BR112019022763A2

BR112019022763A2 - conjunto de parafuso de ancoragem com retentor de falha

Info

Publication number: BR112019022763A2
Application number: BR112019022763A
Authority: BR
Inventors: Knox Greig; Ettore Pastorino Paolo; Abreu Rual
Original assignee: Epiroc Holdings South Africa Pty Ltd
Priority date: 2017-05-07
Filing date: 2018-05-07
Publication date: 2020-05-19
Also published as: US20200063557A1; US10941658B2; EP3622163B1; AU2018266243A1; CA3061742A1; MX2019013016A; AU2018266243B2; EP3622163A1; CL2019003102A1; PE20200119A1; WO2018209365A1

Abstract

a invenção fornece um conjunto de ancoragem de rocha que inclui: um membro tubular resilientemente e radialmente deformável que se estende longitudinalmente entre uma extremidade dianteira e uma extremidade traseira e que possui uma formação de retentor integral com, ou engatada em, uma parte da extremidade traseira do membro; um elemento alongado que se estende longitudinalmente através do membro entre uma primeira extremidade e uma segunda extremidade e que se prende ao membro tubular em pontos de carga distal e proximal espaçados e que possui um dispositivo de proteção contra falhas fixado em um ponto dentro do membro; uma placa frontal no membro tubular ou no membro alongado; caracterizado pelo fato de que o conjunto é inserido em um orifício de rocha, com a placa frontal apoiada contra a face de rocha e a carga é aplicada ao longo do elemento alongado que fará com que o elemento se rompa acima do ponto em que o retentor é fixo, o retentor de falha engata a formação do retentor para prender a ejeção de uma porção proximal do elemento alongado a partir do orifício da rocha.

Description

CONJUNTO DE PARAFUSO DE ANCORAGEM COM RETENTOR DE FALHA

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0001]A invenção refere-se a um conjunto de ancoragem de rocha.

[0002]Em um ambiente dinâmico de suporte de carga, uma âncora de rocha evita falhas catastróficas da parede de rocha que a âncora suporta, absorvendo a energia do movimento da rocha devido ao estiramento. Um problema surge em uma aplicação sem graute quando o material de aço da âncora de rocha se deforma até sua capacidade máxima de tração, após o que a âncora é propensa a se romper. Como a âncora está em tensão, no momento em que a âncora rompe, sua seção proximal cortada tem uma tendência a ejetar do buraco da rocha com grande força. Isso cria um projétil que representa um grande perigo para os trabalhadores das minas nas proximidades.

[0003]A invenção tem como objetivo superar o problema, fornecendo um mecanismo para prender a parte destacada de aço enquanto ela tenta ejetar do orifício de suporte.

[0004]0 presente modelo de utilidade, pelo menos parcialmente, aborda o problema mencionado acima.

SUMÁRIO DO MODELO DE UTILIDADE

[0005]A invenção fornece um conjunto de ancoragem de rocha que inclui: um membro tubular resilientemente radialmente deformável que se estende longitudinalmente entre uma extremidade dianteira e uma extremidade traseira e que tem uma formação de supressor integral com, ou engatada em, uma parte da extremidade traseira do membro;

um elemento alongado que se estende longitudinalmente através do membro entre uma primeira extremidade e uma segunda extremidade e que se prende ao membro tubular em pontos de carga distal e proximal espaçados e que possui um dispositivo de proteção contra falhas fixado em um ponto dentro do membro;

uma placa frontal no membro tubular ou no membro alongado;

em que, quando o conjunto é inserido em um orifício de rocha, com a placa

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2/9 frontal apoiada contra a face de rocha e a carga é aplicada ao longo do elemento alongado que fará com que o elemento se rompa acima do ponto em que o retentor é fixo, o retentor de falha engata a formação do retentor para prender a ejeção de uma porção proximal do elemento alongado a partir do orifício da rocha.

[0006]A formação do retentor pode ser a parte da extremidade traseira do membro tubular que foi deslocada para afunilar em direção à extremidade traseira. Alternativamente, a formação de retentor pode ser um elemento, por exemplo, um colar ou bucha, que está engatado com uma superfície interna da porção de extremidade traseira para reduzir o diâmetro interno do membro.

[0007]O elemento alongado pode ser um elemento alongado que é feito de um material de aço adequado que tem uma alta capacidade de carga de tração.

