EP0020271A1 - Dispositif de boulonnage à positionnement linéaire - Google Patents

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EP0020271A1
EP0020271A1 EP80400762A EP80400762A EP0020271A1 EP 0020271 A1 EP0020271 A1 EP 0020271A1 EP 80400762 A EP80400762 A EP 80400762A EP 80400762 A EP80400762 A EP 80400762A EP 0020271 A1 EP0020271 A1 EP 0020271A1
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EP
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axis
hole
drilling
bolts
tightening
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Cagnioncle Georges
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CONSTRUCTION DE MATERIELS DE MINES SA
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CONSTRUCTION DE MATERIELS DE MINES SA
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D20/00—Setting anchoring-bolts
    • E21D20/003—Machines for drilling anchor holes and setting anchor bolts

Definitions

  • the invention relates to a bolting device which allows easy, rapid and precise installation of retaining bolts for roofs and walls, in particular in mines and tunnels.
  • the so-called bolting method used for many years for the support of walls and roofs consists in drilling in the wall to support holes having most often 20 to 60 mm in which one introduces either rods or steel cables of 1 to 6 mm (more generally 1 to 2 mm) which are sealed with cement or resins in the case of long-term support, or expansion anchor bolts in the case of provisional support.
  • the number of bolts to be installed is high. Indeed in general they are installed at the rate of one per m 2 of roof or wall.
  • the means currently used are unsuitable because they require manual operations: the hole is first drilled with a hole punch carried by hand or by a slide, the sealing charges are introduced by hand, then the bolt is substituted for the rod of the hole punch and is introduced into the previously drilled hole so as to mix the different constituents of the sealing filler and cause it to set.
  • This type of bolting process is long and therefore expensive. On the other hand it is dangerous. Indeed during the various operations the operator must be in the immediate vicinity of the hole, therefore in an unconsolidated area and there are many accidents.
  • the present invention relates to a bolting device which offers good visibility conditions.
  • the invention relates to a bolting device comprising a vehicle provided with a movable arm on which is fixed a movable support carrying a drilling system, a system for injecting sealing charges and a system for introducing and tightening bolts, characterized by the fact that the support is movable linearly along an axis and that the three above systems have an axis perpendicular to the axis of movement of the mobile support. The positioning of the various systems required for bolting is therefore done in a linear fashion.
  • the support is brought into a position such that it moves linearly in a plane parallel to the wall to be supported and that the axes of the 3 systems are perpendicular to this wall.
  • the axis of the mobile support is horizontal, the drilling systems, injection of loads, introduction and tightening: nt a vertical axis.
  • This arrangement allows the roofs of the galleries to be treated.
  • the mobile support is carried in a known manner by an arm mounted on a vehicle, generally automatic, mounted on tires or tracks.
  • the mobile arm is generally fixed to the vehicle so that it can rotate 180 ° C around an axis.
  • the assembly thus produced has a very high mobility which makes it possible to pass quickly and easily from one bolt to another, or from a gallery or tunnel to another.
  • Figure 1 shows an elevational view of the device according to the invention and Figure 2 is a top view of the device.
  • FIG. 3 is a variant of the device shown in FIG. 1.
  • the references A, B and C represent the three main axes which move in a, b and c when the machine performs its linear movement during its various operations.
  • the device comprises a drilling system of the rotary or rotational drilling type, symbolized by the foil 2, a system 8 injector of sealing charges and a system 11 for the introduction and tightening of the anchor bolts 9, generally provided with plates 24.
  • An advancer 19, progressing by means of a jack 3, makes it possible to apply the foil 2 to the roof.
  • a second feeder 6 makes it possible to set up, via the jack 23, the sealing charge injector tube or the anchor bolt.
  • the two feeders 6 and 19 are contained in a support box 5, the movement of which forwards or backwards is effected by means of a jack 15 on a guide 16.
  • the injector tube 8 is connected to a jack 10.
  • a motor 12 makes it possible to drive the device 11 for tightening the bolts 9.
  • a key 13 makes it possible to give the device 11 a rotational movement to facilitate the mixing of the constituents of the sealing load.
  • All of these mobile elements are connected to an arm 20 which can rotate about its axis 21 by means of the lever 22.
  • this machine is as follows: at the beginning of the cycle, the drill is immobilized by applying a support point 1 to the roof of the gallery to be bolted. The drill with its foil 2 pushed by the advance 19 is then along the axis C ready to drill the hole for the bolt. The load feeder 6 and the bolt 9 are placed respectively along the axes B and A.
  • the advancers only allow the perforator to be moved on the one hand and the injection and tightening in two orthogonal directions of this plane.
