansionssteget. Denna lösning gör det lätt att säkert styra tätningsoperationen på ett avstånd från belägen- heten av bergbulten. I synnerhet föredras och är effektivt att tätningen tillhandahålles på två axiella sidor av fluidin- loppet, eftersom detta gör den relativa rotationspositionen av svivelanordningen och bergbulten optionell.

Användning av expansionsfluid för tätningsändamàl föredras eftersom detta gör ytterligare fluidkällor onödiga.

Andra fördelar uppnås genom andra särdrag hos uppfinningen, vilket kommer att förklaras nedan.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGAR Uppfinningen beskrivs nu mot bakgrund av ett utföringsexempel och hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka: Fig. l schematiskt visar en borrmaskin under processen för installering av en självborrande bergbult med användning av en anordning enligt uppfinningen, Fig. 2 visar en anordning enligt uppfinning samarbetande med en uppfinningsenlig bergbult i en axiell sektion, Fig. 3 är ett blockschema illustrerande förfarandet enligt uppfinningen, och 72475 .sv. tEXLdOC; 2005-03-11 10 15' 20 25 30 526 152 4 Fig. 4 är en axiell sektion av en expanderbar bergbult enligt uppfinningen.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL Fig. 1 visar en konventionell borrmaskin 1, vilken är rörlig bakåt och framåt pà en slid, vilken i sin tur är uppburen av en borrigg (ej visad). Borrmaskinen l tillhandahåller bergbry- tande rörelse och energi till en självborrande bergbult 2, vilken ska installeras inuti ett borrhål 4, som skall borras i en bergvägg eller -tak som har en bergyta 3. I synnerhet pro- duceras borrhàlet 4 medelst en borrkrona 5 positionerad vid änden av den självborrande bergbulten 2.

Efter att ha färdigställt processen att alstra borrhålet för hela bergbulten kommer positionen av bergytan relativt berg- bulten att vara som indikeras med streckade linjer vid 3', dvs vid själva den proximala änden av bergbulten 2.

En svivelanordning 6 är fast förbunden med borrmaskinen medelst en hållare 7.

Efter att ha genomfört borrningssteget kommer svivelanord- ningen 6 att aktiveras på så sätt att en tätad kanal kommer att bildas mellan en expansionsfluidkälla 8 och en expanderbar del av den självborrande bergbulten 2 på ett sätt som kommer att beskrivas nedan. Detta gör det möjligt att färdigställa hela installationsproceduren inkluderande borrningssteget och expansionssteget utan att behöva ta bort borrmaskinen från bergbulten.

I fig. 2 visas svivelanordningen 6 mer i detalj i samverkan med en expanderbar självborrande bergbult 2, vilken, sett från dess distala ände, inkluderar en borrkrondel 5 omfattande en 72475 .sv. text .doc; 2005-03-11 10 l5 20 25 30 526 132 5 borrkrona och en borrkronhållare. Borrkronhållaren är fäst vid en expansionsdel 9, vilken i sin tur vid dess proximala ände är fäst vid en förbindningsdel 10. Förbindningsdelen lO är på sin insida försedd med gängor 12 i ändamål att inpassas vid en borrmaskinsadapter ll som utskjuter från en inte visad borr- maskin och har motsvarande gängor.

Svivelanordningen omfattar ett svivelhus 13, vilket vid en änddel innesluter ett par tätningsringar 14 och 15, vilka är separerade genom en distansring 16 som har en eller flera radiella passager för fluid. Vid ett annat område inuti svi- velhuset 13, företrädesvis motsatt positionen av tätningsring- arna 14 och 15, är arrangerad en kolv 17, vilken tillsammans med en cylinder 19 som är bildad i insidan av svivelhuset 13, bildar en arbetskammare 18, vilken är tätad med ringformiga kolvtätningar 20 och 21.

Kolven 17 rör sig axiellt till vänster vid trycksättning av arbetskammaren 18, vilket framgår på figuren, och tillhanda- håller ett axiellt tryck pà tätningsringarna 14 och 15 över en distanshylsa 22. Härigenom kommer tätningsringarna 14 och 15 att utsättas för ett radialt tryck av en tillräcklig storlek för att få dem att expandera radiellt inåt så att de tillhan- dahåller en säker tätning mot utsidan av en cirkulärcylindrisk yta hos förbindningsdelen av den expanderbara bergbulten 2.

I den visade utföringsformen inträder expansionsfluid i svi- velhuset över en nippel 23, vilken är förbunden med en inte visad tryckfluidkälla.

Nippeln 23 är skruvad i ett utrymme inuti svivelhuset, som å ena sidan kommunicerar med arbetskammaren 18 över en tätande fluidkanal 24. Å andra sidan kommunicerar sagda utrymme med en 72475 .sv.text.doc; 2005-03-11 l0 isf 20 25 30 526 15; 6 tryckkontrollventil 25, vilken inkluderar en ventilkropp 26, vilken är fjäderbelastad av en helixformig fjäder 27 mot ett ventilsäte 28.