[0008]O elemento alongado pode ser adaptado com uma formação de ruptura, por exemplo, um entalhe ou uma ranhura anular, entre o limitador de falha e a primeira extremidade, sobre a qual o elemento quebra.

[0009]O ponto no qual o retentor de falhas é fixado no elemento alongado pode ser predeterminado ao permitir o alongamento do elemento alongado, à sua capacidade de carga de tração, sem que o retentor de falhas entre em contato com a formação do retentor.

[0010]O retentor de falhas pode ser uma porca, ou similar, que é encaixada de forma roscada no elemento alongado. Alternativamente, o retentor de falhas pode ser uma deformação que deforma o elemento alongado em pelo menos uma direção radial, por exemplo, uma deformação em lâminas.

[0011]O conjunto pode incluir uma primeira formação de suporte de carga engatada com o elemento alongado e o membro tubular no ponto de carga proximal.

[0012]A formação de retentor pode ser a primeira formação de suporte de carga.

[0013]O conjunto pode incluir um elemento de expansão engatado ou formado integralmente, com o elemento alongado no ponto de carga distai.

[0014]O conjunto pode incluir um dispositivo aplicador de carga engatado

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3/9 com o elemento alongado entre o ponto de carga proximal e a segunda extremidade que é acionável para pré-carregar o elemento alongado no orifício da rocha entre o ponto de carga distal e a placa frontal.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0015]O modelo de utilidade é descrito com referência aos seguintes desenhos em que:

A Figura 1 é uma vista em elevação de um conjunto de ancoragem de rocha da invenção, com uma manga do conjunto seccionada longitudinalmente para mostrar um retentor de falhas do conjunto;

A Figura 1A ilustra uma parte final proximal do conjunto da Figura 1 em maior detalhe;

A Figura 2 é uma vista em elevação do conjunto de ancoragem de rocha da Figura 1 inserido em um orifício de rocha em tensão, acomodando o movimento na face da rocha;

A Figura 2A ilustra uma parte final proximal do conjunto da Figura 2 em maior detalhe;

A Figura 3 é uma vista em elevação de um conjunto de ancoragem de rocha da Figura 2 com a manga seccionada longitudinalmente para mostrar uma haste do conjunto cortada e o retentor em contato com uma parte cônica da manga; e

A Figura 4 é uma vista em elevação de um conjunto de ancoragem de rocha de acordo com uma segunda modalidade da invenção, novamente com a manga seccionada longitudinalmente para mostrar uma haste do conjunto cortada, mas com o retentor em contato com uma bucha.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES PREFERENCIAIS

[0016]Um conjunto de ancoragem de rocha 10 de acordo com uma primeira modalidade da invenção é representado nas Figuras 1 a 3 dos desenhos anexos.

[0017]O conjunto de ancoragem de rocha 10 tem uma manga resilientemente e radialmente deformável 11 que tem um corpo geralmente tubular 12 que se estende longitudinalmente entre uma extremidade dianteira 14 e uma extremidade traseira 16. Dentro do corpo da manga, uma cavidade 18 é definida.

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O corpo 12 tem uma fenda 20 que se prolonga ao longo do corpo a partir de um ponto de origem em direção à extremidade posterior 16 e que termina na extremidade dianteira 14. A fenda fornece compressão radial do corpo da manga tubular quando o corpo é inserido em um orifício de rocha, como será descrito em mais detalhes abaixo.

[0018]O corpo de manga 12 tem uma porção dianteira ligeiramente afunilada 24 que se encaixa em direção à extremidade dianteira 14 para permitir que a manga 11 seja encaminhada para dentro de um orifício de rocha com um diâmetro menor do que o corpo. Numa extremidade oposta, o corpo da manga tem uma porção traseira cônica 25, cuja função será descrita abaixo. Entre as porções cônicas dianteira e traseira (24, 25), o corpo da manga possui um diâmetro interno consistente.

[0019]Neste exemplo, o conjunto de ancoragem de rocha 10 inclui um elemento alongado 26 que se estende longitudinalmente entre uma primeira extremidade 28 e uma segunda extremidade 30. O elemento alongado está localizado parcialmente dentro da cavidade 18 do corpo da manga e tem uma porção proximal 32 que, pelo menos parte da qual estende a extremidade traseira 16 do corpo da manga. A porção proximal é roscada. O elemento alongado é exemplificado como uma haste de aço.