  • the two advancers also have independent movements in the direction of the drilled hole and linked movements in the orthogonal direction (for example horizontal when the hole is drilled along a vertical C axis).
  • Foil 2 is applied to the roof by advancing the advance 19 by means of the jack 3.
  • the hole punch and its foil 2 as well as the advance 19 are moved back and one moves to the right by means of the jack 15 the whole of the support box 5 so that the charge injector tube 8 is in turn along the axis C.
  • the injector tube 8 is advanced by means of the jack 10 and the feeder 6 is itself approached from the roof by means of the jack 23.
  • the sealing filler, resin or concrete is then introduced into the hole along the axis C.
  • the load once introduced, the tube injection 8 and the feeder 6 are moved back and the support box 5 is again moved so that the anchor bolt 9 is in turn along the axis C.
  • the bolt is then pushed into the hole using the tightener 11 j until the bolt nut comes into contact with the roof.
  • the nut drives in its progress the pla that 24 which is applied between the nut and the roof.
  • the clamp tightens the jaw guides 14 which are erased by rotation around the axis 25 inside the advance 6.
  • the tightening device 11 is generally completed by a wrench 13 which allows the bolt to be pushed into the hole while turning. This system is particularly recommended when the sealing load comprises at least two constituents and the homogeneous mixing of these constituents must take place or end inside the hole.
  • the bolt being thus placed, the tightener 11 is brought back to its starting point by reversing the thrust motor 12.
  • the feeder 6 is moved back to the low position.
  • the complete bolting device is then returned to its starting position by sliding the support box 5 to the left by means of the jack 15 on the guide 16.
  • the jaw guides 14 come to grip the bolt 18 placed in standby in rack 17.
  • the machine is loaded again, ready for a new cycle.
  • the small feed cylinders 26 will push a new bolt 18 in a position such that it can be gripped at the end of the cycle by jaw 14.
  • All the supply hoses of the various feeders are guided either in the gutter 27 for the drill, or in the gutter 28 for the feeder of loads and bolts.
  • the entire device can be oriented by rotation of 180 ° around the axis of the arm 20 through 1 ', intermediate of the lever 22 which is itself driven by jacks.
  • the supporting frame of the bolting device being placed in the axis of the gallery, this rotation keeps the whole device perpendicular to the wall to be bolted.
  • FIG. 3 represents a variant of the bolting device according to the invention, more particularly intended for galleries of low height.
  • the bolt hole is drilled in two successive operations by the installation of a drilling extension.
  • the two part foil is then deposited and the sealing charges and a flexible bolt are introduced, which may be a cable or a combination of small twisted diameter concrete rods.
  • FIG. 3 the essential elements of the bolting device of FIG. 1 are shown, indicating the modifications of these elements.
  • the aviator 19 is provided at its upper part with a locking bezel 30.
  • the advancer 6 has two hydraulic clamps 31 which hold an extension rod for drilling. It is also equipped with a device 33 which performs a double function ⁇ : introducing the loads and introducing the flexible bolt via the flexible slide 32.
  • the drilling machine 34 is equipped with a foil 2 and the extension bar 35 can be moved by means of a jack 36.
  • the advance device 6 which supports the devices for injecting loads and introducing the bolts has movements completely independent of the advance device 19 which supports the drilling device, both in the direction of the hole by means of the jack 29 only in the orthogonal direction via the jack 36. This independence of movements makes it possible to present the extension bar in the axis of the drilling device.
  • this device is as follows.
  • the drill and its foil 2 supported by the advance 19 are placed along the axis to drill the bolt hole.
  • the locking bezel 30 blocks the foil at the entrance of the hole.
  • the drill 34 is then moved back, the foil 2 remaining in the hole.
  • the extension bar 35 carried by the hydraulic clamps 31 and the feeder 6 is moved on the support 5 by means of the jack 36 so that the extension 35 is in turn located in the axis of the hole and the drill back in rear position.
  • the drill is then pushed back towards the hole to be drilled, turning so as to take the extension 35, which is thus screwed on the one hand into the nose of the drill and on the other hand into the foil introduced into the hole C and held by the clamp 30.
  • the clamps 31 are open, the advance 6 retracted; pushed by the jack 36, the drill can continue its progression and complete the hole C.
  • the extension and the foil are removed in the reverse order to that just described.
  • the feeder 6 which carries the device 33 is moved using the movable box and the cylinder 15 so that the injection device is in turn on the axis C along which the axis of the hole comes from 'be drilled.
  • the sealing charges and the flexible rod are then placed in the flexible slide 32 so as to be introduced into the hole by turning, the bolt being driven in rotation by a cable clamp which progresses along the flexible slide 32.