När fluidtryck i utrymmet på insidan av nippeln 23 uppnår en förutbestämd gräns kommer trycket att tvinga ventilkroppen till vänster som sett i fig. 2 för att uppnå kommunikation mellan sagda expansionsfluidkälla (ej visad) och expansions- delen 9 hos bergbulten 2.

Sagda gräns är satt på så sätt att vid trycksättning av utrym- met inuti nippeln 23, fluidtryck kommer att börja inträda i arbetskammaren 18 för att pressa kolven 17 i riktningen till vänster, sett i fig. 2. När denna förflyttning har genomförts stiger trycket inuti arbetskammaren 18 liksom trycket inuti sagda utrymme kommer att göra. Härigenom kommer samma ökade tryck att verka på en axiell yta hos ventilkroppen 6 inuti ventilsätet 8, så att kraften från fluiden så småningom kommer att förflytta ventilkroppen 26.

Detta tillhandahåller en möjlighet för expansionsfluid att passera genom ventilen längs ventilborrningen och därifrån passera i den radiella riktningen genom öppningen (öppning- arna) i distansringen 16, vidare genom ett expansionsfluidin- lopp 29 i förbindningsdelen 10, genom en sned borrning, vilken leder från expansionsfluidinloppet 29 genom förbindningsdelen 10 till insidan av expansionsdelen 9.

I fig. 3 initieras processen att installera en uppfinnings- enligt bergbult vid 30. 31 indikerar genomförande av bergborr- ningssteget, 32 tätande av svivelanordningen mot bergbulten, 33 expanderande av bergbulten som har borrmaskinen fortfarande 72475.sv. text.doc; 2005-03-11 10 l5 20 25 30 526 152 7 förbunden, 34 lösgörande av svivelanordningen och lösgörande av borrmaskinen och 35 avslutning av installationsproceduren.

I fig. 4 är den självborrande expanderbara bergbulten 2 visad i en axiell sektion separat från svivelanordningen för att tydligare förklara dess särdrag. Vid den distala änden av bergbulten finns en borrkrondel 5 som utgörs av en borrkrona 5' och borrkronhållare 5” som har samverkande gängor eller andra förbindningsorgan.

Expansionsdelen 9 fungerar konventionellt under det att för- bindningsdelen 10 tillhandahåller en cirkulärcylindrisk yta 36 för samverkan med svivelanordningen 6 (fig. 2) och har ett expansionsfluidinlopp 29 kommunicerande med insidan av expan- sionsdelen 9.

Vid borrning avges spolfluid på konventionellt sätt från borr- maskinen och strömmar genom ett spolningsfluidrör 37 arrange- rat centralt inuti expansionsdelen 9 och avslutande vid änden av borrkronhållaren 5", varifrån spolningsfluid strömmar genom en eller flera utloppskanaler 38 för att tillhandahålla spol- ning vid borrkronytan.

Uppfinningen kan modifieras utan avsteg från omfånget av upp- finningen. Som exempel kan svivelanordningen vara konstruerad annorlunda, t ex så att tätning mot bergbulten uppnås genom separata organ, t ex genom en separat fluidförbindning till en kolv motsvarande kolven 17 i fig. 2. Också andra medel eller motorer för att åstadkomma en tätande kanal kan tillhandahål- las.

Som exempel öppnar ventilen 25 vid ett tryck av omkring 150 bar. 72475.sv.text.doc: 2005-03-11 10 isf 20 526 152 8 Tätningsarrangemanget kan vara konstruerat annorlunda men det föredras att tätning uppnås vid två axiellt åtskilda delar som matchar positionen av ett expansionsfluidinlopp hos bergbul- ten. Förbindningsdelen 10 hos bergbulten kan vara konstruerad och utformad annorlunda men det är nödvändigt att ha en yta och expansionsfluidinlopp, vilka kan samverka med svivelanord- ningen i varje relativ rotationsposition hos bergbulten och svivelanordningen. Det föredras att ytan 36 är cirkulärcylind- risk men andra former kan också fungera såsom t ex delcylindriska, konformiga etc.

Svivelanordningen är företrädesvis fäst vid och uppburen av någon konventionell bergborrningsmaskin. Stödet kan vara av varje lämpligt slag såsom någon styv stàlprofil, som är fast- skruvad vid borrmaskinen såväl som vid svivelanordningen.

Bergbulten kan också vara konstruerad annorlunda, bl a med en mer konventionell konstruktion av gränssnittet mellan förbind- ningsdelen och expansionsdelen. Borrkrondelen 5 kan vara utgjord av en integrerad enhet istället av två separata delar.