[0020]Um elemento de expansão 34 é montado na primeira extremidade 28 da haste 26 em uma primeira extremidade 28. Neste exemplo, o elemento de expansão 34 é montado de forma roscada em uma porção dianteira roscada 36 da haste 26, cuja haste é recebida em uma abertura roscada cega (não ilustrada) do elemento de expansão 34. O elemento de expansão 34 assume a forma frustrocônica geral, com uma superfície de engate 40 que se afunila em direção à extremidade dianteira 14 do corpo de manga. O diâmetro máximo do elemento de expansão é maior do que o diâmetro interno do corpo da manga 12.

[0021]O conjunto de ancoragem de rocha 10 inclui ainda um meio de aplicação de carga 42 montado na porção proximal 32 da haste 26, em direção à segunda extremidade da haste 30. Neste exemplo, o recurso 42 inclui uma porca

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5/9 hexagonal 44, que é engatada de forma roscada na porção 32, e uma sede esférica 46, que possui um furo central para montagem na porção proximal 32 da haste. Um último componente do recurso 42 é uma placa de face abaulada 50 que engata com a porção saliente 32, entre a sede e a extremidade traseira da manga 16.

[0022]0 conjunto de ancoragem de rocha 10 também inclui um acessório de retenção 52. Nesta modalidade, o acessório é um elemento em forma de tambor cuja pressão se encaixa no espaço anular entre a haste 26 e a manga 11 para reter friccionalmente a manga em posição na haste. O acessório 52 mantém um posicionamento inicial do corpo da manga 12 em relação ao elemento alongado 26, com a extremidade principal 14 encostando no elemento de expansão 40. No uso do conjunto 10, o acessório se toma suporte de carga.

[0023]0 conjunto 10 inclui ainda um retentor de falha 54 que é, nesta modalidade, uma porca que engata de forma roscada na porção proximal 32 da haste, dentro da manga 12. Inicialmente, no conjunto do conjunto de âncora 10, o retentor 54 é espaçado a uma distância, designada X na Figura 1A, a partir da extremidade traseira da manga 16. Esta distância é uma distância predeterminada, as considerações nesta predeterminação são explicadas abaixo.

[0024]Entre o retentor de falhas 24 e a primeira extremidade 28 da haste 26, a haste é formada com um abatimento anular 55, sobre o qual a haste é projetada para quebrar nas circunstâncias descritas abaixo.

[0025] Em uso, o conjunto 10 é instalado em um orifício de rocha 56 préperfurado em uma face de rocha 58 atrás da qual as camadas de estratos de rocha adjacentes requerem estabilização. Veja a Figura 2. O orifício de rocha terá um diâmetro ligeiramente menor que o diâmetro do corpo 12 da manga 10, embora seja maior que o diâmetro máximo do elemento de expansão 34 para permitir a inserção desimpedida do conjunto no orifício da rocha. Facilitado pela fenda 20, o corpo da manga 12 se deforma compressivamente, para acomodar a passagem para o orifício da rocha. Inicialmente, as forças de atrito resultantes do ajuste de interferência entre o corpo da manga 12 e as paredes do furo da rocha retêm o conjunto de ancoragem da rocha 10 no furo e permitem a transferência de carga

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6/9 proporcional dos estratos rochosos em tomo da face da rocha 58 para o corpo da manga 12.

[0026]O conjunto 10 é instalado total e operacionalmente no orifício da rocha 54 quando ambas as mangas estão totalmente contidas no mesmo, mas com um comprimento da porção saliente 32 do elemento alongado 26 que se estende do orifício da rocha 54. Nesse comprimento, a placa frontal 50, a porca 44 e a sede esférica 46 estão localizadas, inicialmente com a placa frontal 50 livre para se mover axialmente na haste entre a face de rocha 56 e a posição traseira do tambor 46.

[0027]A ancoragem ativa do corpo da manga 12 no orifício de rocha 50, adicional àquela fornecida passivamente pelo ajuste de interferência, é alcançada puxando através do elemento de expansão 34 para dentro e através do corpo da manga 12. Isso fornece um efeito de ancoragem de ponto. O elemento de expansão é movimentado atuando os recursos de aplicação de carga 42 ao aplicar um recurso de acionamento (não mostrado) para girar e depois torcer a porca sextavada 44. Inicialmente, a porca é girada em contato com a placa de face 50 e, em seguida, para empurrar a placa de frente para encostar na face de rocha 58. Devido à direção oposta da rosca em uma porção de extremidade dianteira e na porção de projeção 32 da haste, essa rotação não leva ao desengate do elemento alongado com o elemento de expansão.