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Abstract

Le dispositif pour la mise en place de boulons de soutènement comporte un support (5) mobile le long d'un axe, avec un système de foration (2) un système d'injection (8) des charges de scellement et un système d'introduction (11) et de serrage des boulons d'ancrage (9), chacun de ces trois systèmes ayant un axe perpendiculaire à l'axe du support mobile (5).
Ce dispositif trouve son application dans le soutènement des toits et des parois, en particulier dans les mines et les tunnels.

Description

  • L'invention concerne un dispositif de boulonnage qui permet la mise en place aisée, rapide et précise de boulons de soutènement pour les toits et les parois,en particulier dans les mines et les tunnels.
  • La méthode dite de boulonnage utilisée depuis de nombreuses années pour le soutènement des parois et des toits consiste à forer dans la paroi à soutenir des trous ayant le plus souvent 20 à 60 mm dans lesquels on introduit soit des tiges ou des câbles d'acier de 1 à 6 mm (plus généralement 1 à 2 mm) que l'on scelle à l'aide de ciment ou de résines dans le cas d'un soutènement de longue durée, soit des boulons d'ancrage à expansion dans le cas d'un soutènement provisoire. Le nombre des boulons à poser est élevé. En effet en général ils sont posés à raison de un par m 2 de toit ou paroi.
  • Les moyens actuellement utilisés sont peu adaptés car ils nécessitent des opérations manuelles : le trou est d'abord foré avec une perforatrice portée à la main ou par une glissière, les charges de scellement sont introduites à la main, puis le boulon est substitué à la tige de la perforatrice et est introduit dans le trou préalablement foré de façon à mélanger les différents constituants de la charge de scellement et provoquer sa prise. Ce type de procédé de boulonnage est long, donc coûteux. D'autre part il est dangereux. En effet pendant les différentes opérations l'opérateur doit se trouver à proximité immédiate du trou, donc dans une zone non consolidée et il y a de nombreux accidents.
  • On a proposé d'utiliser des appareils de boulonnage qui sont en général montés sur un véhicule muni d'un bras qui porte les différents outils nécessaires pour le boulonnage : perforatrice, charges de scellement, boulon.
  • Dans ces conditions l'opérateur peut commander à distance hors de portée de la zone dangereuse les opérations successives de foration, introduction des charges, introduction du boulon, serrage du boulon. Cependant dans les appareils proposés jusqu'à présent le positionnement des différents outils nécessaires se faisaient par rotation et dans ce cas l'opérateur a une vue imparfaite de la zone de travail et peu par conséquent difficilement contrôler les opérations.
  • La présente invention concerne un dispositif de boulonnage qui offre de bonnes conditions de visibilité.
  • L'invention concerne un dispositif de boulonnage comportant un véhicule muni d'un bras mobile sur lequel est fixé un support mobile portant un système de foration , un système d'injection des charges de scellement et un système d'introduction et serrage des boulons caractérisé par le fait que le support est mobile linéairement le long d'un axe et que les trois systèmes ci-dessus ont un axe perpendiculaire à l'axe de déplacement du support mobile. Le positionnement des différents systèmes nécessaires au boulonnage se fait donc de façon linéaire.
  • Pour effectuer le boulonnage on amène le support dans une position telle qu'il se déplace linéairement dans un plan parallèle à la paroi à soutenir et que les axes des 3 systèmes soient perpendiculaires à cette paroi. Par exemple lorsque l'axe du support mobile est horizontal les systèmes de foration, injection des charges, introduction et serrage :nt un axe vertical.
  • Cette disposition permet de traiter les toits des galeries.
  • Le support mobile est porté de façon connue par un bras monté sur un véhicule, généralement automatique, monté sur pneus ou chenilles.
  • Le bras mobile est généralement fixé au véhicule de façon à pouvoir effectuer une rotation de 180°C autour d'un axe.
  • L'assemblage ainsi réalisé présente une très grande mobilité qui permet de passer rapidement et aisément d'un boulon à un autre, ou d'une galerie ou tunnel à un autre.
  • Les figures annexées permettent de décrire le dispositif selon l'invention plus en détails. Sur ces figures, la figure 1 représente une vue en élévation du dispositif selon l'invention et la figure 2 est une vue de dessus du dispositif. La figure 3 est une variante du dispositif représenté sur la figure 1.