Expansionsfluidinloppet kan också vara arrangerat separat från förbindningsdelen, t ex i en separat hylsa utanför expansions- delen proximalt till förbindningsdelen. 72475 . sv. teXLdOC; 2005-03-11

Claims (14)

1. 0 15 20 25 30 P A T E N T K R A V l. Förfarande för installation, i en bergvägg eller -tak, av en självborrande expanderbar bergbult (2) med en borrkrondel (5), en expansionsdel (9) och en förbindningsdel (10), - tillhandahållande, i ett bergbrytande steg, den själv- borrande bergbulten (2) med en bergbrytande rörelse och spol- ning av fluid för alstring av ett borrhål, och - introducerande i ett expansionssteg, trycksatt expansions- fluid i expansionsdelen (9) i ändamål att expandera den så att den blir fixerad vid insidan av borrhålet, k ä n n e t e c k n a t av introducering av expansionsfluid medelst en svivelanordning (6), vilken är utformad för att samverka med en utàtvänd yta (36) vid området av förbindnings- delen (10) under installation av hergbulten, så att i ett inaktivt tillstànd av svivelanordningen, bergbulten (2) är fri att röra sig under bergbrytningssteget, och i ett aktivt till- stånd hos svivelanordningen, tätande därav mot bergbulten (2) i ett expansionssteg pà så sätt att en tätad kanal för expan- sionsfluid etableras mellan en expansionsfluidkälla och expan- sionsdelen (9).

2. Förfarande enligt krav l, varvid tätning av svivelanord- ningen (6) mot bergbulten (2) åstadkoms genom tryckfluid ver- kande på en tätningsanordning (l4,l5,l7,18).

3. Förfarande enligt krav 2, varvid tätningsanordningen (l4,l5,l7,l8) tätar på två axiella sidor av ett fluidinlopp (29) för expansion av bergbulten.

4. Förfarande enligt krav 2 eller 3, varvid expansionsfluid används för tätning. 72475 .sv. text.doc; 2005-03-11 10 isf 20 25 30 ' 526 132 10

5. Förfarande enligt något av kraven 2 - 4, varvid tatning åstadkoms genom tryckfluid verkande på en kolvanordning (17).

6. Förfarande enligt krav 5, varvid kolvanordningen (17) sam- verkar med en tätningsanordning (14,15,l7,18) med två separe- rade tätningsringar.

7. Anordning för installering i en bergvägg eller -tak av en självborrande expanderbar bergbult (2), som har en borrkrondel (5), en expansionsdel (9) och en förbindningsdel (10), inklu- derande - organ för introducering av trycksatt expansionsfluid i expansionsdelen i ändamål att expandera den för att vara fixe- rad vid insidan av borrhàlet i ett expansionssteg, k ä n n e t e c k n a d av att organet för introducering av trycksatt expansionsfluid inkluderar en svivelanordning (6), vilken är utformad att samverka med en utåtvänd yta (36) på området av förbindningsdelen (10) under installation så att, i ett inaktivt steg av svivelanordningen (6), bergbulten (2) är fri att röra sig under ett bergbrytande steg, och, vilken, i ett aktivt steg av svivelanordningen (6) är tätningsbar mot bergbulten (2) i expansionssteget på så sätt att en tätad kanal för expansionsfluid är etablerad mellan en expansions- fluidkälla och expansionsdelen (9).

8. Anordning enligt krav 7, varvid svivelanordningen (6) inkluderar en tätningsanordning (14,l5,17,18) för tryckfluid att verka på vid tätningen av svivelanordningen (6).

9. Anordning enligt krav 8, varvid tätningsanordningen (14,15,17,18) är arrangerad att täta på två axiella sidor av ett fluidinlopp (29) för expansion av bergbulten. 72475 . sv. texiLdoC; 2005-03-11 10 15 20 25 ~ 526 152 ll

10. Anordning enligt krav 8 eller 9, varvid tätningsanord- ningen (l4,l5,l7,l8) är tätningsbar medelst expansionsfluid.

11. ll. Anordning enligt något av kraven 8 - 10, varvid en kolv- anordning (l7) är påverkad vid tätning.

12. Anordning enligt krav ll, varvid kolvanordningen (l7) sam- verkar med en tätningsanordning (l4,l5,l7,l8) med två separe- rade tätningsringar.

13. Självborrande bergbult (2) som har en borrkrondel (5) en expansionsdel (9) och en förbindningsdel (10), och inklude- rande en spolningsfluidkanal (37) och ett expansionsfluidin- lopp (29),' k ä n n e t e c k n a d av att expansionsfluid- inloppet (29) är positionerat vid en specifik position på en utåtvänd yta (36) vid området av förbindningsdelen (10), varvid sagda yta har radiell och axiell utsträckning avpassad att samverka med en svivelanordning (6) på så sätt att berg- bulten (2) är fri att röra sig under ett bergbrytande steg, och att, i ett expansionssteg, en tätad kanal för expansions- fluid är etablerad mellan en expansionsfluidkälla och expan- sionsdelen (9) genom expansionsfluidinloppet (29) genom att svivelanordningen (6) är tätningsbar mot sagda yta av bergbul- ten (2).

14. Självborrande bergbult enligt krav 13, varvid ytan (36) är cirkulärcylindrisk. 72475 . sv. text.doc; 2005-03-11