[0028] O torque da porca sextavada 44, agora encostada na placa frontal 50, puxará a porção saliente roscada 32 do elemento alongado 26 através da porca e puxará o elemento de expansão ligado 34 contra a extremidade dianteira 14 do corpo da manga 12. De forma reativa, à medida que a porca sextavada 44 é apertada, a placa plana 50 é extraída e mantida em suporte de carga progressivo e proporcional com a face de rocha 58.

[0029]Antes do elemento de expansão 34 se mover para a cavidade 18, o elemento entra em contato com a extremidade dianteira 14 do corpo de manga 12 em engate de rolamento, o que faz com que a extremidade traseira da manga se encaixe de maneira reativa no acessório 52. O acessório 52, agora no suporte de

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7/9 carga da manga 12, impede que a manga 11 ceda axialmente em relação ao elemento alongado 26 devido à entrada do elemento de expansão 34.

[0030]Com a manga 11 mantida estacionária em relação ao elemento alongado 26, o elemento de expansão engata o corpo da manga 12 na extremidade principal e força o corpo 12 nessa extremidade à deformação radialmente para fora. Em última análise, o elemento de expansão 34 é obrigado a ser extraído completamente para dentro da porção traseira afunilada 24 do corpo de manga 12, como ilustrado nas Figuras 2 e 3, que é deformada radialmente para fora ao longo do percurso de entrada para acomodar a passagem do elemento 34. A deformação radial para fora força o corpo da manga 12 em contato de atrito com as paredes do orifício de rocha 56. Esta ação alcança a ancoragem do corpo da manga 12 e, portanto, o conjunto da âncora 10, dentro do orifício da rocha.

[0031]A placa frontal 50 está no suporte de carga da face de rocha 58 e é, portanto, sujeita a uma face móvel (ilustrada na Figura 2) devido a carga quase estática ou sísmica, enquanto a primeira extremidade 28 do elemento alongado 26 é ancorada dentro da manga que por sua vez está ancorado no orifício da rocha. Ancorada em uma extremidade e puxada na outra, a haste 26 se alonga, absorvendo assim a energia das forças estáticas e sísmicas.

[0032]O retentor de falhas 54 se moverá com a haste 26, à medida que se estende, através da luva em direção à extremidade traseira. O espaçamento inicial X é pré-configurado para que a haste seja esticada para se aproximar de sua capacidade máxima de tração, absorvendo energia máxima, sem que o retentor entre em contato com a porção traseira cônica diametralmente reduzida 25 da manga. No ponto em que o elemento alongado 26 quebra, com carga máxima, o retentor será posicionado logo antes do início da porção traseira afunilada 25 (veja a Figura 2A).

[0033]Quando a haste finalmente quebra, no abatimento 55, a porção proximal 32 do elemento alongado 26 se separa de uma parte restante 60 (ver Figura 3) da haste. O retentor 54, sendo diametralmente maior que a largura do diâmetro interno da porção 25, entrará em contato resistivo com as paredes dessa

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8/9 porção, impedindo que a porção proximal 32 seja ejetada do orifício 56 pelas forças estáticas ou sísmicas. Isso é mostrado na Figura 3.

[0034]A interação de atrito do retentor 54 com a porção cônica 25 fornece uma estrutura de transporte de carga secundária à estrutura de transporte de carga primária fornecida pela interação do elemento de expansão 34 com o corpo da luva 12 ao longo da porção cônica principal 24. Isso permite que um trabalhador de mina retome e reabilite a massa rochosa que foi submetida a deterioração estática ou dano sísmico da maneira descrita abaixo.

[0035]Com deterioração estática ou dano sísmico, os estratos de rocha subjacentes à superfície da rocha 58 fragmentarão e escalarão a partir da superfície da rocha. Mas, devido à porção de projeção travada 32 do elemento alongado e ao espaço agora criado entre a placa frontal 50 e a manga, há uma capacidade de tensionar novamente o conjunto 10 girando a porca 44, a placa frontal 50 é recuada em contato com uma face de rocha agora recuada 58. O torque da porca garantirá que a tensão seja restabelecida no conjunto 10 entre o retentor 54 e a placa frontal, reintroduzindo assim alguma força reacionária de suporte através da placa frontal 50 para a face da rocha 58.