  • Sur la figure 1 les repères A, B et C représentent les trois axes principaux qui se déplacent en a, b et c lorsque la machine effectue son déplacement linéaire au cours de ses différentes opérations. Le dispositif comprend un système de foration du type foreuse rotative ou rotopercutante, symbolisé par le fleuret 2, un système 8 injecteur de charges de scellement et un système 11 pour l'introduction et le serrage des boulons d'ancrage 9, généralement muni de plaques 24. Un avanceur 19, progressant par l'intermédiaire d'un vérin 3, permet d'appliquer le fleuret 2 au toit. Un second avanceur 6 permet de mettre en place par l'intermédiaire du vérin 23 le tube injecteur de charge de scellement ou le boulon d'ancrage.
  • Par avanceur 11 il faut comprendre tout système permettant de pousser ou faire reculer un dispositif selon un axe vertical, par exemple un vérin ou tout autre système analogue.
  • Les deux avanceurs 6 et 19 sont contenus dans un caisson support 5 dont le mouvement vers l'avant ou l'arrière s'effectue par l'intermé- daire d'un vérin 15 sur un guide 16. Le tube injecteur 8 est relié à un vérin 10. Un moteur 12 permet d'entraîner le dispositif 11 de serrage des boulons 9. Une clé 13 permet de donner au dispositif 11 un mouvement de rotation pour faciliter le mélange des constituants de la charge de scellement.
  • L'ensemble de ces éléments mobiles est relié à un bras 20 qui peut tourner autour de son axe 21 par l'intermédiaire du levier 22.
  • Une partie fixe, située entre le bras mobile et les éléments ci-dessus, est constituée par un ratelier 17 dans lequel sont stockées les tiges de scellement 18 ; ces tiges sont maintenues en place par des guides à mâchoires 14 qui s'effacent par rotation autour de leur axe 25 pour libérer une tige.
  • Le fonctionnement de cette machine est le suivant : au commencement du cycle, on immobilise la foreuse en appliquant un point d'appui 1 au toit de la galerie à boulonner. La foreuse munie de son fleuret 2 poussée par l'avanceur 19 se trouve alors suivant l'axe C prête à forer le trou destiné au boulon. L'avanceur de charge 6 et le boulon 9 sont placés respectivement suivant les axes B et A.
  • Si l'on considère un plan support vertical, fictif, constitué par le point d'appui à la paroi et le châssis mobile, les avanceurs permettent ne déplacer d'une part la perforatrice et d'autre part les dispositifs d'injection et de serrage dans deux directions orthogonales de ce plan. Les deux avanceurs ont de plus des mouvements indépendants dans la direction du trou foré et des mouvements liés dans la direction orthogonale (par exemple horizontale lorsque le trou est foré selon un axe C vertical).
  • Le fleuret 2 est appliqué au toit en faisant progresser l'avanceur 19 par l'intermédiaire du vérin 3. Lorsque le trou est terminé, la perforatrice et son fleuret 2 ainsi que l'avanceur 19 sont reculés et l'on déplace vers la droite par l'intermédiaire du vérin 15 l'ensemble du caisson support 5 de telle façon que le tube injecteur de charge 8 se trouve à son tour suivant l'axe C. Dans cette position le tube injecteur 8 est avancé par l'intermédiaire du vérin 10 et l'avanceur 6 est lui-même approché du toit par l'intermédiaire du vérin 23. La charge de scellement, résine ou béton, est alors introduite dans le trou suivant l'axe C. La charge une fois introduite, le tube d'injection 8 et l'avanceur 6 sont reculés et l'on déplace une nouvelle fois le caisson support 5 de telle façon que le boulon d'ancrage 9 soit à son tour selon l'axe C. Une nouvelle fois l'avanceur 6 est approché du toit par l'intermédiaire du vérin 23, le boulon est alors poussé dans le trou à l'aide de la serreuse 11 jusqu'à ce que l'écrou du boulon vienne en contact avec le toit. Au passage, l'écrou entraîne dans sa progression la plaque 24 qui vient s'appliquer entre l'écrou et le toit. Dans sa progression la serreuse fait basculer les guides à mâchoires 14 qui s'effacent par rotation autour de l'axe 25 à l'intérieur de l'avanceur 6.
  • Le dispositif de serrage 11 est généralement complété par une clé 13 ce qui permet de pousser le boulon dans le trou en tournant. Ce système est particulièrement recommandé lorsque la charge de scellement comprend au moins deux constituants et que le mélange homogène de ces constituants doit s'effectuer ou se terminer à l'intérieur du trou. Le boulon étant ainsi placé, on ramène la serreuse 11 à son point de départ en inversant le moteur de poussée 12. L'avanceur 6 est reculé en position basse. Le dispositif complet de boulonnage est alors ramené à sa position de départ en faisant coulisser le caisson support 5 vers la gauche par l'intermédiaire du vérin 15 sur le guide 16. En fin de course, les guides à machoires 14 viennent saisir le boulon 18 placé en attente dans le ratelier 17. La machine est à nouveau chargée, prête pour un nouveau cycle. Lorsque le caisson sera déplacé une nouvelle fois vers la droite, les petits vérins alimentateurs 26 pousseront un nouveau boulon 18 dans une position telle qu'il puisse être saisi en fin de cycle par la ma- choire 14.
  • Tous les flexibles d'alimentation des différents avanceurs sont guidés soit dans la gouttière 27 pour la foreuse, soit dans la gouttière 28 pour l'avanceur de charges et de boulons. L'ensemble du dispositif peut s'orienter par rotation de 180° autour de l'axe du bras 20 par 1',intermédiaire du levier 22 qui est lui-même entraîné par vérins. Le chassis porteur du dispositif de boulonnage étant placé dans l'axe de la galerie, cette rotation permet de maintenir l'ensemble du dispositif perpendiculaire à la paroi à boulonner.
  • La figure 3 représente une variante du dispositif de boulonnage selon l'invention, plus particulièrement destinée aux galeries de faible hauteur. Dans ce cas, où la hauteur faible de la galerie ne permet pas de placer un fleuret suffisamment long, on effectue la foration du trou de boulon en deux opérations successives par la mise en place d'une rallonge de foration. Le fleuret en deux partie est ensuite déposé et l'on introduit les charges de scellement et un boulon souple qui peut- être un câble ou une association de ronds de béton de faible diamètre torsadé.
  • Sur la figure 3 on a représenté les éléments essentiels du dispositif de boulonnage de la figure 1, en indiquant les modifications de ces éléments. Ainsi, l'avaneeur 19 est muni à sa partie supérieure d'une lunette de blocage 30. L'avanceur 6 possède deux pinces hydrauliques 31 qui maintiennent une barre allonge de foration. Il est de plus équipé d'un dispositif 33 qui assure une double fonction<: introduire les charges et introduire le boulon souple par l'intermédiaire de la glissière flexible 32. La foreuse 34 est équipée d'un fleuret 2 et la barre allonge 35 peut se déplacer par l'intermédiaire d'un vérin 36.
  • Pour la mise en oeuvre de ce système l'avanceur 6 qui supporte les dispositifs d'injection de charges et d'introduction des boulons a des mouvements totalement indépendants de l'avanceur 19 qui supporte le dispositif de foration, tant dans la direction du trou par l'intermédiaire du vérin 29 que dans la direction orthogonale par l'intermédiaire du vérin 36. Cette indépendance de mouvements permet de présenter la barre allonge dans l'axe du dispositif de foration.
  • Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant. La foreuse et son fleuret 2 supportés par l'avanceur 19 sont placés le long de l'axe pour forer le trou de boulon. Après foration, la lunette de blocage 30 bloque le fleuret à l'entrée du trou. La foreuse 34 est alors reculée, le fleuret 2 restant dans le trou.
  • La barre allonge 35 portée par les pinces hydrauliques 31 et l'avanceur 6 est déplacée sur le support 5 à l'aide du vérin 36 de telle façon que l'allonge 35 se situe à son tour dans l'axe du trou et de la foreuse reculée en position arrière. La foreuse est alors repoussée vers le trou à forer, en tournant de façon à prendre au passage l'allonge 35, qui se trouve ainsi vissée d'une part dans le nez de la foreuse et d'autre part dans le fleuret introduit dans le trou C et maintenu par la pince 30. Les pinces 31 sont ouvertes, l'avanceur 6 reculé ; poussée par le vérin 36, la foreuse peut continuer sa progression et terminer le trou C.
  • Le trou étant terminé, l'allonge et le fleuret sont retirés en procédant de la façon inverse de celle qui vient d'être décrite. L'avanceur 6 qui porte le dispositif 33 est déplacé à l'aide du caisson mobile et du vérin 15 de telle façon que le dispositif d'injection se trouve à son tour sur l'axe C selon lequel l'axe du trou vient d'être foré. Les charges de scellement et la tige souple sont alors placées dans la glissière souple 32 de façon à être introduites dans le trou en tournant, le boulon étant entraîné en rotation par une serreuse à câble qui progresse le long de la glissière souple 32.