[0036]Uma segunda modalidade do conjunto de âncora de rocha 10A é ilustrada na Figura 4. Ao descrever esta modalidade, características semelhantes apresentam designações semelhantes. Apenas as diferenças em relação à modalidade anterior são descritas.

[0037]0 conjunto 10A inclui um elemento de retenção 62, tal como um colar de bucha, que é soldado à superfície interna da porção proximal 25 da manga 11. Embora uma porção proximal cônica seja ilustrada nesta figura, essa redução não é essencial e, em vez disso, a redução do diâmetro da manga é alcançada com o elemento retentor.

[0038]É contra esse elemento que o retentor de falhas entra em contato. Nesta modalidade, o retentor de falha 54A é uma adaptação em forma de pá da haste 26.

[0039]Nas modalidades descritas acima, a manga 11 e o elemento alongado

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9/9 são feitos de aço de qualidade estrutural. Isto não é limitativo para o modelo de utilidade, tal como está previsto que pelo menos a manga 11 e o elemento alongado 26 também podem ser feitas de um plástico reforçado com fibras (FRP) tal como, por exemplo, fibra de vidro pultrudada. Prevê-se ainda que todos os componentes dos componentes do conjunto de ancoragem de rocha (10, 10A) possam ser feitos de um FRP.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Conjunto de ancoragem de rocha que inclui um membro tubular resilientemente e radialmente deformável que se estende longitudinalmente entre uma extremidade dianteira e uma extremidade traseira e que tem uma formação de retentor integral com, ou engatada em, uma parte final traseira do elemento tubular; um elemento alongado que se estende longitudinalmente através do membro tubular entre uma primeira extremidade e uma segunda extremidade e que se prende ao membro tubular em pontos de carga distal e proximal espaçados e que possui um dispositivo de proteção contra falhas fixado em um ponto dentro do membro; uma placa frontal no membro tubular ou no membro alongado; caracterizado pelo fato de que o conjunto é inserido em um orifício de rocha, com a placa frontal apoiada contra a face de rocha e a carga é aplicada ao longo do elemento alongado que fará com que o elemento se rompa acima do ponto em que o retentor é fixo, o retentor de falha engata a formação do retentor para prender a ejeção de uma porção proximal do elemento alongado a partir do orifício da rocha.
2. Conjunto de ancoragem de rocha, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a formação de retentor é a parte da extremidade traseira do elemento tubular que foi deslocada para afunilar em direção à extremidade traseira.
3. Conjunto de ancoragem de rocha, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a formação de retentor é um colar ou bucha que está engatada com uma superfície interna da porção de extremidade traseira para reduzir o diâmetro interno do membro tubular.
4. Conjunto de ancoragem de rocha, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que inclui uma primeira formação de suporte de carga engatada com o elemento alongado e o membro tubular no ponto de carga proximal.
5. Conjunto de ancoragem de rocha, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a primeira formação de suporte de carga é a formação de retentor.

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6. Conjunto de ancoragem de rocha, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o ponto no qual o retentor de falha é fixado no elemento alongado é predeterminado para permitir o alongamento do elemento alongado, à sua capacidade de carga de tração, sem que o retentor de falha entre em contato com a formação do retentor.
7. Conjunto de ancoragem de rocha, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o elemento alongado é adaptado com uma formação de ruptura entre o supressor de falhas e a primeira extremidade.
8. Conjunto de ancoragem de rocha, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o limitador de falha é uma porca que é encaixada de forma roscada no elemento alongado.
9. Conjunto de ancoragem de rocha, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o retentor de falha é uma deformação que deforma o elemento alongado em pelo menos uma direção radial.
10. Conjunto de ancoragem de rocha, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que inclui um elemento de expansão engatado, ou formado integral mente, com o elemento alongado no ponto de carga distai.
11. Conjunto de ancoragem de rocha, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que inclui um dispositivo aplicador de carga engatado no elemento alongado entre o ponto de carga proximal e a segunda extremidade e que é acionável para pré-carregar o elemento alongado no orifício de rocha entre o ponto de carga distal e a placa frontal.