Claims (6)

1) Dispositif de boulonnage comportant un véhicule muni d'un bras mobile sur lequel est fixé un support mobile portant un système de foration, un système d'injection des charges de scellement et un dispositif d'introduction et serrage des boulons caractérisé par le fait que le support est mobile linéairement le long d'un axe et que les trois systèmes ci-dessus ont un axe perpendiculaire à l'axe de déplacement du support mobile.
2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le système de foration est supporté par un avanceur.
3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les dispositifs d'injection des charges de scellement et d'introduction et serrage des boulons sont supportés par un avanceur.
4) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il comporte un système unique d'injection des charges de scellement et d'introduction et serrage des boulons.
5) Dispositif selon la revendication 4 caractérisé par le fait que le système unique comporte en outre une barre d'allonge de foration.
6) Dispositif selon la revendication 4 caractérisé par le fait que le système unique comporte une glissière souple pour l'introduction de la charge de scellement et le long de laquelle progresse une serreuse à câble.
EP80400762A 1979-06-01 1980-05-29 Dispositif de boulonnage à positionnement linéaire Expired EP0020271B1 (fr)

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FR7914083A FR2457962A1 (fr) 1979-06-01 1979-06-01 Dispositif de boulonnage a positionnement lineaire
FR7914083 1979-06-01

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EP0020271B1 EP0020271B1 (fr) 1983-03-23

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EP80400762A Expired EP0020271B1 (fr) 1979-06-01 1980-05-29 Dispositif de boulonnage à positionnement linéaire

Country Status (6)

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JP (1) JPS5625600A (fr)
AT (1) ATE2861T1 (fr)
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